未知名尸體的容貌處理與人臉識(shí)別

麻軍偉，龔 群，高建勛，寇 迪，桑晶金，楊 雄，溫 健，謝皆宏，王金波，俞定羊，張 斌，沈 宇

（1.寧波市公安局鎮(zhèn)海，浙江 寧波 315200；2.浙江省公安廳物證鑒定中心，浙江 杭州 310009；3.寧波市公安局奉化分局，浙江 寧波 315500；4.象山縣公安局，浙江 寧波 315700；5.樂清市公安局，浙江 溫州 325600）

查找未知名尸體身源，以往方法主要是發(fā)布認(rèn)尸啟事、排查失蹤人口、比對指紋和DNA數(shù)據(jù)庫。隨著人臉識(shí)別技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)展到實(shí)用階段，公安部及各省相繼建立人口信息人像比對系統(tǒng)，這就為查找尸源提供了新途徑。目前應(yīng)用人像比對系統(tǒng)查找尸源的成功率較低，原因在于人臉數(shù)據(jù)庫內(nèi)個(gè)體人臉樣本單一，以及尸體辨認(rèn)照片與樣本差異較大。在數(shù)據(jù)庫短期內(nèi)難以擴(kuò)充個(gè)體樣本的情況下，可以通過處理尸體容貌、規(guī)范照相和照片后期修整，獲取與樣本相似的尸體辨認(rèn)照片，以此有效提高人像比對識(shí)別率。筆者在實(shí)踐工作中對此開展研究，取得了較好的效果，簡述如下，供同行參考。

一、人臉識(shí)別技術(shù)

人臉識(shí)別技術(shù)是指給定一個(gè)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)圖像，利用計(jì)算機(jī)在圖像中檢測和跟蹤人臉，并分析人臉視覺特征信息，在人臉數(shù)據(jù)庫中識(shí)別圖像內(nèi)人員身份的技術(shù)。根據(jù)人臉表征方式不同，人臉識(shí)別方法大致可分為三類［1］：基于統(tǒng)計(jì)特征的識(shí)別方法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的識(shí)別方法和基于幾何特征的識(shí)別方法。

基于統(tǒng)計(jì)特征和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人臉識(shí)別技術(shù)是目前研究的主流，主要包括本征臉法、隱馬爾可夫模型法、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、彈性圖匹配法，以及由它們改進(jìn)的多種方法，識(shí)別系統(tǒng)較為成熟，已逐漸投入市場應(yīng)用，譬如“漢王人臉通”門禁系統(tǒng)。兩項(xiàng)技術(shù)對于待識(shí)別人臉圖像的要求都不苛刻，但人臉數(shù)據(jù)庫內(nèi)每一個(gè)體都需有多張人臉樣本照片，而且個(gè)體樣本照片越多，識(shí)別率越高。

基于幾何特征的人臉識(shí)別技術(shù)，不要求人臉數(shù)據(jù)庫內(nèi)每一個(gè)體有多張人臉樣本照片，但它是以人臉圖像上顯著特征點(diǎn)的相對位置及其參數(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行識(shí)別的，要求待識(shí)別人臉圖像的特征點(diǎn)定位必須準(zhǔn)確，且特征點(diǎn)不能發(fā)生明顯改變，否則會(huì)影響識(shí)別率。譬如人臉圖像角度偏轉(zhuǎn)、表情姿態(tài)變化、頭發(fā)或濃妝遮蓋面部、半睜眼或閉眼、有無戴不同眼鏡、光照過強(qiáng)過弱或陰陽臉等，都會(huì)干擾識(shí)別。由于它對于待識(shí)別人臉圖像要求苛刻，單獨(dú)應(yīng)用時(shí)識(shí)別率欠佳，因此現(xiàn)在一般作為前兩項(xiàng)識(shí)別技術(shù)的輔助技術(shù)。

公安人像比對系統(tǒng)的人臉數(shù)據(jù)庫為人口庫，個(gè)體樣本照片單一，即使擴(kuò)容并入違法犯罪人員信息庫、在逃人員信息庫、駕駛?cè)诵畔?、出入境人員信息庫，以及各省的暫口庫等，單一樣本的個(gè)體占比依然很高。因此，基于幾何特征的人臉識(shí)別技術(shù)雖然作為輔助技術(shù)用于系統(tǒng)開發(fā)、分析仍是公安人像比對系統(tǒng)目前的技術(shù)核心。當(dāng)然，前兩項(xiàng)技術(shù)發(fā)展迅速，對單一樣本照片的識(shí)別率越來越高，系統(tǒng)核心會(huì)向它們轉(zhuǎn)移，對待識(shí)別人臉圖像的質(zhì)量要求也會(huì)有所降低，但高質(zhì)量的圖像仍然是提高人臉識(shí)別相似度得分排名的重要因素。

二、尸體容貌處理

人死亡后，受死因、死亡時(shí)間、損傷等影響，容貌會(huì)發(fā)生較大變化，為盡可能再現(xiàn)生前容貌，需要對尸體容貌進(jìn)行適當(dāng)處理。

對于新鮮尸體，需要徹底清除頭面部和頸部泥土、血痕、濃妝等污跡，用紙巾拭凈水漬，不留異物；剃除胡須；疑似長期蓄須的需梳理胡須，待容貌處理完畢并成功拍照后，再予剃除做二次拍照；清理面部、頸部裂創(chuàng)創(chuàng)腔，對合創(chuàng)口后觀察軟組織腫脹程度，視情薄層去除創(chuàng)腔內(nèi)皮下組織，間斷縫合面部創(chuàng)口，以修復(fù)因創(chuàng)口哆開引起的面部輪廓、鼻、口等特征點(diǎn)變形；破壞頭面部尸僵、肌肉痙攣，使面容恢復(fù)平靜外觀，撥動(dòng)眼球讓瞳孔恢復(fù)居中位置；梳理眉毛至正常狀態(tài)，反復(fù)上下?lián)芘鄄€，讓眼裂在拍照時(shí)保持正常睜開狀態(tài)，若難以保持，在撥開上瞼后的松手瞬間抓拍；讓牙齒輕度咬合，難以咬合時(shí)，可用不干膠黏合，保持口唇輕閉或微開，若女性尸體有描眉涂口紅痕跡，待成功拍照后，依照描涂痕跡補(bǔ)淡妝并二次拍照；推測死者生前發(fā)式并梳理頭發(fā)，注意保持雙耳外露；觀察鼻背有無眼鏡壓痕以及是否隨身攜帶近視、散光眼鏡，若有，待成功拍照后，戴上鏡框二次拍照。容貌處理完畢，扶起尸體，取坐位拍照，以減少躺臥位帶來的面部變形，實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，尸體坐位照片明顯比臥位照片“消瘦”，也更接近生前容貌，人臉識(shí)別的成功率較高。

對于面部輕度腐敗尸體或面部瘀血腫脹的新鮮尸體，按照上述方法處理容貌并拍照，在眼裂難以撥開時(shí)，也予均勻用力輕拉上、下瞼皮膚，讓眼裂形成縫隙拍照，以便于后期判斷眼裂長度、寬度以及內(nèi)外眥具體位置，為修整照片奠定基礎(chǔ)，同時(shí)可以把尸體冰凍1～2天，待尸體面部腫脹減弱或消失，在解凍前補(bǔ)拍照片，并結(jié)合前期照片予以修整。有條件時(shí)，取坐位冰凍。

對于面部高度腐敗尸體，依偉力［2］等報(bào)道了一種容貌復(fù)原方法：尸體頭部離體，經(jīng)頸總動(dòng)脈插管灌入脫水劑和脫色劑，即飽和（NH）2SO4溶液和飽和Na2S2O3·5H2O溶液，在頰、顳、上下頜部置入多孔針，將頭顱放入玻璃容器內(nèi)做負(fù)壓吸引，吸出污穢腐敗液體及氣泡。脫色也可采用10%H2O2溶液浸泡，效果優(yōu)于灌注脫色劑，但易泡壞組織，需時(shí)刻注意觀察。筆者認(rèn)為，如果脫水脫色后再適度冰凍，效果會(huì)更好。

三、照相方法

公安人像比對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為人口庫，人臉樣本是按照《居民身份證制證用數(shù)字相片技術(shù)要求》（GA461-2004）采集的平光免冠正面、尺寸同一的二代身份證照片，從該數(shù)據(jù)庫中通過基于幾何特征的人臉識(shí)別技術(shù)做人像比對，就需嚴(yán)格按照二代證照相技術(shù)要求拍攝尸體面部辨認(rèn)照片。

為防止進(jìn)行性腐敗以及其他因素對尸體容貌的破壞，應(yīng)盡早拍攝尸體辨認(rèn)照片。拍攝設(shè)備采用單反數(shù)碼相機(jī)，配置50 mm定焦鏡頭，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境光設(shè)置合理的白平衡，如果為白色背景，可以用白紙或白色物體充滿鏡頭視野進(jìn)行白平衡調(diào)節(jié)，曝光模式設(shè)置為光圈優(yōu)先自動(dòng)曝光，光圈f/4-8，測光模式設(shè)置為評價(jià)測光，照片風(fēng)格設(shè)置為人像，像素設(shè)置為高像素，確保后期裁剪處理后人臉照片像素不低于358×441。

拍攝環(huán)境要光照良好，避免太陽光直射人臉，若具備冷光源條件，建議室內(nèi)拍攝，輔助使用閃光燈時(shí)，也要避免燈光直射人臉，防止面部高光區(qū)域過大、頦下黑、背景陰影強(qiáng)等情況出現(xiàn)。背景選白色或者簡單背景，不可過于復(fù)雜。

拍攝具體方法是，脫去尸體淺色上衣，破壞背臀部尸僵，扶起尸體，取坐位，從后側(cè)扶住頭顱，使面部直立，不仰不俯不歪斜，也可以用適當(dāng)高度的白色泡沫塊、硬塑料或木塊作為頭托，墊在顱后固定體位。攝像師在尸體面部正前方1.6～2 m范圍內(nèi)，讓照相機(jī)光軸垂直于尸體面部并通過鼻尖，取景尸體胸骨以上拍攝，防止拍攝距離太近出現(xiàn)容貌畸變。

拍攝后要及時(shí)察看照片，避免出現(xiàn)對焦不準(zhǔn)，照片模糊、細(xì)節(jié)粗糙、彩塊化；色彩不真實(shí)，偏紅、偏青、偏黃、飽和度低；灰度、層次不清，過暗、過亮、局部高亮、銳化過度、陰陽臉等現(xiàn)象，給后期修整、人臉識(shí)別帶來困難。

四、照片后期修整

修整數(shù)碼照片一般采用Adobe Photoshop軟件，通過經(jīng)驗(yàn)豐富的修圖師對人像精修，會(huì)帶來出乎預(yù)料的效果，建議照片后期修整交由專業(yè)修圖師完成。

修圖時(shí)只做必要修整，可修可不修時(shí)，不要修。通過修圖，要做到曝光適度，圖像清晰，色彩自然逼真。對于圖片背景，原始為白色最佳，如果不是，背景簡單時(shí)不要修整，過于復(fù)雜時(shí)可修為白色。對于因瘀血、腐敗等因素導(dǎo)致的面部皮膚色澤變暗，可以以正常人面部色澤為基準(zhǔn)適度修整。對于面部創(chuàng)傷，應(yīng)予以消除，可以取對側(cè)局部圖像覆蓋，但不能遮蔽皮膚痣、色素斑等面部病理特征點(diǎn)，在面部有陳舊瘢痕時(shí)，鑒于人臉數(shù)據(jù)庫樣本照片可能拍攝于多年以前，應(yīng)分別制作遮蔽與不遮蔽瘢痕的尸體辨認(rèn)照片。對于面部單一顯著特征點(diǎn)缺損，譬如鼻缺失，可以根據(jù)年齡、性別、創(chuàng)面大小，從數(shù)據(jù)庫樣本照片中的朝天鼻、鷹鉤鼻、短平鼻、羅馬鼻、努比亞鼻、希臘鼻等常見鼻形內(nèi)選取適當(dāng)鼻形對位覆蓋創(chuàng)面，制作多幅尸體辨認(rèn)照片；又譬如口唇缺失，同樣從覆船口、弓子口、四字口、仰月口、櫻桃口、虎口等常見口形內(nèi)選取適當(dāng)口形制作照片。

對于單眼不能完全睜開的照片，取對側(cè)眼睛翻轉(zhuǎn)后覆蓋，內(nèi)外眥對位要精確；需要通過撥拉著眼瞼才能微睜的眼睛，以及撥開后變形嚴(yán)重的眼睛，可以根據(jù)眼的形態(tài)譬如是否雙眼皮、上瞼有無局部褶皺、有無魚尾紋、眼袋大小、內(nèi)外眥位置等結(jié)合尸體性別、年齡從數(shù)據(jù)庫樣本照片中選取適當(dāng)?shù)难劬τ枰愿采w，眼睛有丹鳳眼、銅鈴眼、三角眼、朦瞅眼、杏核眼、瞇縫眼等多種形態(tài)，難以取舍時(shí)，制作多幅尸體辨認(rèn)照片。

對于面部腫脹、輪廓沒有完全復(fù)原的照片，需要修圖師進(jìn)行“瘦臉”操作，程度以與身體協(xié)調(diào)、與面部骨骼相稱為宜。對于頭發(fā)脫失，由于人臉識(shí)別技術(shù)首先進(jìn)行面部檢測，頭發(fā)覆蓋區(qū)域不是顯著特征點(diǎn)，可不予修整。對于眉脫失，則需要根據(jù)年齡、性別從數(shù)據(jù)庫樣本照片中的玄月眉、柳葉眉、一字眉、八字眉、長眉、揚(yáng)眉、短眉、三角眉、掃帚眉、垂眉等多種眉形內(nèi)選取適當(dāng)眉形制作多幅尸體辨認(rèn)照片。

最后按照《居民身份證制證用數(shù)字相片技術(shù)要求》修剪、旋轉(zhuǎn)、壓縮照片，具體要求包括：照片規(guī)格：358像素（寬）×441像素（高），分辨率350dpi，總大小控制在100～300K之間，無邊框；顏色：24位RGB真彩色；壓縮方式：采用JPEG壓縮技術(shù)。頭像大小及位置：人像居中，雙眼瞳孔在一條水平線上，頭部占照片尺寸的2/3，以剛露出鎖骨或襯衣領(lǐng)尖為照片下沿，臉部寬207±14像素，眼睛距照片下邊沿不小于207像素，頭頂發(fā)跡距相片上邊沿7～21像素。

五、人臉識(shí)別

將制作完成的尸體辨認(rèn)照片分別載入省級（浙江）、部級公安人像比對系統(tǒng)，新鮮尸體身源識(shí)別成功率較高，統(tǒng)計(jì)216例搜索結(jié)果，在省級系統(tǒng)內(nèi)，相似度得分排名前5位總體占比48%，其中排名第1位17例，排名6～10位占比8%，11～20位占比4%，21～50位占比1%；在部級系統(tǒng)內(nèi)，排名前5位占比43%，其中排名第1位6例，排名6～10位占比28%，11～20位占比9%，21～50位占比2%。省級系統(tǒng)識(shí)別率低于部級系統(tǒng)的原因是部分死者為外省籍，身份樣本照片沒有進(jìn)入省級數(shù)據(jù)庫。面部輕度腐敗尸體或面部瘀血腫脹的新鮮尸體采樣較少，未做百分率統(tǒng)計(jì)，總體上，身源識(shí)別成功率相對略低，但仍具有較高應(yīng)用價(jià)值，其容貌處理和照片后期修整方案仍需改進(jìn)。

附一個(gè)案例供參考：某日發(fā)現(xiàn)一具女尸，將常規(guī)尸體辨認(rèn)照片（圖1）裁剪后載入省級（浙江）公安人像比對系統(tǒng)，未搜到身源。梳理尸體頭發(fā)、撥開眼睛并拍攝辨認(rèn)照片（圖2），修整照片背景為白色，同時(shí)考慮數(shù)據(jù)庫內(nèi)死者樣本照片采集時(shí)間可能較久，尸體左頰部隆起的血管瘤可能在拍攝樣本照片時(shí)不存在，進(jìn)而會(huì)干擾識(shí)別，予以局部“瘦臉”精修，裁剪壓縮制作符合二代證規(guī)范的尸體辨認(rèn)照片（圖3），載入省級（浙江）系統(tǒng)，搜索結(jié)果發(fā)生明顯變化，確認(rèn)身份后得知，死者身源樣本照片在搜索結(jié)果中相似度排名第一，得分95.65%（圖4）。載入部級系統(tǒng)，死者身源樣本照片在搜索結(jié)果中相似度排名第一，得分94.65%（圖5）。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

六、容貌處理與人臉識(shí)別中存在的難點(diǎn)

從人口庫隨機(jī)抽取各年齡組身份證照片，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)戴眼鏡的樣本占比較高，鏡框形狀多種多樣，且有遮蓋特征點(diǎn)現(xiàn)象；部分樣本面帶笑容并露齒，頭發(fā)遮蓋面部，胡須未打理，還有樣本面部光斑、側(cè)面曝光過度；部分老年人、多數(shù)青少年樣本明顯與實(shí)際年齡不符，個(gè)別中青年也有這一現(xiàn)象，可能拍照時(shí)間在5年以上，樣本單一，上述情況均嚴(yán)重影響識(shí)別率。目前，人像比對在治安管理中已獲深度應(yīng)用，逐漸影響居民正常生活，人的面部特征隨著年齡增長會(huì)發(fā)生一定變化，干擾人臉識(shí)別。為更好地服務(wù)社會(huì)，二代身份證照相應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)技術(shù)要求，同時(shí)督促拍照時(shí)間跨度較大的人員及早換證，可以取消長期證并相應(yīng)減少身份證使用年限。浙江公安人像比對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫已經(jīng)納入了省級暫住人口庫、違法犯罪人員信息庫、娛樂場所人員庫、臨控庫等，在研究中發(fā)現(xiàn)庫中部分樣本照片身體偏轉(zhuǎn)，圖像模糊，背景雜亂，甚至大小僅有幾K，無法滿足人像比對需求，需要提高人像采集質(zhì)量。

對于需要選取他人眉毛、眼睛、鼻子、口唇等覆蓋尸體對應(yīng)器官的辨認(rèn)照片，目前通常難以準(zhǔn)確判定死者相應(yīng)器官形態(tài)，只能多選取幾種器官類型制作多幅尸體辨認(rèn)照片，工作量較大，后期根據(jù)搜索結(jié)果查證身份的任務(wù)繁重，同時(shí)，由于覆蓋時(shí)對位不精準(zhǔn)，利用基于幾何特征的人臉識(shí)別技術(shù)進(jìn)行人像比對，也嚴(yán)重影響識(shí)別率。以后可以加強(qiáng)面部器官不同形態(tài)死后變化規(guī)律研究，為大體判定死者生前器官形態(tài)奠定基礎(chǔ)。

［1］郭曉潔，陳良，沈長青，等.自適應(yīng)深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在人臉識(shí)別上的應(yīng)用［J］.自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2017（7）：72-77.

［2］依偉力，張興滿，姚雅文，等.一例腐敗尸體面貌復(fù)原的初步報(bào)告［J］.中國法醫(yī)學(xué)雜志，1993（3）：166.