运用数码图像处理技术提高影像检验质量

方 刚，张 春

（成都铁路公安处 刑事技术支队，四川 成都610081）

一、数码图像的种类

数码图像分类较多，我们通常按日常工作标准，将其分为数码视频影像和数码照片。

（一）数码视频影像

数码视频影像格式很多，按编码方式不同可分为MPG－1、MPG－2、MPG－4等多种格式。MPG－1、MPG－2格式出现较早，因编码方式落后，占用码率高，效率低下，图像质量较差，目前已逐步被淘汰。MPG－4格式视频编码占用码率较低，虽然视频文件压缩率高，但视频编码优化好，技术先进，同等码率下具有较优图像质量，非常适合存储与网络传输，目前为主流数码视频格式。

（二）数码照片

数码照片实际上是一种电子文件，其格式也非常多，包括无压缩的RAW格式和压缩的TIFF格式、JPEG格式、BMP格式等。JPEG格式压缩适中，文件较小，画质较好，兼容性强，非常适合电脑存储和网络传输，是当前比较常用的数码照片记录格式。数码照片中的每一个像素由RGB三原色混合而成，图形信号（灰度）和彩色信号全数字化记录，并且可以分别调整。因此，在后期可以对照片的色阶（灰度）等参数再次量化修正，可以改变某一色域的亮度分布，从而达到增强图像显示的作用。

二、模糊数码图像的形成原因

模糊数码图像包括模糊数码照片和模糊数码视频影像。

（一）模糊数码照片的形成原因

1.曝光不准确。拍照时，曝光量不准确造成照片细节不够，缺乏层次，从高光到暗部的图像细节没有正确记录还原，特别是局部关键细节被掩盖，影响照片质量。

2.调焦不实。拍摄时，焦点没有落到主体上，或者景深设置过浅，主体没有处在清晰范围内，造成照片模糊。另外，主体与背景颜色相似，数码相机自动对焦方式找不到焦点也会使图像模糊。

7例患者均先行CT定位囊内引流：健侧卧位，CT扫描后确定穿刺部位及插管深度，利多卡因局部浸润麻醉生效，穿刺针经皮肤逐步进入脓腔，回抽出脓液后放置引导钢丝，退针，扩皮，置入猪尾导管引流，再次CT扫描确认导管位置后固定。插管引流后选择敏感抗生素治疗及加强营养支持治疗。引流1～3月后行胸腔镜肺楔形切除术，7例均在双腔气管插管全麻下完成。

3.运动模糊。拍摄运动物体时，快门速度设置过低，当低于运动速度时，难以捕捉瞬间影像，出现虚影。

4.手持拍摄时颤抖。当环境光线较暗时，快门曝光时间将延长，以增加曝光量。通常，当快门速度低于1／30秒时，手发生抖动会造成拍摄影像与最初位置发生变化，形成模糊图像。

5.拍摄距离。每一只镜头由于焦距等参数不同，都有一个最近拍摄距离，若小于该距离，不能合焦成像。

6.数码照片放大后影像模糊。很多广角拍摄的数码照片（包括视频截图生成的数码照片），由于景别太大，主体（检验对象）太小，其占有的像素相应很少，一旦放大，由于影像原始像素不会增加，照片的分辨率dpi就会急剧下降，图像模糊不清。

（二）模糊数码视频影像的形成原因

1.高压缩。视频影像正常播放帧数应该在50帧左右，国际广播电视标准PAL制式为50帧，NTSC制式为60帧。但是现在很多数码视频监控录像，为了节约带宽和存储空间，采用高压缩编码，使影像播放帧数只有10余帧甚至更低，加上低像素视频拍摄，结果影像模糊不清，有时出现影像拖拉不连续的情况。由于视频播放的原理是奇偶场交替连续播放才能构成一幅完整的画面，截图后一帧画面实际像素只有影像画面的一半，因此截图生成的照片画质更低。

2.广角拍摄。视频监控录像为了全面再现监控现场，提高镜头的覆盖范围，往往采用加大镜头视场角的方式拍摄。这样一来，形成广角画面，背景空间被放大，人物或其他主体却很小，而人物主体往往正是监控的重点，需要观看细节。由于矩阵画面原始总像素是恒定不变的，当占有很少像素的人物主体稍作放大观察时，画面就非常容易劣化，形成模糊视频图像。另外，目前视频监控设备普遍存在档次不高、机头质量较差的特点，拍摄质量往往不尽如人意，若在夜晚弱光拍摄，画质更差。

3.机头固定的位置不当。由于多种原因，机头定位不是只考虑治安因素，还要兼顾其他情况，加上现场情况特殊复杂，拍摄质量往往不尽如人意。比如街边的银行柜员机视频监控摄像机，面对明亮空旷的天空，拍摄取款人时容易出现逆光拍摄，造成人像曝光不足，面目不清，难以辨认。另外，机头位置太偏造成拍摄的重要人物主体在画面中太偏、太小，甚至只拍摄到其侧面、背面，没有捕捉到重要人物主体的主要细节特征。

三、模糊数码图像处理技术

模糊数码图像处理技术包括两种：重建视场处理技术和图像增强显示技术。

（一）重建视场技术

数码视频影像帧数太低，画面不连续，画质低下，可以采用增加视场的方法，增加视频影像帧数。具体方法是在相邻两帧画面插入新的画面，该画面的数据是经过前后两帧画面数据比较计算出来的。这就相当于增加了纵向时间轴，帧数提高了，画面播放流畅清晰。

（二）图像增强显示技术

图像增强显示技术是通过光电显示技术及微电子技术，对光学影像进行数字调整。它是通过改变色域、调整彩色分量、增加像素及动态对比达到提高低质量图像细节表现力的较好方法。北京多维视同科技公司开发的警视通影像分析系统也采用了上述方法处理模糊视频影像和数码照片。

四、工作实例

2013年9月6日，旅客叶某在某市火车站进站时财物被窃。当地公安机关受理该案后，迅速提取了现场视频监控录像资料，通过侦查获取了犯罪嫌疑人李某的照片，并将现场视频监控录像资料及犯罪嫌疑人李某的数码照片送检，要求在视频中查找犯罪嫌疑人的人像并与李某本人照片进行比对，确认李某当时在现场。接受该案后，笔者迅速开展影像检验工作。该视频监控录像由于是在白天室外拍摄，加上码率较高，因此图像较为清晰，直接选中图像截图，生成一张名为capture00的JPEG格式数码照片。

（一）在photoshop cs软件上处理该照片

第一，放大照片，同时将照片文件的像素由72dpi增至400dpi，增加像素点，使图像局部放大后不易模糊。

第二，调整色阶，选取犯罪嫌疑人面部像素为色阶控制点，通过拉曲线，提高面部色域的细节表现力，使嫌疑人面部细节更加丰富，图像层次清楚。

第三，调整对比度，提高图像的动态范围，更好地反映出暗部层次和高光细节。

第四，采用Bicubil（双立方）方式插补中间色像素，增加图像边缘像素点，同时提高色彩平滑度及锐度［1］。

第五，截图照片处理后经裁切命名为处理后人像检材。

（二）将处理后人像检材照片与犯罪嫌疑人李某的人像照片IMG＿5006进行比对

第一，检材人像的头发从左向右梳理，发型呈三七开，与IMG＿5006嫌疑人样本人像相似。

第二，检材人像颧骨较突出，颧骨以下面部内凹明显，与IMG＿5006嫌疑人样本人相似。

第三，检材人像眼睛内凹，面部瘦削，与IMG—5006嫌疑人样本人像相似。

（三）检验结论

送检视频经截图处理生成了较为清晰的检材照片，处理后检材人像与IMG＿5006样本人像相貌相似。该案相貌相似的结论系种属认定，为侦查部门提供了侦查方向。侦查部门后来又获取了大量证据，查清、证实了李某的犯罪事实。因此，该检验结论为破获该案提供了证据，发挥了重要作用。

在视频检验中，如果出现检材与样本图像有明显差异则可以作为否定的依据。

五、讨论

（一）图像增强显示技术主要用于图像质量较差的数码照片处理。低质量照片由于掩盖歪曲了许多真实信息，最终形成模糊图像，我们可以根据其形成原因进行针对性处理。

1.照片放大时，用Bicubil（双立方）方式插补中间色像素，增加像素点，使图像平滑自然，不发虚，但是照片的原始细节是没有增加的，只是使所有图像细节更加完整全面地显示出来。

2.局部颜色太深或太浅，中间过渡色被扭曲，可以调整色阶，使该色域的图像细节显示出来，属于修正信息。

3.图像对比度太低，较灰暗，黑白两端细节表现差，可以提高对比度，加大动态范围，提升高光和暗部细节，显示隐藏的信息。

4.运动模糊、调焦不实、手抖等造成的模糊图像，采用图像增强显示技术不能很好显示，必须运用其他专业软件处理［2］。（二）重建视场处理技术是针对低质量视频图像的处理，它虽可以提高画面的密度，改善图像播放质量，但在图像处理上仍有一定的限度，只能相对优化图像，不能无限提高画质，一切处理都是建立在原始图像数据基础之上的。如果检材图像前期拍摄较模糊，后期高压缩低码率存储，细节损失较多，则采用重建视场处理技术后，图像画质提升不明显，但它是客观真实的，调整处理过程中没有改变检材图像的原始客观性，处理后图像符合法律对证据的相关规定。

［1］应勤.Photoshop入门与提高［M］.北京：清华大学出版社，2000：59.

［2］张东海.彩色增强技术在物证检验摄影中的应用［J］.刑事技术，2011.（4）.