偏角变形足迹软件处理方法

李春宇， 陈蕊丽， 李 陟

(1.中国人民公安大学刑事科学技术学院, 北京 100038; 2.天津市滨海新区公安局高新分局海泰派出所，天津 300384)

0 前言

当前，在公安领域的实际办案工作中，经常会遇到遗留在圆柱，圆锥，圆台，棱柱，棱锥以及倾斜表面等客体上的痕迹、足迹，在提取这些痕迹、足迹时，拍摄影像往往带有严重的变形，给办案工作带来了极大困难。因此，对现场提取的变形足迹处理和校正已经成为刑事技术检验中亟待解决的问题。其中，由于遗留客体的位置与形状不规则，以此形成的足迹变形是比较常见的。为了办案的需要，我们通常用几何变换对变形的足迹图像进行放大、缩小、旋转、镜像、变形等从而达到对图像的校正处理。所以，若能将变形足迹成功恢复，会给侦查工作提供极其重要的线索，对破案有着重要的意义。

随着科学技术的迅速发展，偏角摄影造成变形图像的传统处理方法已经显示出和时代变迁难以匹配的尴尬，取而代之的是越发成熟的数字图像处理技术。近年来，随着数字图像处理技术在刑事科学技术中应用的不断深入，多数的后期处理工作都取代了传统的处理方法，并被业界的专家们看好，展现了其强大的应用前景。图像处理已经成为开展刑事科学技术工作的重要技术手段。

诚然，通用型图像处理软件在某些情况下已经可以将变形图像处理得很好，但是由于面向对象、工作标准和版权等问题的存在，使得处理效果很多时候也不尽如人意。而公安专用软件近年来呈现出良好的发展态势，而且处理效果较通用型图像处理软件更好。

1 材料与方法

1.1 实验器材

(1)足迹样本1份

(2)装有恒锐图像处理系统的计算机1台

(3)Nikon D7000 单镜头反光数码相机1台；Nikon 60 mm微距镜头1只

(4)实验用翻拍台1个

(5)数据线及一般附件

1.2 实验方法

以制作好的足迹样本为目标，在尼康D7000数码相机镜头垂直于水平面的基础上以样本为基面，沿逆时针方向每间隔15°旋转进行拍照，分别得到15°、30°、45°、60°、75°、90°共6种不同角度的偏角变形足迹，将这些足迹中清晰并且可以矫正的偏角变形足迹分别用《恒锐痕检/文检图像处理系统》进行处理校正，并对实验结果进行总结研究。

使用配备60 mm微距镜头的D7000数码相机，对固定在翻拍台上的不同角度的样本足迹进行拍摄，记录相关数据。

使用USB数据线将拍摄结果上传至计算机中，并将所有照片分类保存，分别对15°、30°、45°、60°、75°、90°等不同角度的照片进行编号，以作为待处理的图像检材。

1.3 实验步骤

第一步，打开计算机，启动恒锐文检痕检处理系统，如图1所示；

图1 恒锐软件界面

第二步，打开一幅待处理的足迹图像，如图2所示；

图2 打开一副图像

图3

第三步，在选项菜单选择【图像变换】→【图像大小】对话框；

第四步，依次选择菜单项【几何校正】→【透视校正】对话框；

第五步，在弹出的对话框中的图像部分把要校正的区域选择出来；

第六步，根据实际图片中的标尺选择合适的长度和宽度，在调节量框中分别拖动倾斜度和偏转度两个滑块进行重复校正，直到满意为止，按下确定按钮保留校正后的图片并退出。

2 结果与分析

2.1 实验结果分析

大量的实验证明：当实验样本与相机成15°或30°夹角时所拍摄的偏角变形足迹出现模糊，即使通过恒锐系统矫正也无法去除模糊，没有办法继续进行变形足迹的矫正恢复。

选取可以校正恢复的，偏转角度在30°～90°变形足迹，利用恒锐痕检/文检图像处理系统打开，按照实验步骤进行操作。根据已知的变形矫正原理，我们设偏转度为A,倾斜度为b,已知的照相机镜头视点到样本的距离为a,那么经过计算可以得到：当倾斜度调整到最佳时，b=a/(sinAcosA),如果将变形足迹的图片在倾斜度b的范围内调整时均可发现，变形足迹的校正恢复在倾斜度=b时可以达到最佳恢复效果。图3～图7分别为可以校正恢复的各个角度的偏角变形足迹及其最佳恢复效果的对比。

图4

图5

图6

图7

经过分析发现：首先，根据已知变形校正原理，对于偏角变形足迹的校正恢复效果在实际长度和宽度估计得越准确越好，但是由于实际操作中会出现一定的误差，估计的长度和宽度也会出现偏差，因此，偏角变形足迹的恢复效果不能完全达到100%，只能在一个临界点即b=a/(sinAcosA)时达到最佳恢复效果。其次，根据已知的校正原理，计算倾斜度时需要知道照相机镜头到旋转一定角度的实验样本的垂直距离，这个距离是通过照相机镜头到样本的距离、所拍摄的偏角变形足迹的图像到像面的X轴的距离以及偏转角等数据才能计算出来的，而在实际操作中，测量距离以及计算之间都会产生一定误差，这一点也在影响着偏角变形足迹的校正恢复。

2.2 与Photoshop比较分析

实际的案件现场各种情况都会出现，正常情况下，可以采用垂直拍摄的方法避免产生变形，但有些情况无法避免，如足迹遗留的位置靠近转角、墙角，或者在比较狭小的空间中遗留的足迹等，往往很难避免偏角变形的影响。

利用Photoshop矫正处理的方法：(1)打开Photoshop软件，载入待处理的图片。(2)鼠标点击“图像”菜单，并点选“画布大小”选项，在设置框中将数值设为高20 cm、宽15 cm。(3)用套索工具中的“多边形套索工具”，在图片的4个角处选择4个点，记为X、Y、Z、Q。若拍摄时采用垂直拍摄法，这4个点应是图像的4个顶点。(4)点选“视图”菜单中的“显示标尺”按钮，拉出两条线作参考线，要求这两条线要通过X、Y两点，接下来依次选择“编辑”→“变换”→“斜切”，可以拖动矩形范围内的两个定点，直到与拉出的参考线重合，最后双击选区，即完成了方向的校正。(5)最后一步，依次点选“编辑”→“变换”→“缩放”，调整矩形中点至整幅图像在水平和垂直方向的比例尺单位长度相等为止，然后双击选定区域，对画布进行适当剪切，至此完成校正工作。

可以看出，利用Photoshop软件校正变形足迹专业性较强，并且由于图像的栅格化等因素，在图像中的远端会有扩散失真；另一方面，需要技术人员在处理之前对遗留客体物质进行判断，而现实中对遗留客体物质进行判断是很困难的，有时候甚至要破坏检材，所以这种方法在实际案件中运用较少。而采用公安专用软件(恒锐图像处理系统)进行变形图像处理在拍照清晰的情况下使用效果更加明显，否则便无法将变形足迹较好地恢复，而且这种操作简便快捷，专业性要求不是很高。

3 结论

本文对变形足迹的校正技术进行阐述，通过实验研究，笔者认为，在获取检材时候首先应采用正确的物证照相方法以获得清晰的高质量检材图像，为后面软件处理工作奠定基础。其次，应进一步探索各个步骤所需要的参数，使其综合后图像的反差效果达到最大化，更便于后面进行的分离。通过大量实验的综合比较分析，我们可以得出这样的结论：在处理偏角摄影足迹变形的恢复校正实验中，当相机镜头与实验样本夹角在0°～30°范围内，此时所拍摄的样本照片通过恒锐系统无法校正清晰；当相机镜头与实验样本夹角在30°～90°范围时，拍摄图片可以通过恒锐系统校正清楚。

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