信息融合拍摄技术研究

郝新华

(广东警官学院刑事技术系，广东广州 510440)

信息融合拍摄技术研究

郝新华

(广东警官学院刑事技术系，广东广州 510440)

信息融合拍摄技术是利用同一被拍对象的数幅照片中影像信息在时空上的相关性和信息上的互补性，将其中有用的影像信息进行融合并形成一幅新照片的一种技术方法。该技术方法可以获得对被拍对象进行更加全面、详细描述的影像。在对信息融合拍摄技术的概念和理论依据进行阐述的同时，着重讨论其技术方法和应用领域，并对其局限性和发展前景进行探讨。

信息采集;信息融合;图像处理;物证属性

数码拍摄技术的普及以及各种图像处理软件的开发，为信息融合拍摄技术提供了必要的硬件和软件支持。近年来，刑事摄影领域已经在不知不觉中运用信息融合拍摄技术来解决现场拍摄和物证拍摄中的一些疑难问题，但对信息融合拍摄技术相关问题尚缺乏系统研究。笔者从2008年开始对这一领域进行尝试研究，分别在相关刊物发表了《信息融合法在拍摄强反光客体指印研究》等研究论文，并提出信息融合拍摄技术这一概念，抛砖引玉，希望借此推动同行对这一领域的研究。

一、信息融合拍摄技术的概念

信息融合(informationfusion)起初被称为数据融合(datafusion)，起源于1973年美国国防部资助开发的声呐信号处理系统，其概念在20世纪70年代就出现在一些文献中。在20世纪90年代，随着信息技术的广泛发展，具有更广义化概念的“信息融合”被提了出来［1］。笔者将“信息融合拍摄技术”这一概念引入刑事摄影领域，目的在于探讨在刑事现场拍摄和物证拍摄中，如何有效利用各种有效信息并进行融合，来解决刑事摄影实际工作中遇到的困难，为更好地发现、提取、固定、记录现场或痕迹物证提供科学的方法。信息融合拍摄技术是利用同一被拍对象的数幅照片中影像信息在时空上的相关性和信息上的互补性，将其中有用的影像信息进行融合，形成能对被拍对象进行更加全面、详细描述的一幅新照片的一种技术方法。

二、信息融合拍摄技术的理论依据

运用信息融合拍摄技术，可以克服拍摄过程中因拍摄设备性能的局限性、拍摄条件的限制等不利因素对实际拍摄效果的影响，获得良好的影像效果。可能会有人质疑此方法在信息融合过程中是否会产生新的信息，改变拍摄对象的真实性，从而降低影像的证据价值。笔者认为这取决于信息采集和信息融合过程中是否严格按照相关技术方法进行操作。信息采集的过程应保证拍摄的原始照片中相关影像信息具有时空上的相关性和信息上的互补性;信息融合过程应确保仅对原始照片中存在的相关影像信息进行融合。信息采集是前提，它决定了采集的信息能否进行融合及融合效果如何;信息融合是升华，它决定了新照片能否克服原始照片中的信息缺失，获得充足和完美的影像信息。

只有严格按照相关拍摄要求进行信息采集和信息融合，才能保证影像的证据价值。也就是说，信息融合拍摄技术本身并不会产生新的信息，利用信息融合拍摄技术克服数幅照片拍摄过程中因拍摄设备性能的局限性、拍摄条件的限制等因素对影像产生的不利影响，只是把数幅照片中对反映被拍对象有用的信息进行融合，取长补短。因此，信息融合拍摄技术并没有改变拍摄对象的真实性，不存在人为改变其证据属性的问题。

三、信息融合拍摄技术的技术方法

信息融合拍摄技术研究的范围很广，可以涉及刑事摄影领域的很多方面，在刑事摄影领域早已经在实际应用，譬如现场摄影中的回转连续拍摄法和光谱成像检验摄影系统等技术方法实际上就是利用信息融合拍摄技术的经典案例。笔者认为，目前信息融合拍摄技术研究的范围至少可以涵盖曝光量信息融合、拍摄区域信息融合、光照效果信息融合和图像超分辨率等几个方面。

(一)曝光量信息融合

根据实际融合形式的不同，曝光量信息融合又可以分为曝光量叠加型和曝光量互补型两种。

1．曝光量叠加型。曝光量叠加型是利用多次曝光，叠加、累积被拍物体的曝光量，以解决被拍物体由于反射或发出的光线比较微弱而无法获得足够曝光量的问题。全波段CCD物证照相系统的技术原理就是采用积分曝光模式来进行图像叠加完成长时间曝光的［2］。当然，此装置还采用了内制冷装置来解决影像噪点问题，进一步提高影像质量。

2．曝光量互补型。曝光量互补型是在其他拍摄条件完全一致的基础上，使用相关软件将多张不同曝光量的源文件进行影像融合，最终得到一幅同时兼顾高光和暗部细节层次的照片，即HDR技术［3］。该方法可以有效解决拍摄范围内景物亮度范围超出照相机感光体能够记录的动态范围问题，获得被拍景物从最亮区域到最暗区域更多的细节。笔者对HDR技术在现场摄影中应用的拍摄技术要求、影像融合技术方法和实际运用等方面进行了初步研究，认为其能够使现场照片和部分物证获得比通常的数字成像技术或摄影方法更大的动态范围，从而更好地再现高光或阴影部分的细节，获得更多的影像信息［4］。

(二)拍摄区域信息融合

拍摄区域融合是指利用多张照片的信息融合成一幅反映更大拍摄范围的照片。该方法主要解决因拍摄地点的局限或镜头视场的限制而无法获得拍摄现场的全景照片的问题［5］。拍摄区域融合实际上就是全景摄影或回转连续拍摄法。目前，可以制作数码影像全景照片的相关软件有很多，譬如PhotoshopCS、UleadCool360、PixMaker、autostitch、Photo-Stitch、PanoramaMaker、MGIPhotovista 和 PTGui等。上述软件各有所长，在实际融合时各有利弊。在刑事现场摄影中，进行现场方位和现场概貌摄影常常需要运用该方法来进行区域融合，以获得较大拍摄范围的全景照片。

(三)光照效果信息融合

根据实际融合形式的不同，光照效果融合又可以分为不同光源波长信息融合型和不同光源位置信息融合型两种。

1．不同光源波长信息融合型。不同光源波长信息融合型是利用被拍物体多个波长的反射光或荧光影像进行融合。譬如光谱成像检验摄影系统就是通过成像光谱仪，记录被拍物体在一定光谱范围内密集均匀分布的多个窄波段单色光的反射光亮度分布或荧光亮度分布，形成由许多单色光影像构成的光谱影集，再通过专用的计算机软件程序将光谱影像集包含的光谱亮度分布信息转化成反映物质亮度分布的影像或反映物质光谱性质的曲线和数据，用于物证形态特征检验或物质化学成分鉴别［6］。

2．不同光源位置信息融合型。不同光源位置信息融合型是指改变光源的光照位置，利用同一被拍物体在数幅照片中的影像特征在时空上的相关性和信息上的互补性，将数幅照片中影像特征有用的信息进行融合，获得一幅全面反映被拍痕迹物证细节特征的照片，以对被拍痕迹物证进行更加全面、详细的描述［7］。运用该方法拍摄强反光客体表面的痕迹时，它可以有效解决强反光客体表面的反射光斑对物证细节特征的影响。

(四)图像超分辨率

图像超分辨率是指利用多幅低分辨率图像，运用相应的算法来获得一幅清晰的高分辨率图像［8］。通过一系列低分辨率的图像来得到一幅高分辨率的图像过程就是超分辨率重建。超分辨率重建的核心思想就是用时间带宽(获取同一场景的多帧图像序列)换取空间分辨率，实现时间分辨率向空间分辨率的转换。目前视频图像处理中该技术方法的运用比较普遍，可以有效解决视频图像处理中因运动模糊、低照度、低像素等原因影响影像细节特征表现的问题。

四、信息融合拍摄技术的局限性和前景展望

信息融合拍摄技术在公安工作的运用主要受相关软件和仪器设备的限制。目前进行融合的主要方法多利用常用软件的某些功能，很少有专门为解决某些具体问题而研究开发的专用软件，即使有部分软件和仪器设备是专门开发的，其价格亦非常昂贵，影响其技术推广，也势必会制约该技术方法的进一步研究与实际应用。另外，信息融合拍摄技术相关研究工作还处于探索阶段，还需更多人在更多的领域开展更多研究才能使其成为刑事技术的常规手段。

信息融合拍摄技术既适用于对静态图片影像信息进行融合，也同样适用于对动态视频影像信息进行融合。特别是“天网工程”日臻完善的今天，对监控视频中的动态视频影像信息进行融合应用具有更加广阔的前景，也具有更大的挑战性。信息融合拍摄技术在动态视频影像信息融合应用方面的研究将会成为新的研究热点。

［1］王润生．信息融合［M］:北京:科学出版社，2007．

［2］郝新华．紫外线照相数码化的现状与发展趋势［J］．警察技术，2005，(6)．

［3］FerrellMcCollough．HDRI数字影像技术［M］:马天颖，译．北京:人民邮电出版社，2009．

［4］郝新华．HDR技术在现场摄影中的运用［J］．政法学刊，2011，(6)．

［5］郝新华．PTGui软件在刑事现场摄影中的应用研究［J］．广东公安科技，2008，(4)．

［6］王桂强．光谱成像检验技术［J］．刑事技术，2004，(1)．

［7］郝新华．信息融合法拍摄强反光客体表面潜在指印［J］．警察技术，2009，(6)．

［8］浦剑等．超分辨率算法研究综述［J］．山东大学学报(工学版)，2009，(1)．

责任编辑:贾永生

D918．2

A

1009－3192(2012)03－0065－02

2012－02－27

郝新华，男，广东警官学院刑事技术系副主任，教授，法学硕士，从事刑事影像学教学与研究。