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申请/专利权人：大连海事大学

摘要：本发明提供一种足底轮廓表达方法，包括以下步骤：足底图像进行预处理并提取足底的外轮廓；对所述足底图像的各脚趾分界区域形状进行表达；对趾前缘形状特征的表达，其中趾前缘指足底各趾关节前端与脚掌相连处的边缘；对各脚趾轮廓形状的表达。本方法既表达出足底外轮廓信息，也对脚趾分界区域、趾前缘区域及各脚趾轮廓信息进行表征，使足底几何形状特征的表达更加完整。本方法利用脚趾缝区域灰度值的特点分离各脚趾、脚趾与脚掌，有效地解决了脚趾粘连情况下分割困难的问题。本方法兼顾对脚趾紧靠与脚趾张开两种情况的处理，具有良好的普适性。

主权项：1.一种足底轮廓表达方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：足底图像进行预处理并提取足底的外轮廓；所述步骤S1还包括以下步骤：S11：对所述足底图像去除背景并进行灰度化；由于足底区域色调相近，将包含足底的原图像由RGB色彩空间转换为HSV色彩空间，分别对图像H值、S值、V值设定阈值范围分割出前景与背景区域；根据前景中最大的连通区域，从包含足底的原图中截取只包含足底部分的图像并进行灰度化记为足底图像，作为后续处理的基础图像；S12：所述足底图像的角度校正；通过Radon变换取得最大投影的角度作为所述足底图像的主方向，根据所述足底图像的主方向与水平方向之间的夹角对整幅足底图像进行角度校正；S13：所述足底图像上的足底外轮廓提取；将足底区域的外接矩形作为初始的轮廓，通过snake算法迭代后，沿着轮廓能量降低的方向向足底外轮廓靠近，最后得到足底区域的外轮廓形状；S2：对所述足底图像的各脚趾分界区域形状进行表达；所述步骤S2还包括以下步骤：S21：对各脚趾分界点进行确定；通过高斯滤波器对所述步骤S1里所提取的足底外轮廓进行高斯平滑，平滑后的轮廓线上各点为：s＝{xc,yc|c＝1,2,…,N}；其中N表示轮廓上点的个数；按顺时针方向遍历所述平滑后的轮廓线上的所有点，通过计算轮廓上的点与所述轮廓线上的点的两侧点的连线夹角的余弦值，选出局部最尖锐的四个点即为脚趾的四个分界点，具体过程包括：S211：计算轮廓上各点的尖锐度；以选取轮廓线上一点xc,yc为例，其尖锐度定义为： 其中k表示间隔点数；S212：对轮廓上点根据其对应的尖锐度进行非负局部极小抑制，即若轮廓上某点对应的尖锐度大于零且大于局部窗口内其他点的尖锐度，则将其标记为脚趾分界点的候选点；局部窗口设为90×200；S213：确定脚趾分界点；将轮廓上标记为候选点的点按照尖锐度由大至小顺序排序，取排序前四个点即为四个分界点，记为Wr＝{srxr,yr,r＝1,2,3,4}，sr为脚趾的分界点；S22：对脚趾缝区域形状的表示；分别以srxr,yr,r＝1,2,3,4四个点为种子点，采用区域生长的方式，从点集V中筛选出四个脚趾分界区域的点集，记为W＝{W1,W2,W3,W4}；将足底图像按25的高度比例切割，得到脚趾区域灰度图像I0；设脚趾分界区域候选点集V，初值为空；遍历灰度图像I0上每一点，若点满足下述条件之一，则添至点集V中：所述点的灰度值小于所述灰度图像I0平均灰度值，且在x方向左右邻域各M0个点中最小，实施中M0值为30；或，灰度值为零，且其x方向左侧M1个点及右侧M2个点中灰度值大于0点个数超过预定阈值M3，实施中M1,M2≤180，M3为1；S3：对趾前缘形状特征的表达，其中趾前缘指足底各趾关节前端与脚掌相连处的边缘；对趾前缘的结构表达步骤为：S31：分别对得到的每个脚趾分界区域的点集Wzz＝1,2,3,4进行遍历，在横坐标相同的点中保留纵坐标最大的点，筛选出各脚趾缝区域与脚掌相连接的点集，记为B1,B2,B3,B4；S32：对点B1进行直线拟合，得到近似直线l1，求出其与足底区域外轮廓曲线的交点qLxL,yL；同样对点{B3,B4}进行直线拟合，得到近似直线l2，求出其与足底区域外轮廓曲线的交点qRxR,yR，点qL、qR即为脚趾与脚掌的最左、最右分界点；S33：选取点{B1,B2,B3,B4,qL,qR}，拟合出一条五阶多项式，曲线以表征趾前缘的形状信息，拟合后的趾前缘各点集记为fS4：对各脚趾轮廓形状的表达；所述对各脚趾轮廓形状的表达还包括以下步骤：S41：将脚趾分界区域轮廓W与趾前缘点集f对应原足底灰度图像上的像素点灰度值置0，以完全分离脚掌与脚趾、各粘连脚趾，处理后的图像记为I1；S42：选取拇趾两侧的分界点qLxL,yL、s1x1,y1，在足底外轮廓上寻找横坐标的对应点，记其坐标为x0,y0；在图像I1上找到坐标为x0,y0+30的点o1即为拇趾的一个内部点；以同样的方式选取其余脚趾的内部点，设五个脚趾内部的初始点集Et＝{ot}，其中t＝1,2,3,4,5；S43：分别以Et＝{ot}中的各点为种子点，采用区域生长的方式，得到每个脚趾区域图像，采用snake算法提取脚趾区域图像外轮廓得到每个脚趾的轮廓表达。

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