殘缺鞋印的數字圖像處理技巧

歐陽常青 蔣華昌

摘要：殘缺鞋印作為足跡中常見的表現形式，檢驗難度較大，利用率偏低。利用數字圖像處理技術對殘缺鞋印圖像進行清晰化、變形修復、消除背景干擾及圖像拼接等操作，可以降低殘缺鞋印檢驗鑒定的難度，提高現場殘缺鞋印在偵查破案中的利用率。

關鍵詞：殘缺鞋印；圖像處理；足跡檢驗

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）04（b）-0000-00

近年來，隨著社會的深刻變革和經濟的快速發展，各種利益加速調整，由此產生了一系列新的矛盾和沖突，社會治安形勢日益嚴峻，刑事犯罪活動的數量和種類增多，犯罪特點越來越具有組織性、流竄性，犯罪手段日趨智能化、專業化，作案人反偵察意思也越來越強，犯罪現場可利用和能提取的痕跡越來越少，足跡是其中較為常見的一種痕跡。但受到承受客體和犯罪動作的實施等諸多因素的影響，在犯罪現場中鞋印經常表現為殘缺鞋印，這就給刑事技術人員的分析、檢驗帶來了難度。運用數字圖像處理技術對現場殘缺鞋印進行一系列的修復，可以大大提高現場遺跡的利用率。

一、殘缺鞋印的圖像處理

利用圖像數字化處理技術對現場殘缺鞋印的清晰化處理、多個部位殘缺鞋印的拼接是解決當前殘缺鞋印傳統檢驗中出現的不足和問題的有效辦法，而這都基于對殘缺鞋印圖像的先期處理。因為模糊、變形的圖像會使我們無法辨別鞋印真正的邊緣形狀、花紋的形態和分布，給我們后面要進行的殘缺鞋印遺留部位的確定、殘缺鞋印圖像拼接特征的尋找和確定、殘缺鞋印圖像的拼接以及殘缺鞋印細節特征的檢驗鑒定帶來極大的不便和困難，所以我們要把其變成清晰的、本來的面貌。

（一）殘缺鞋印中變形鞋印圖像的處理

變形鞋印如整體形態相對鞋型發生變化如伸長縮短、變寬或變窄等，鞋印的邊緣和鞋底花紋有不正常的、違反設計規律或生理要求的彎曲和變化等。要完成對殘缺鞋印的正確拼接，準確測量鞋印的各項數據，必須先對變形的殘缺鞋印圖像進行還原。首先，對需要還原變形的部分利用“快速選擇工具”下的“魔棒工具”對其進行選取，在“魔棒工具”工具欄中，我們可以根據需要選取的區域大小、對比度等自由選擇“容差”，直至達到最理想的效果為止； 選定了選區以后，切換為“自由變換工具”，然后在選區中單擊鼠標右鍵，選擇“自由變換”命令，再次在選區中單擊鼠標右鍵，此時會出現“縮放”、“旋轉”、“變形”、“扭曲”等選項；最后根據需要變換選區，相應數據可以在“自由變換”的工具欄內進行調整，直至還原圖像為止。

（二）殘缺鞋印中模糊鞋印圖像的處理

現場模糊的殘缺鞋印顯現不清晰，花紋及形狀若隱若現，難以辨認，這給鞋印細節特征的尋找和確定加大了難度，因此必須對現場模糊的殘缺鞋印進行相應的清晰化處理。首先，雙擊鼠標左鍵選擇鞋印圖像，按“CTRL+J”創建新建一個副本，對副本模式調整“亮度”，選擇“濾鏡”菜單下的“銳化—USM銳化”命令，在設置窗口中根據原圖模糊情況調節銳化參數；然后選擇“圖像”菜單下“模式—LAB顏色”命令，在彈出的窗口中選擇“拼合”圖層后確定；然后在LAB模式下再創建副本，在“通道”面板中將新建圖層選為“明度”通道，選擇“銳化—USM銳化”命令再次銳化，最后返回圖層面板，把副本圖層的模式修改為“柔光”，調節透明度為30%左右。這樣就可得到更為清晰的殘缺鞋印圖像。

（三）殘缺鞋印圖像背景的處理

通過摳圖處理可去除殘缺鞋印中模糊、變形鞋印處理后的圖像或原本清晰、正常的殘缺鞋印圖像可圖像背景。首先，打開需要處理的圖像，選擇頂部菜單欄中“選擇-色彩范圍”命令對圖像進行摳圖處理，在“色彩范圍”窗口中選擇顏色容差（F）值，數值的大小根據殘缺鞋印花紋與客體背景的對比度進行多次調整和嘗試，一般60為宜。并在窗口顯示待處理圖像下方處點擊選擇“選擇范圍”命令，此時會出現鞋印花紋的黑白圖像，然后在黑白圖像右側處選擇“添加到取樣”命令，之后在窗口中間待處理的黑白圖像的鞋印周圍逐一點擊，消除掉鞋印周圍的陰影部分，只留下清晰的鞋印花紋即可，然后點擊確定。最后選定窗口左側工具箱調板上的“移動工具”，將背景移除即可。

二、殘缺鞋印圖像的拼接

在對殘缺鞋印圖像進行處理之后，通過圖像拼接將現場所提取的多個殘缺局部鞋印按照其相應的位置進行拼接，即可獲得完整鞋印以便對殘缺足跡進行檢驗鑒定。

（一）殘缺鞋印遺留部位的確定

要想實現殘缺鞋印的拼接，首先要確定殘缺鞋印足跡的遺留部位，為拼接提供參照和依據。確定殘缺鞋印遺留部位可以從以下幾個方面進行：

1、根據殘缺鞋印的形狀及鞋底花紋來分析確定。鞋在制作生產過程中，不同的鞋、不同的部位其鞋底邊緣形狀不同；鞋底的生產工藝，鞋底各部位花紋的也不同。

2、根據殘缺鞋印在客體上的遺留位置及現場環境條件確定留痕部位。根據殘缺鞋印遺留在這些客體上的位置，可以大致分析判斷出作案人作案時可能的動作，再結合殘缺鞋印的形狀、花紋可以確定留痕部位。

3、根據步態特征確定遺留部位。鞋印中的步態特征可以反映出現場殘缺鞋印的遺留部位。

（二）殘缺鞋印圖像拼接特征的尋找和確定

根據殘缺鞋印遺留部位反復觀察，在多張殘缺鞋印圖像中確定這些拼接特征，才能確保殘缺鞋印圖像能成功拼接，其主要方法有以下幾種。

1、根據殘缺鞋印邊緣形狀的完整性來確定。完整的鞋印其邊緣線條也是流暢和連續的，從而構成一個完整的鞋底形狀，明確殘缺鞋印圖像多個部位的邊緣形狀特征和遺留部位以后，按照完整鞋印形狀確定拼接特征。

2、根據鞋底花紋的連續性和特定性來確定。鞋底花紋的線條都有其連續性、形狀有其特定性，可以在殘缺鞋印的花紋上找到連續的特征，確定為拼接特征。

3、根據鞋底磨損形象特征的來確定。鞋在穿用過程中，鞋底的磨損也會形成，并且有一定的區域和形狀。可以根據鞋底磨損的形態來確定拼接特征。

（三）多個殘缺鞋印圖像的拼接

首先，新建一個空白畫布，根據原來多個殘缺鞋印畫布的大小將新建空白畫布的長、寬盡可能的設置大一點。將經過圖像處理并確定好拼接特征的多個殘缺鞋印圖像按順序依次移動到新建畫布，選用“磁性套索工具”，將“磁性套索工具”的工具欄內的頻率調大一點，一般在70-90較好，接著在要選取移動區域；然后在圖層窗口選定“背景”圖層，用“移動工具”即可以將選取區域移動到空白畫布；再將根據確定好的拼接特征進行相應部位的拼接，拼接完成之后合并圖層并保存即可。

三、拼接鞋印圖像的數字化比對

殘缺鞋印圖像拼接完成后，通過觀察和確定相應特征、測量相關數據，即可進行數字化比對檢驗。

（一）直觀比對法

在Photoshop圖像處理軟件中，將殘缺鞋印拼接完成的檢材鞋印與樣本鞋印圖像旋轉至同一對應的方位后分別放大至相同倍數下觀察，逐一比較二者圖像的各項特征，如整體形狀、局部磨損形態、細節特征等。

（二）重疊比對法

用“選框工具”或者“套索工具”對檢材鞋印圖像進行選區，然后用“移動工具”將選區移動到樣本鞋印圖像的圖層，適當降低選區圖層的透明度，以使檢材鞋印與樣本鞋印圖像都能顯現；然后按“自由變換”的快捷鍵“CTEL+T”，選區圖層可進行任意旋轉，邊觀察邊調整相應位置，觀察兩個圖層鞋印形狀及對應位置的特征是否可以重合。

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