李春宇， 陳蕊麗， 李 陟

(1.中國人民公安大學(xué)刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 北京 100038; 2.天津市濱海新區(qū)公安局高新分局海泰派出所，天津 300384)

0 前言

當(dāng)前，在公安領(lǐng)域的實際辦案工作中，經(jīng)常會遇到遺留在圓柱，圓錐，圓臺，棱柱，棱錐以及傾斜表面等客體上的痕跡、足跡，在提取這些痕跡、足跡時，拍攝影像往往帶有嚴(yán)重的變形，給辦案工作帶來了極大困難。因此，對現(xiàn)場提取的變形足跡處理和校正已經(jīng)成為刑事技術(shù)檢驗中亟待解決的問題。其中，由于遺留客體的位置與形狀不規(guī)則，以此形成的足跡變形是比較常見的。為了辦案的需要，我們通常用幾何變換對變形的足跡圖像進行放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、鏡像、變形等從而達到對圖像的校正處理。所以，若能將變形足跡成功恢復(fù)，會給偵查工作提供極其重要的線索，對破案有著重要的意義。

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，偏角攝影造成變形圖像的傳統(tǒng)處理方法已經(jīng)顯示出和時代變遷難以匹配的尷尬，取而代之的是越發(fā)成熟的數(shù)字圖像處理技術(shù)。近年來，隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)在刑事科學(xué)技術(shù)中應(yīng)用的不斷深入，多數(shù)的后期處理工作都取代了傳統(tǒng)的處理方法，并被業(yè)界的專家們看好，展現(xiàn)了其強大的應(yīng)用前景。圖像處理已經(jīng)成為開展刑事科學(xué)技術(shù)工作的重要技術(shù)手段。

誠然，通用型圖像處理軟件在某些情況下已經(jīng)可以將變形圖像處理得很好，但是由于面向?qū)ο?、工作?biāo)準(zhǔn)和版權(quán)等問題的存在，使得處理效果很多時候也不盡如人意。而公安專用軟件近年來呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢，而且處理效果較通用型圖像處理軟件更好。

1 材料與方法

1.1 實驗器材

(1)足跡樣本1份

(2)裝有恒銳圖像處理系統(tǒng)的計算機1臺

(3)Nikon D7000 單鏡頭反光數(shù)碼相機1臺；Nikon 60 mm微距鏡頭1只

(4)實驗用翻拍臺1個

(5)數(shù)據(jù)線及一般附件

1.2 實驗方法

以制作好的足跡樣本為目標(biāo)，在尼康D7000數(shù)碼相機鏡頭垂直于水平面的基礎(chǔ)上以樣本為基面，沿逆時針方向每間隔15°旋轉(zhuǎn)進行拍照，分別得到15°、30°、45°、60°、75°、90°共6種不同角度的偏角變形足跡，將這些足跡中清晰并且可以矯正的偏角變形足跡分別用《恒銳痕檢/文檢圖像處理系統(tǒng)》進行處理校正，并對實驗結(jié)果進行總結(jié)研究。

使用配備60 mm微距鏡頭的D7000數(shù)碼相機，對固定在翻拍臺上的不同角度的樣本足跡進行拍攝，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

使用USB數(shù)據(jù)線將拍攝結(jié)果上傳至計算機中，并將所有照片分類保存，分別對15°、30°、45°、60°、75°、90°等不同角度的照片進行編號，以作為待處理的圖像檢材。

1.3 實驗步驟

第一步，打開計算機，啟動恒銳文檢痕檢處理系統(tǒng)，如圖1所示；

圖1 恒銳軟件界面

第二步，打開一幅待處理的足跡圖像，如圖2所示；

圖2 打開一副圖像

圖3

第三步，在選項菜單選擇【圖像變換】→【圖像大小】對話框；

第四步，依次選擇菜單項【幾何校正】→【透視校正】對話框；

第五步，在彈出的對話框中的圖像部分把要校正的區(qū)域選擇出來；

第六步，根據(jù)實際圖片中的標(biāo)尺選擇合適的長度和寬度，在調(diào)節(jié)量框中分別拖動傾斜度和偏轉(zhuǎn)度兩個滑塊進行重復(fù)校正，直到滿意為止，按下確定按鈕保留校正后的圖片并退出。

2 結(jié)果與分析

2.1 實驗結(jié)果分析

大量的實驗證明：當(dāng)實驗樣本與相機成15°或30°夾角時所拍攝的偏角變形足跡出現(xiàn)模糊，即使通過恒銳系統(tǒng)矯正也無法去除模糊，沒有辦法繼續(xù)進行變形足跡的矯正恢復(fù)。

選取可以校正恢復(fù)的，偏轉(zhuǎn)角度在30°～90°變形足跡，利用恒銳痕檢/文檢圖像處理系統(tǒng)打開，按照實驗步驟進行操作。根據(jù)已知的變形矯正原理，我們設(shè)偏轉(zhuǎn)度為A,傾斜度為b,已知的照相機鏡頭視點到樣本的距離為a,那么經(jīng)過計算可以得到：當(dāng)傾斜度調(diào)整到最佳時，b=a/(sinAcosA),如果將變形足跡的圖片在傾斜度b的范圍內(nèi)調(diào)整時均可發(fā)現(xiàn)，變形足跡的校正恢復(fù)在傾斜度=b時可以達到最佳恢復(fù)效果。圖3～圖7分別為可以校正恢復(fù)的各個角度的偏角變形足跡及其最佳恢復(fù)效果的對比。

圖4

圖5

圖6

圖7

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)：首先，根據(jù)已知變形校正原理，對于偏角變形足跡的校正恢復(fù)效果在實際長度和寬度估計得越準(zhǔn)確越好，但是由于實際操作中會出現(xiàn)一定的誤差，估計的長度和寬度也會出現(xiàn)偏差，因此，偏角變形足跡的恢復(fù)效果不能完全達到100%，只能在一個臨界點即b=a/(sinAcosA)時達到最佳恢復(fù)效果。其次，根據(jù)已知的校正原理，計算傾斜度時需要知道照相機鏡頭到旋轉(zhuǎn)一定角度的實驗樣本的垂直距離，這個距離是通過照相機鏡頭到樣本的距離、所拍攝的偏角變形足跡的圖像到像面的X軸的距離以及偏轉(zhuǎn)角等數(shù)據(jù)才能計算出來的，而在實際操作中，測量距離以及計算之間都會產(chǎn)生一定誤差，這一點也在影響著偏角變形足跡的校正恢復(fù)。

2.2 與Photoshop比較分析

實際的案件現(xiàn)場各種情況都會出現(xiàn)，正常情況下，可以采用垂直拍攝的方法避免產(chǎn)生變形，但有些情況無法避免，如足跡遺留的位置靠近轉(zhuǎn)角、墻角，或者在比較狹小的空間中遺留的足跡等，往往很難避免偏角變形的影響。

利用Photoshop矯正處理的方法：(1)打開Photoshop軟件，載入待處理的圖片。(2)鼠標(biāo)點擊“圖像”菜單，并點選“畫布大小”選項，在設(shè)置框中將數(shù)值設(shè)為高20 cm、寬15 cm。(3)用套索工具中的“多邊形套索工具”，在圖片的4個角處選擇4個點，記為X、Y、Z、Q。若拍攝時采用垂直拍攝法，這4個點應(yīng)是圖像的4個頂點。(4)點選“視圖”菜單中的“顯示標(biāo)尺”按鈕，拉出兩條線作參考線，要求這兩條線要通過X、Y兩點，接下來依次選擇“編輯”→“變換”→“斜切”，可以拖動矩形范圍內(nèi)的兩個定點，直到與拉出的參考線重合，最后雙擊選區(qū)，即完成了方向的校正。(5)最后一步，依次點選“編輯”→“變換”→“縮放”，調(diào)整矩形中點至整幅圖像在水平和垂直方向的比例尺單位長度相等為止，然后雙擊選定區(qū)域，對畫布進行適當(dāng)剪切，至此完成校正工作。

可以看出，利用Photoshop軟件校正變形足跡專業(yè)性較強，并且由于圖像的柵格化等因素，在圖像中的遠端會有擴散失真；另一方面，需要技術(shù)人員在處理之前對遺留客體物質(zhì)進行判斷，而現(xiàn)實中對遺留客體物質(zhì)進行判斷是很困難的，有時候甚至要破壞檢材，所以這種方法在實際案件中運用較少。而采用公安專用軟件(恒銳圖像處理系統(tǒng))進行變形圖像處理在拍照清晰的情況下使用效果更加明顯，否則便無法將變形足跡較好地恢復(fù)，而且這種操作簡便快捷，專業(yè)性要求不是很高。

3 結(jié)論

本文對變形足跡的校正技術(shù)進行闡述，通過實驗研究，筆者認(rèn)為，在獲取檢材時候首先應(yīng)采用正確的物證照相方法以獲得清晰的高質(zhì)量檢材圖像，為后面軟件處理工作奠定基礎(chǔ)。其次，應(yīng)進一步探索各個步驟所需要的參數(shù)，使其綜合后圖像的反差效果達到最大化，更便于后面進行的分離。通過大量實驗的綜合比較分析，我們可以得出這樣的結(jié)論：在處理偏角攝影足跡變形的恢復(fù)校正實驗中，當(dāng)相機鏡頭與實驗樣本夾角在0°～30°范圍內(nèi)，此時所拍攝的樣本照片通過恒銳系統(tǒng)無法校正清晰；當(dāng)相機鏡頭與實驗樣本夾角在30°～90°范圍時，拍攝圖片可以通過恒銳系統(tǒng)校正清楚。

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