圖像合成技術在現場復原上的應用

譚淅予+張龍

〔摘要〕無論是在攝影領域，還是在公安圖像領域，提高圖像的分辨率保證細節清晰度，以及獲得更寬闊的視野，囊括更多線索，都是進行圖像拼接的兩個直接的和主要的目的，而隨著圖像拼接技術在視覺領域、圖形領域及數字視頻壓縮等領域的應用，多張圖像合成技術日益成為數字圖像處理領域的研究焦點。在手機上，美國微軟公司開發的Photosynth軟件，與案件現場模擬復原分析系統的原理非常相似，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，快速還原3D真實場景。

〔關鍵詞〕圖像拼接領域現場復原視覺

多張照片合成技術在視覺領域、圖形領域及數字視頻壓縮等領域的應用使得圖像拼接技術日益成為數字圖像處理領域的研究焦點。我們可以使用圖像拼接技術制造二維空間還原現場，利用多張照片的組合運用，來對現場進行復原，尤其通過從視覺圖像領域向公安領域的跨度，利用現場復原的特殊性使多張圖片合成達到分析案例，還原現場的作用，并可作現場處理問題上的重要分析數據，使其與三維空間現場還原技術相輔相成，進一步向手機，平板設備類小型電子設備的操作發展，最后走向專業化、便捷化普及。

一、圖像合成技術的現狀

無論是在攝影領域，還是在公安圖像領域，提高圖像的分辨率保證細節清晰度，以及獲得更寬闊的視野，囊括更多線索，都是進行圖像拼接的兩個直接的和主要的目的，而隨著圖像拼接技術在視覺領域、圖形領域及數字視頻壓縮等領域的應用，多張圖像合成技術日益成為數字圖像處理領域的研究焦點。在國內外關于圖像拼接的原理和方法已有不少的論文發表，在已使用多張圖像合成技術的領域，一般來說對獲取圖像的攝影設備要求很高。這就使得圖像拼接的應用在廣泛發展方面，因為設備成本、操作復雜而受到很大的限制。

二、現場復原技術的現狀

現場復原是指的利用多張圖片對整個空間場景的數據還原記錄，通過對多張圖片的處理和結合，達到拼接形成完整可用的二維現場照片；或利用相關軟件形成所需三維現場的空間數據。而這一技術在公安系統偵破案件，列舉物證，推理還原場景等方面猶為關鍵。現階段公安圖像領域已經有案件現場模擬復原分析系統來滿足這一使用需求。該系統使用全自動360度現場數據采集，有一套結合建筑學建模原理的專業的資源庫以及逼真的運動學模擬用以增強現實動畫模擬仿真，同時利用大屏幕高清多點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代化路程。

三、三維現場復原與平面圖像現場復原的比較

三維現場復原與平面圖像現場復原的源素材皆來自于照片。現階段，在功能上，三維現場復原當然較平面圖像復原現場要豐富完善，場景感更加真實。我們可以通過素材庫還原包括建筑物，房間，房間內家具，人物，車輛等所有的模型，并且可以將多種可能的方案進行快速模擬動畫，以進行多種事故方案的分析。達到案發現場事故重現的目的，大大提高了案件偵破的速度和可靠性動畫技術以及觸控操作的互動交流性也優于平面圖像現場復原。與建筑學的3DMAX或是Scetchup軟件建模一樣，全景測量功能也是一大特點。但是就如建筑學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重要。其一，三維現場還原設備運作的操作難度與耗力限制注定其為重大案件服務的基礎，不可能廣泛的滲透到基層案件分析中來。其二，全景攝影系統設備成本與ReSinTools虛擬現實開發引擎硬件環境要求較高，不如平面圖像現場復原一樣處理便捷迅速。三維現場復原與平面圖像現場復原原理相近，用途相似，但是終究有使用功能上的差異，以及實際運用領域的大小差異。同時這二者又是相輔相成的，缺一不可。

四、平面圖像現場復原實際作用

在數字圖像處理領域，廣泛運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，補充缺失、遮擋細節，制造二維空間展示效果等功能的應用，二維空間圖片在案件現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、子彈運行軌跡、遺留毛發指紋或作案工具等線索，都能成為破案的關鍵。但是目前物證取證大多采用單一拍照的方式來分別展現效果，將Photoshop軟件的使用結合到案件現場復原上來的實際運用尚在一個起步階段。如果將Photoshop軟件在該方面的應用加以擴展，那么在一些簡單場景的處理上耗費的時間要短暫的多，且器材與軟件所需的電腦設備攜帶輕便。現階段雖然公安辦案與視覺圖像兩個領域的交集還非常小，而視覺圖像領域的電腦后期處理與手機后期處理正在逐漸接軌，利用這樣的契機，使其與三維空間現場還原技術相輔相成，進一步向手機，平板設備類小型電子設備的操作發展，最后走向日常普及。

五、多張照片組合應用所需要注重的關鍵點

利用Photoshop進行多張照片拼接而進行現場復原，除了要具備基本的軟件操作技術，還要關注幾個關鍵點：1.取用照片素材是否存在空間死角，導致拼接的不完整度；2.取用照片素材可能由于拍攝角度差異而出現光線變化，拼接時可能出現明暗斷層；3.在拼接照片素材時如果美術功底，空間意識不強，在某些不可變形或突出透視效果的場景上可能因為拉伸變形而產生錯誤的效果；4.取材時注意不要改變拍攝坐標，僅改變視角。

六、未來發展推測

現今社會，從90年代計算機的興起，到如今越來越輕便的平板與手機的智能多元化發展，設備儀器越來越精巧是一個必然的趨勢。包括很多電腦軟件同時開發了手機版程序供以使用。而結合攜帶簡便、易于操作的特點，與現今技術已經趨于成熟的案件現場模擬復原分析系統來看，數字圖像領域與公安圖像領域已經開始逐步接軌。在手機上，美國微軟公司開發的Photosynth軟件，與案件現場模擬復原分析系統的原理非常相似，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，快速還原3D真實場景。生成可以自由旋轉、察看的三維模型。

雖然現階段小型電子設備進行圖像后期處理尚未有一個專業化的空間讓其走向一個明確的方向，但是就如Photoshop十來年間的發展，數字圖像處理軟件也逐漸發展到了手機、平板設備平臺一樣，以Photosynth軟件系列作為契機，與公安領域現場還原相聯系，也許今后，手機、平板等設備進行現場復原構建將成為非大型案件處理的主流手段。

（責任編輯：曉芳）

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