Master's Thesis

Application for recognizing shoe soles

Author of thesis: Bc. Vojtěch Mucha

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Petr Číka, Ph.D.

Reviewer: prof. Ing. Martin Drahanský, Ph.D.

Abstract:

Footwear sole impressions are among the most common trace evidence found at crime scenes and represent valuable forensic material in criminal investigations. However, manual comparison of crime scene traces is time-consuming and highly dependent on the expert’s experience, which motivates the development of automated solutions. The aim of this thesis was to design, implement and evaluate a system for automated matching of crime scene traces against reference impressions stored in a database. The proposed solution combines embedding representations obtained through deep learning methods with normalized cross-correlation. The solution also includes a desktop application for interactive work with the traces. Experimental evaluation on the FID-300 dataset demonstrated that the hybrid approach achieves Recall@1 = 54 %, Recall@20 = 82 % and MRR = 0.626, outperforming both individual methods used independently. The results confirm that combining deep learning with classical image processing represents a promising direction for supporting forensic practice.

Keywords:

tread pattern, convolutional neural networks, normalized cross-correlation, footwear impression, sole, trace, machine learning, forensic trace analysis, image processing

Date of defence

09.06.2026

Date of publish

08.06.2031

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Student obhájil diplomovou práci a odpověděl na otázky členů komise a oponenta. Otázky: 1. Jaké jsou hlavní limity navrženého systému při zpracování silně degradovaných nebo pouze částečně zachycených trasologických stop a jakými metodami by bylo možné jeho robustnost dále zvýšit? 2. V práci byl zvolen hybridní přístup kombinující embeddingový model a normalizovanou křížovou korelaci. Jaké výhody a nevýhody by podle autora přineslo použití plně end-to-end řešení založeného výhradně na hlubokém učení. 3. V práci zmiňujete 54% úspešnost modelu. Mohl byste k tomuto poskytnout více detailů? 4. Zkoušel jste si výsledky zobrazit pomocí matice záměn? 5. Mohl byste dovysvětlit pojem referenční otisk?

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií

Department

Department of Telecommunications

Study programme

Communications and Informatics (MPC-TIT)

Composition of Committee

prof. Ing. Miroslav Vozňák, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Sysel, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Jiří Vodrážka, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Štůsek, Ph.D. (člen)
Ing. Radim Číž, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Dvořák, Ph.D. (člen)
Ing. Vojtěch Myška, Ph.D. (člen)
Ing. Vojtěch Schiller (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Petr Číka, Ph.D.

Diplomová práce byla převážně řešena s konzultantem práce, jehož posudek je v příloze a plně s ním souhlasím. Práce je na velmi vysoké úrovni jak po technické, tak po formální stránce, doporučuji ji k obhajobě a navrhuji hodnotit známkou A/100 bodů. Points proposed by supervisor: 100

Grade proposed by supervisor: A

File inserted by supervisor Size
Posudek vedoucího práce [.pdf] 472,94 kB

Reviewer’s report
prof. Ing. Martin Drahanský, Ph.D.

Points proposed by reviewer: 100

Grade proposed by reviewer: A

File inserted by the reviewer Size
Posudek oponenta [.pdf] 263,43 kB

Reasons for publication postponement

Publication of the final thesis has been postponed in compliance with the provisions of Section 47b (4) of Act No. 111/1998 Coll., on the Higher Education Institutions and on amendments and supplements to other acts, as amended.

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová