基于photoshop的足跡特征動(dòng)態(tài)重疊比對(duì)檢驗(yàn)

史力民 張 朕 張萬松

（中國刑事警察學(xué)院痕跡檢驗(yàn)技術(shù)系 遼寧 沈陽 110035）

基于photoshop的足跡特征動(dòng)態(tài)重疊比對(duì)檢驗(yàn)

史力民 張 朕 張萬松

（中國刑事警察學(xué)院痕跡檢驗(yàn)技術(shù)系 遼寧 沈陽 110035）

足跡檢驗(yàn)鑒定中為了對(duì)兩枚甚至多枚足跡進(jìn)行比對(duì)檢驗(yàn)，確定符合點(diǎn)和差異點(diǎn)，采用photoshop圖像處理軟件能夠簡(jiǎn)單快速處理圖像的功能特點(diǎn)，研究了一種新的圖像動(dòng)態(tài)重疊比對(duì)方法，詳細(xì)地闡述了操作方法和原理，減少檢驗(yàn)人員的工作量及傳統(tǒng)比對(duì)方法所產(chǎn)生的誤差，以期在足跡比對(duì)中更快速、便捷、全面地反應(yīng)足跡整體和細(xì)節(jié)特征。

足跡檢驗(yàn) photoshop軟件 動(dòng)態(tài)重疊比對(duì)

1 引言

Photoshop軟件是由Adobe Systems公司開發(fā)和發(fā)行的圖像處理軟件，主要處理以像素所構(gòu)成的數(shù)字圖像。它具有很強(qiáng)的圖像處理能力，因此，在刑事圖像比對(duì)鑒定領(lǐng)域有極廣泛的應(yīng)用，同樣適用于足跡檢驗(yàn)鑒定領(lǐng)域。特別是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)足跡和樣本足跡進(jìn)行重疊比較時(shí)，常規(guī)的方法是透明片重合法，即將2張完全透明的膠片或玻璃片分別蓋在現(xiàn)場(chǎng)足跡和樣本足跡上，分別描繪出2張圖片上已發(fā)現(xiàn)確定的特征點(diǎn)及其形狀、方位、大小、相互關(guān)系，然后將透明片在特定位置關(guān)系下重疊放置依次進(jìn)行比對(duì)[1]。本文提出了一種基于photoshop軟件的全新的動(dòng)態(tài)重疊比對(duì)方法，能較為細(xì)致、全面、快速地發(fā)現(xiàn)和比對(duì)足跡中出現(xiàn)的模糊、不易觀察到的特征點(diǎn)、痕跡特征的變化趨勢(shì)，并且增大了痕跡上顏色的反差。所使用的軟件版本是photoshop CS4 EXTENDED，不同版本的photoshop軟件功能大體相同，但是若實(shí)現(xiàn)本文所介紹的方法，需使用CS2及以上版本。

2 圖片前期處理

在對(duì)圖片進(jìn)行預(yù)處理時(shí)要嚴(yán)格遵循一個(gè)原則：不能添加或修改原圖中的任何特征信息。在此原則下，本文采用對(duì)比度增強(qiáng)的銳化處理和假彩色增強(qiáng)處理2種方法對(duì)足跡檢材圖片進(jìn)行了先期處理。

2.1 對(duì)比度增強(qiáng)的銳化處理

對(duì)比度增強(qiáng)能較完整、真實(shí)的提高原圖像中信息的表現(xiàn)力，使檢驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)原圖中未能觀察到或者不清晰的特征點(diǎn)。對(duì)于原始圖片放大觀察時(shí)，細(xì)節(jié)特征仍然不清晰。因此對(duì)圖片進(jìn)行預(yù)處理具體步驟如下：先將原始圖片備份，然后在PS中打開檢材原圖，選擇菜單欄圖像，選擇下拉菜單中調(diào)整，單擊亮度對(duì)比度，出現(xiàn)調(diào)整亮度和對(duì)比度的對(duì)話框，此時(shí)根據(jù)圖片的原始亮度適當(dāng)調(diào)整亮度選項(xiàng)，然后搭配調(diào)整增大對(duì)比度選項(xiàng)，同時(shí)觀察圖像變化，通常情況下，對(duì)比度調(diào)到最大后，圖片中足跡細(xì)節(jié)特征會(huì)反應(yīng)的比較明顯。若不理想，則先保存，然后再重復(fù)一遍上一步驟，同時(shí)適當(dāng)調(diào)整亮度。保存后進(jìn)行銳化處理，選擇濾鏡，下拉菜單中選擇銳化，單擊進(jìn)一步銳化。此時(shí)觀察檢材圖片，有更加清晰和明顯的細(xì)節(jié)反應(yīng)。通常情況下對(duì)比度增強(qiáng)可以進(jìn)行2至3次，但是銳化處理不宜過多。

2.2 假彩色增強(qiáng)處理

人眼一般能夠區(qū)分的灰度級(jí)只有20幾個(gè)，而對(duì)不同亮度和色調(diào)的彩色圖像分辨能力卻可達(dá)到灰度分辨能力的100倍以上[2]。

利用這個(gè)特性人們就可以把人眼不敏感的灰度信號(hào)轉(zhuǎn)換為人眼靈敏的彩色信號(hào)，以增強(qiáng)人對(duì)圖像中細(xì)微變化的分辨力。在某些足跡檢材圖片或者樣本圖中，足跡顏色較單一，呈現(xiàn)類灰度圖像的顏色，且細(xì)節(jié)特征顯示不太完整，由于是普通相機(jī)拍攝，一般情況下仍然是彩色圖像，其可采用假彩色圖像增強(qiáng)處理。增強(qiáng)細(xì)節(jié)的表現(xiàn)力，減少人為比對(duì)過程中的因顏色問題而產(chǎn)生的模糊不清的狀況。本文采用增大色相/飽和度的方法提升檢材圖片和樣本圖片中各部分彩色程度，來更好的反應(yīng)細(xì)節(jié)特征，如圖1及圖2。

圖1 假彩色增強(qiáng)前

圖2 假彩色增強(qiáng)后

3 足跡的動(dòng)態(tài)重疊檢驗(yàn)鑒定

經(jīng)過上述增強(qiáng)對(duì)比的預(yù)處理后，對(duì)檢材及樣本圖片中足跡上的細(xì)節(jié)特征開始進(jìn)行比對(duì)，本文采用一種動(dòng)態(tài)比對(duì)的方式，相互比對(duì)的足跡可以進(jìn)行上下或左右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)每一列或行像素單位的檢驗(yàn)。具體操作如下：

（1）將作檢驗(yàn)的照片全部備份，然后同時(shí)打開要做比對(duì)檢驗(yàn)的2張圖片，如圖3。首先對(duì)圖像進(jìn)行適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)，使相互比對(duì)的2枚足跡的足跡中心線重合，選擇菜單欄的圖像，單擊圖像旋轉(zhuǎn)，選擇任意角度旋轉(zhuǎn)，此時(shí)可以選擇圖中任意方向上2個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，測(cè)量這2個(gè)點(diǎn)的角度，與另一圖中同樣的2個(gè)特征點(diǎn)進(jìn)行比較，從而得出2個(gè)圖在旋轉(zhuǎn)角度上的差值。

圖3 準(zhǔn)備處理的圖片

（2）調(diào)整圖像大小。選擇菜單欄中的圖像，單擊圖像大小，調(diào)整2圖的分辨率為同一值，通常條件下為72或者300。同時(shí)約束比例前一定是打勾狀態(tài)。然后選擇測(cè)量工具，根據(jù)圖中縱向（橫向）的比例尺選取比例尺上的50mm（也可為其他值，方便計(jì)算即可），記為a，記錄軟件測(cè)量所得像素值記為x1，另一幅圖像也選取同樣的縱向（橫向）比例尺上的值a，同樣記錄軟件測(cè)得的像素值x2。然后打開圖像大小對(duì)話框，記錄第1個(gè)圖像的像素大小的高度值，同樣記錄第2個(gè)圖像的像素大小高度值，并且根據(jù)以下公式計(jì)算調(diào)整后的文檔大中小的高度值H1和H2。

圖4 數(shù)值精確度

根據(jù)計(jì)算所得和，分別修改對(duì)應(yīng)圖像大小對(duì)話框中的文檔大小的高度值，此計(jì)算值最好精確到小數(shù)點(diǎn)后2位，如圖4。同樣，要注意的是一定要約束寬高比例。

（3）此時(shí)2個(gè)圖的比例、像素值以及內(nèi)容角度都已調(diào)整完，現(xiàn)在要分別尋找足跡圖片中2個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，用于做重疊時(shí)定位，所以要找2個(gè)圖中同樣位置上較為清晰明顯的標(biāo)記點(diǎn)，但要避開痕跡特征點(diǎn)，如圖5。

圖5 標(biāo)記點(diǎn)

（4）將圖5中左側(cè)圖全選（ctrl+A），選擇復(fù)制（ctrl+C），然后點(diǎn)擊右側(cè)另一張圖，選擇粘貼（ctrl+V），此時(shí)左側(cè)圖在右側(cè)圖的上面，這2張圖分別在2個(gè)圖層，圖的比例大小是相同的，無需進(jìn)行調(diào)整。需要調(diào)整的是2張圖的相對(duì)位置，在右側(cè)的圖層對(duì)話框中，調(diào)整圖層不透明度為50%，此時(shí)能同時(shí)看到2張圖上做好的標(biāo)記點(diǎn)，此時(shí)移動(dòng)上層圖片直至2個(gè)特征點(diǎn)分別完全重合，將不透明度調(diào)整至100%。

（5）添加蒙版，如圖6。設(shè)置前景色為黑色，然后選擇填充按鈕進(jìn)行填充，如圖7。

圖6 添加蒙版

圖7 填充

（6）全選圖片，單擊菜單欄下的編輯，選擇變換，單擊縮放。在圖片處于編輯狀態(tài)，右側(cè)出現(xiàn)可調(diào)整狀態(tài)的空白小塊，鼠標(biāo)拖動(dòng)這個(gè)小塊左右隨意拖動(dòng)即可對(duì)2個(gè)圖片進(jìn)行比對(duì)檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重疊比對(duì)。可移動(dòng)的分界線的兩側(cè)分別是2張足跡圖片，一前一后的圖層覆蓋形式，如圖8。

圖8 比對(duì)方式1

此時(shí)還可以任意拖動(dòng)滑塊，進(jìn)行上下對(duì)比，如圖9。

圖9 比對(duì)方式2

4 總結(jié)

經(jīng)以上過程處理之后，拖動(dòng)滑塊進(jìn)行細(xì)節(jié)形態(tài)比對(duì)，可發(fā)現(xiàn)足跡上的每一處符合或差異，然后用標(biāo)劃工具及時(shí)進(jìn)行標(biāo)記。在前期圖片的預(yù)處理基礎(chǔ)上，還可能發(fā)現(xiàn)很多原圖上看不到的細(xì)節(jié)特征。本文采用的方法，在實(shí)際案例分析中得到了充分的運(yùn)用，效果明顯，操作相對(duì)簡(jiǎn)單，可以較輕松地將每一條花紋的紋路走向、變化趨勢(shì)輕松的比對(duì)出來，能充分地檢驗(yàn)足跡中的形象特征，磨損特征以及部分步法特征。與常用的足跡圖片重疊比對(duì)方法相比，還能發(fā)現(xiàn)很多具有較高檢驗(yàn)價(jià)值的特征變化趨勢(shì)信息，增強(qiáng)了檢驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

[1]史力民,馬建平.足跡學(xué)[M].北京:中國人民公安大學(xué)出版社,2014:124-157.

[2]張文巒.基于偽彩色的圖像融合算法研究[D]. 西安:西北工業(yè)大學(xué), 2007:1-3.

（責(zé)任編輯：于 萍）

D918.3

A

2095-7939(2017)02-0083-03

10.14060/j.issn.2095-7939.2017.02.015

2016-10-26

史力民（1959-），男，遼寧沈陽人，中國刑事警察學(xué)院痕跡檢驗(yàn)技術(shù)系教授，主要從事痕跡檢驗(yàn)研究。