论文摘要
近年来，随着信息技术的蓬勃发展，基于人体生物特征的身份鉴别技术成为信息技术领域的研究热点。人体站立或行走条件下，赤脚作用于具有可塑性的松软承受客体上时，形成有明显凹凸立体感的痕迹即为立体赤足迹，它也是一种载荷着人体生理特征的重要痕迹信息。虽然刑事侦察等领域的长期实践经验已经表明立体足迹与人体生理特征存在着特定的联系，但由于足迹形成条件多变、数据采集困难和识别分析难度大等原因，国内外学术界对足迹生物特征识别的研究较少，因此在此领域还有诸多问题需要解决。 本文研究立体赤足迹的形态特征提取与生物特征分析。 针对立体足迹自身特点，结合足迹痕迹检验专家知识，本文提出一种立体足迹图象的坐标系统构造方法。在此基础上，结合足迹各部位的位置、形态以及不同部位之间的度量关系，提出一组描述足迹特征的识别参数，共计227个。由于有些特征之间可能会有较强的相关性，而有些特征可能并不包含有效的类别辨识信息，这些都会影响足迹生物特征分析的效果，因此本文采用相关分析方法将227个足迹特征参数减少为118个。 足迹鉴别领域知识表明，足迹形态反映人体性别、身高、体型、年龄，足迹生物特征分析是生物识别领域有意义的研究课题。以514人立体足迹深度图象为样本，本文分析了足迹形态特征与人体性别、身高、体型和年龄等生理特征的关系。在对足迹特征和人体生理特征这两组特征参数进行典型相关分析的基础上，分析两组参量间的内在联系，采用分层随机抽取的训练与测试方法、Bayes判别分析、Logistic回归分析和多元线性回归分析，对足迹特征与人体性别、身高、体型、年龄等生物特征之间关系进行了研究。对测试样本的足迹生物特征分析结果为，人体性别的判别正确率为0.953125；体型判别正确率为0.765625；预测误差在[-5cm，5cm]内时身高的正确判断率为0.828125；预测误差在[-5kg，5kg]内时体重的正确判断率为0.703125；预测误差在[-5岁，5岁]内时年龄的正确判断率为0.6875。实验结果表明，本文提出的足迹特征有效，足迹形态与人体生物特征密切相关，通过生物特征分析可以推断人体性别、身高、体型、年龄等生物特征。充实立体足迹数据样本、优化足迹特征参数将会进一步改进研究成果。