圖像合成技術(shù)在現(xiàn)場復(fù)原上的應(yīng)用

譚淅予+張龍

〔摘要〕無論是在攝影領(lǐng)域，還是在公安圖像領(lǐng)域，提高圖像的分辨率保證細(xì)節(jié)清晰度，以及獲得更寬闊的視野，囊括更多線索，都是進(jìn)行圖像拼接的兩個(gè)直接的和主要的目的，而隨著圖像拼接技術(shù)在視覺領(lǐng)域、圖形領(lǐng)域及數(shù)字視頻壓縮等領(lǐng)域的應(yīng)用，多張圖像合成技術(shù)日益成為數(shù)字圖像處理領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)。在手機(jī)上，美國微軟公司開發(fā)的Photosynth軟件，與案件現(xiàn)場模擬復(fù)原分析系統(tǒng)的原理非常相似，也可將大量的照片做3D處理，自主判斷出所拍攝的多張照片的共同點(diǎn)，快速還原3D真實(shí)場景。

〔關(guān)鍵詞〕圖像拼接領(lǐng)域現(xiàn)場復(fù)原視覺

多張照片合成技術(shù)在視覺領(lǐng)域、圖形領(lǐng)域及數(shù)字視頻壓縮等領(lǐng)域的應(yīng)用使得圖像拼接技術(shù)日益成為數(shù)字圖像處理領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)。我們可以使用圖像拼接技術(shù)制造二維空間還原現(xiàn)場，利用多張照片的組合運(yùn)用，來對現(xiàn)場進(jìn)行復(fù)原，尤其通過從視覺圖像領(lǐng)域向公安領(lǐng)域的跨度，利用現(xiàn)場復(fù)原的特殊性使多張圖片合成達(dá)到分析案例，還原現(xiàn)場的作用，并可作現(xiàn)場處理問題上的重要分析數(shù)據(jù)，使其與三維空間現(xiàn)場還原技術(shù)相輔相成，進(jìn)一步向手機(jī)，平板設(shè)備類小型電子設(shè)備的操作發(fā)展，最后走向?qū)I(yè)化、便捷化普及。

一、圖像合成技術(shù)的現(xiàn)狀

無論是在攝影領(lǐng)域，還是在公安圖像領(lǐng)域，提高圖像的分辨率保證細(xì)節(jié)清晰度，以及獲得更寬闊的視野，囊括更多線索，都是進(jìn)行圖像拼接的兩個(gè)直接的和主要的目的，而隨著圖像拼接技術(shù)在視覺領(lǐng)域、圖形領(lǐng)域及數(shù)字視頻壓縮等領(lǐng)域的應(yīng)用，多張圖像合成技術(shù)日益成為數(shù)字圖像處理領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)。在國內(nèi)外關(guān)于圖像拼接的原理和方法已有不少的論文發(fā)表，在已使用多張圖像合成技術(shù)的領(lǐng)域，一般來說對獲取圖像的攝影設(shè)備要求很高。這就使得圖像拼接的應(yīng)用在廣泛發(fā)展方面，因?yàn)樵O(shè)備成本、操作復(fù)雜而受到很大的限制。

二、現(xiàn)場復(fù)原技術(shù)的現(xiàn)狀

現(xiàn)場復(fù)原是指的利用多張圖片對整個(gè)空間場景的數(shù)據(jù)還原記錄，通過對多張圖片的處理和結(jié)合，達(dá)到拼接形成完整可用的二維現(xiàn)場照片；或利用相關(guān)軟件形成所需三維現(xiàn)場的空間數(shù)據(jù)。而這一技術(shù)在公安系統(tǒng)偵破案件，列舉物證，推理還原場景等方面猶為關(guān)鍵?，F(xiàn)階段公安圖像領(lǐng)域已經(jīng)有案件現(xiàn)場模擬復(fù)原分析系統(tǒng)來滿足這一使用需求。該系統(tǒng)使用全自動360度現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，有一套結(jié)合建筑學(xué)建模原理的專業(yè)的資源庫以及逼真的運(yùn)動學(xué)模擬用以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)動畫模擬仿真，同時(shí)利用大屏幕高清多點(diǎn)觸控分析演示提高互動能力。使案件處理也走向了高科技現(xiàn)代化路程。

三、三維現(xiàn)場復(fù)原與平面圖像現(xiàn)場復(fù)原的比較

三維現(xiàn)場復(fù)原與平面圖像現(xiàn)場復(fù)原的源素材皆來自于照片?，F(xiàn)階段，在功能上，三維現(xiàn)場復(fù)原當(dāng)然較平面圖像復(fù)原現(xiàn)場要豐富完善，場景感更加真實(shí)。我們可以通過素材庫還原包括建筑物，房間，房間內(nèi)家具，人物，車輛等所有的模型，并且可以將多種可能的方案進(jìn)行快速模擬動畫，以進(jìn)行多種事故方案的分析。達(dá)到案發(fā)現(xiàn)場事故重現(xiàn)的目的，大大提高了案件偵破的速度和可靠性動畫技術(shù)以及觸控操作的互動交流性也優(yōu)于平面圖像現(xiàn)場復(fù)原。與建筑學(xué)的3DMAX或是Scetchup軟件建模一樣，全景測量功能也是一大特點(diǎn)。但是就如建筑學(xué)里模型與平面圖二者缺一不可移易，平面圖像的作用也至關(guān)重要。其一，三維現(xiàn)場還原設(shè)備運(yùn)作的操作難度與耗力限制注定其為重大案件服務(wù)的基礎(chǔ)，不可能廣泛的滲透到基層案件分析中來。其二，全景攝影系統(tǒng)設(shè)備成本與ReSinTools虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)引擎硬件環(huán)境要求較高，不如平面圖像現(xiàn)場復(fù)原一樣處理便捷迅速。三維現(xiàn)場復(fù)原與平面圖像現(xiàn)場復(fù)原原理相近，用途相似，但是終究有使用功能上的差異，以及實(shí)際運(yùn)用領(lǐng)域的大小差異。同時(shí)這二者又是相輔相成的，缺一不可。

四、平面圖像現(xiàn)場復(fù)原實(shí)際作用

在數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，廣泛運(yùn)用于平面圖像合成處理的軟件是Photoshop。通過對多張照片的拼接，完成提高視野寬闊程度，補(bǔ)充缺失、遮擋細(xì)節(jié)，制造二維空間展示效果等功能的應(yīng)用，二維空間圖片在案件現(xiàn)場分析上的作用必不可少，列如通過多張圖片中的血液的噴濺方向、腳印的排列深淺、子彈運(yùn)行軌跡、遺留毛發(fā)指紋或作案工具等線索，都能成為破案的關(guān)鍵。但是目前物證取證大多采用單一拍照的方式來分別展現(xiàn)效果，將Photoshop軟件的使用結(jié)合到案件現(xiàn)場復(fù)原上來的實(shí)際運(yùn)用尚在一個(gè)起步階段。如果將Photoshop軟件在該方面的應(yīng)用加以擴(kuò)展，那么在一些簡單場景的處理上耗費(fèi)的時(shí)間要短暫的多，且器材與軟件所需的電腦設(shè)備攜帶輕便?，F(xiàn)階段雖然公安辦案與視覺圖像兩個(gè)領(lǐng)域的交集還非常小，而視覺圖像領(lǐng)域的電腦后期處理與手機(jī)后期處理正在逐漸接軌，利用這樣的契機(jī)，使其與三維空間現(xiàn)場還原技術(shù)相輔相成，進(jìn)一步向手機(jī)，平板設(shè)備類小型電子設(shè)備的操作發(fā)展，最后走向日常普及。

五、多張照片組合應(yīng)用所需要注重的關(guān)鍵點(diǎn)

利用Photoshop進(jìn)行多張照片拼接而進(jìn)行現(xiàn)場復(fù)原，除了要具備基本的軟件操作技術(shù)，還要關(guān)注幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：1.取用照片素材是否存在空間死角，導(dǎo)致拼接的不完整度；2.取用照片素材可能由于拍攝角度差異而出現(xiàn)光線變化，拼接時(shí)可能出現(xiàn)明暗斷層；3.在拼接照片素材時(shí)如果美術(shù)功底，空間意識不強(qiáng)，在某些不可變形或突出透視效果的場景上可能因?yàn)槔熳冃味a(chǎn)生錯(cuò)誤的效果；4.取材時(shí)注意不要改變拍攝坐標(biāo)，僅改變視角。

六、未來發(fā)展推測

現(xiàn)今社會，從90年代計(jì)算機(jī)的興起，到如今越來越輕便的平板與手機(jī)的智能多元化發(fā)展，設(shè)備儀器越來越精巧是一個(gè)必然的趨勢。包括很多電腦軟件同時(shí)開發(fā)了手機(jī)版程序供以使用。而結(jié)合攜帶簡便、易于操作的特點(diǎn)，與現(xiàn)今技術(shù)已經(jīng)趨于成熟的案件現(xiàn)場模擬復(fù)原分析系統(tǒng)來看，數(shù)字圖像領(lǐng)域與公安圖像領(lǐng)域已經(jīng)開始逐步接軌。在手機(jī)上，美國微軟公司開發(fā)的Photosynth軟件，與案件現(xiàn)場模擬復(fù)原分析系統(tǒng)的原理非常相似，也可將大量的照片做3D處理，自主判斷出所拍攝的多張照片的共同點(diǎn)，快速還原3D真實(shí)場景。生成可以自由旋轉(zhuǎn)、察看的三維模型。

雖然現(xiàn)階段小型電子設(shè)備進(jìn)行圖像后期處理尚未有一個(gè)專業(yè)化的空間讓其走向一個(gè)明確的方向，但是就如Photoshop十來年間的發(fā)展，數(shù)字圖像處理軟件也逐漸發(fā)展到了手機(jī)、平板設(shè)備平臺一樣，以Photosynth軟件系列作為契機(jī)，與公安領(lǐng)域現(xiàn)場還原相聯(lián)系，也許今后，手機(jī)、平板等設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場復(fù)原構(gòu)建將成為非大型案件處理的主流手段。

（責(zé)任編輯：曉芳）

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