數字圖像處理技術在物證檢驗中的應用

武海燕 李衛平

摘 要： 數字圖像處理技術以其快捷、方便等優勢在公安工作中有著廣泛應用。本文利用Photoshop圖像處理軟件對案件現場的圖像進行模糊圖像處理、圖像矯正、復雜背景分離、物證重合比對檢驗和分離體的拼接等物證痕跡檢驗方面進行了探討，通過實例分析及應用，希望為公安工作實踐提供參考。

關鍵詞： 數字圖像處理 Photoshop 物證檢驗

數字圖像處理（Digital Image Processing）是通過數字圖像處理系統對采集到的數字圖像進行去除噪聲、增強、復原、分割、圖像重建、圖像變換、提取特征等處理的方法和技術。數字圖像處理技術以再現性好、處理精度高、適用面廣、靈活性高等特點廣泛應用于各個領域和行業。數字圖像處理技術同樣為公安工作注入新的活力，簡化許多繁雜的工作，使工作簡捷、直觀、可視化。公安工作中的數字圖像處理實現工具大致分為軟件和編程兩類。軟件類主要包括針對公安圖像處理開發的專用數字圖像處理軟件（例如名捕系列軟件）、通用的數字圖像處理軟件（例如Photoshop）；擅長圖像處理的編程類工具主要有MATLAB和VC++。但是編程類工具需要具有程序員功底，非計算機專業出身的刑事技術人員和刑事圖像處理人員掌握起來有一定的難度，很難實踐應用；通用的圖像處理軟件功能強大，簡單易學，可操作性強，同樣適用于部分物證檢驗中需要處理的刑事圖像。本文以國際上最流行的數字圖像處理軟件Adobe公司的Photoshop為工具，對物證檢驗中的常用的模糊圖像處理、噪聲濾波、圖像矯正、圖像變換、加強反差消除背景干擾、背景分離、重合比對、物證拼接等方面進行探討和實踐應用。

在物證檢驗中應用Photoshop進行圖像處理時要遵循實事求是的原則，客觀反映事物的本質。不能人為地減少或增加物證固有的特征，不能隨意改變、增減圖像中反映的客觀物質形態。圖像處理的目的是改善原圖像在拍攝過程中由于光照、環境、技術等造成的不足，對圖像中隱藏的信息，通過適當的處理使圖像更清晰、直觀，某些隱含信息得到呈現，某些物證的細節特征更突出，更好地使它發揮證據的作用。

1.模糊圖像的處理

在案件現場拍照的過程中，特別是現場監視器拍攝的視頻截屏畫面中，由于環境、光照、距離等因素的影響，拍攝的圖片極易曝光不足、色彩失衡、甚至模糊，可以利用Photoshop對圖像進行處理。具體操作如下：

1.1在Photoshop中打開需要處理的圖片，通過主菜單中的“圖像”→“調整”菜單，對圖片進行“色階”、“曲線”、“亮度/對比度”、“反相”、“色相/飽和度”等多方面的調整，提高背景顏色和圖片顏色的對比度。

1.2通過圖像的調整操作后，在圖片上會出現許多噪聲點，需要對圖像進行精細調節。通過主菜單中的“濾鏡”→“雜色”→“減少雜色”，對圖像進行細節處理。在減少雜色的對話框中，通過調整強度、保留細節、減少雜色、銳化細節這四個參數的值，達到清晰、明亮的圖片效果。

1.3如果圖像清晰度仍然不夠，就通過主菜單中的“濾鏡”→“銳化”→“USM銳化”，在USM銳化對話框中，逐步對銳化數量、半徑、閾值三個參數進行調整，有效提高圖像的清晰程度。

2.圖像的矯正

在物證檢驗鑒定中，工作人員常接觸到受拍攝條件（如痕跡物證所處的位置無法進行垂直拍攝）或人為因素影響的痕跡圖片，需要進行傾斜圖像矯正、變形圖像矯正。

2.1傾斜圖像的校正

在物證檢驗時，經常需要對一些傳統圖像、物證等通過掃描儀等終端掃描設備輸入圖像，如果掃描時沒有擺正位置或其他原因，就極易造成圖像傾斜，影響圖像的比對和特征的提取，可以先進行傾斜圖像的矯正。

2.1.1在Photoshop中打開傾斜圖像，選擇工具箱中的“標尺工具”，沿圖片上本應該水平或垂直的方向（例如墻角）畫一條直線，Photoshop會自動測量傾斜的角度數，在標尺工具選項欄中坐標起始點為X、Y，W、H為測量的長寬，A為修正的角度；

2.1.2在主菜單中打開“圖像”→“圖像旋轉”→“任意角度”，旋轉的角度會自動出現在“旋轉畫布”對話框中，單擊“確定”；

2.1.3選擇工具箱中的剪裁工具，裁剪掉圖像多余的部分即可。

2.2變形圖像的校正

在現場拍攝過程中，由于痕跡物證所處的位置無法垂直拍攝或者工作人員操作不當等原因，導致圖片變形，影響對嫌疑人的判斷。通過圖像處理可以對變形圖片進行校正，以變形足跡為例，如圖1所示，進行變形圖像的校正。

2.2.1在Photoshop中打開變形的痕跡物證圖片，選擇“裁剪”工具，勾選選項工具欄中的“透視”復選框。

2.2.2在圖像上拉出裁剪框，依次移動裁剪框的四個控制點和圖片的四個控制點重合如圖2所示，單擊回車，即完成足跡矯正，如圖3所示。對變形圖像的矯正可通過“圖像”→“變形”→“斜切”完成。

3.背景分離

在實際工作中很難遇到完整清晰的檢材，往往都是指紋和筆跡、印文和文字、手印和復雜背景等重疊在一起，增加了檢驗難度。根據檢材的特征可以進行分離處理，以印章和印文分離為例，一般為黑色文字，紅色引文，利用Photoshop的色彩模式對他們進行有效的分離，通過“色階”增強反差，突出檢材特征。

3.1去印章留文字

3.1.1在Photoshop中打開原始檢材，如圖4所示，默認為“RGB”圖像色彩模式，打開“通道”面板，分別選擇R（紅）、G（綠）、B（藍）單個通道，觀察圖像顯示情況，只顯示R通道時字跡突出而印章較淡。

3.1.2保留R通道，依次刪除G通道和B通道，圖像效果如圖5所示。

3.1.3在主菜單上打開“圖像”→“調整”→“色階”，將色階對話框中的黑、白、灰三個滑塊分別向中間拖動到合適的位置，預覽字跡比較清晰，效果如圖6所示，去除印章后的文字。

3.2去文字留印章

3.2.1在Photoshop中打開檢材，如圖4所示，在主菜單上打開“圖像”→“模式”→“Lab”模式。

3.2.2打開“通道”面板，分別選擇明度、a、b中的單個通道，觀察圖像顯示情況，當只顯示a通道時印章突出而字跡較淡。

3.2.3分別刪除明度通道和b通道信息，只保留a通道，圖像效果如圖7所示。

3.2.4在主菜單上打開“圖像”→“調整”→“色階”，將色階對話框中的黑、白、灰三個滑塊向中間拖動到合適的位置，預覽印文比較清晰顯現出來，效果如圖8所示，得到檢材印文。

4.重合比對檢驗

把樣本印文也經過3.2中的處理過程，鑒別印文真偽時把檢材和樣本進行重合比對。

4.1新建一個空白圖像文件，大小能夠擺放樣本和檢材圖片即可，背景填充“白色”或“透明”。

4.2把處理好的樣本圖片復制到圖像文件，命名該圖層命名為“樣本”圖層，復制檢材圖片，粘貼到圖像文件，命名為“檢材”圖層，樣本圖層位于背景層，如圖9所示；

4.3選擇檢材圖層，在圖層樣式下拉列表框中選擇“正片疊底”，不透明度設置為75%，移動檢材圖層與樣本圖層重疊，可以先移到外圈重疊。

4.4檢驗時檢材和樣本傾斜方向一般不會相同，需要調整檢材圖片和樣本圖片方向一致才能進行重合比對，用縮放工具適當放大圖像觀察，增加比對的準確性。單擊主菜單中“編輯”→“自由變換”，在檢材圖片四周出現變形框，只在變形框外進行拖動旋轉，不能觸及變形框造成印文變形，基本一致時可以通過鍵盤方向鍵進行微調，觀察各部分是否重合，確定檢材印文和樣本是否為同一印章形成，如圖10所示。

5.對分離體拼接

在進行物證檢驗時，經常會碰到易損壞、破碎的分離體，對分離痕跡進行鑒定。例如紙張燃燒后的碳化碎片，如果用手工進行拼接，就極易造成原分離體的進一步損壞，不利用檢驗鑒定，可以利用圖像處理軟件解決這類問題。用數碼相機或掃描儀對分離體進行拍照或掃描輸入圖片，在Photoshop軟件中打開分離體圖片，位于不同的圖層，各圖層的操作都是獨立進行、互不影響的，通過單個圖層的位置移動，傾斜角度調整、大小調節、亮度調節等，達到良好的拼接效果。用Photoshop軟件可以進行現場方位照片的拼接處理。

6.結語

圖像處理技術以可靠的軟件代替了人工的繁瑣工作，改善了工作環境，減小了勞動強度，科技強警，是一種很好的物證檢驗方法。但是并不是所有檢驗都可以用圖像處理，需要注意以下事項：（1）原始圖像的分辨率最好不要低于300dpi；（2）處理時要忠于原圖，保存好原始圖片，對圖片處理時會丟失一些細節特征；（3）每一種方法都有適用范圍和極限，不可能無限止的調整圖像；（4）切忌死搬硬套，針對不同的圖片選擇多種處理方法，根據需要反復操作，達到更佳的效果。

除了上述應用外，還可以利用圖像處理軟件進行手印比對、足跡的分離檢驗、痕跡的長度測量、特征的測量、模擬畫像、證件照的制作、通緝照片的制作、車輛牌照的識別和對視頻監控中的圖像進行處理，等等。綜上所述，隨著數字圖像處理技術的發展和日益普及，它在痕跡物證檢驗中的應用會更廣泛，對刑事技術工作乃至公安工作帶來很大的幫助和促進，在犯罪信息的收集、應用、物證檢驗技術等方面有更大的發展前景。數字圖像處理技術作為一個利器更好地揭示了犯罪痕跡、提供客觀、準確的證據，適合在基層公安機關推廣應用，更好地為公安工作服務。

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基金項目：河南省高等學校重點科研項目（15A520092），鐵道警察學院教改項目JY2014016、JY2013043。