数字图像处理技术在物证检验中的应用

武海燕 李卫平

摘 要： 数字图像处理技术以其快捷、方便等优势在公安工作中有着广泛应用。本文利用Photoshop图像处理软件对案件现场的图像进行模糊图像处理、图像矫正、复杂背景分离、物证重合比对检验和分离体的拼接等物证痕迹检验方面进行了探讨，通过实例分析及应用，希望为公安工作实践提供参考。

关键词： 数字图像处理 Photoshop 物证检验

数字图像处理（Digital Image Processing）是通过数字图像处理系统对采集到的数字图像进行去除噪声、增强、复原、分割、图像重建、图像变换、提取特征等处理的方法和技术。数字图像处理技术以再现性好、处理精度高、适用面广、灵活性高等特点广泛应用于各个领域和行业。数字图像处理技术同样为公安工作注入新的活力，简化许多繁杂的工作，使工作简捷、直观、可视化。公安工作中的数字图像处理实现工具大致分为软件和编程两类。软件类主要包括针对公安图像处理开发的专用数字图像处理软件（例如名捕系列软件）、通用的数字图像处理软件（例如Photoshop）；擅长图像处理的编程类工具主要有MATLAB和VC++。但是编程类工具需要具有程序员功底，非计算机专业出身的刑事技术人员和刑事图像处理人员掌握起来有一定的难度，很难实践应用；通用的图像处理软件功能强大，简单易学，可操作性强，同样适用于部分物证检验中需要处理的刑事图像。本文以国际上最流行的数字图像处理软件Adobe公司的Photoshop为工具，对物证检验中的常用的模糊图像处理、噪声滤波、图像矫正、图像变换、加强反差消除背景干扰、背景分离、重合比对、物证拼接等方面进行探讨和实践应用。

在物证检验中应用Photoshop进行图像处理时要遵循实事求是的原则，客观反映事物的本质。不能人为地减少或增加物证固有的特征，不能随意改变、增减图像中反映的客观物质形态。图像处理的目的是改善原图像在拍摄过程中由于光照、环境、技术等造成的不足，对图像中隐藏的信息，通过适当的处理使图像更清晰、直观，某些隐含信息得到呈现，某些物证的细节特征更突出，更好地使它发挥证据的作用。

1.模糊图像的处理

在案件现场拍照的过程中，特别是现场监视器拍摄的视频截屏画面中，由于环境、光照、距离等因素的影响，拍摄的图片极易曝光不足、色彩失衡、甚至模糊，可以利用Photoshop对图像进行处理。具体操作如下：

1.1在Photoshop中打开需要处理的图片，通过主菜单中的“图像”→“调整”菜单，对图片进行“色阶”、“曲线”、“亮度/对比度”、“反相”、“色相/饱和度”等多方面的调整，提高背景颜色和图片颜色的对比度。

1.2通过图像的调整操作后，在图片上会出现许多噪声点，需要对图像进行精细调节。通过主菜单中的“滤镜”→“杂色”→“减少杂色”，对图像进行细节处理。在减少杂色的对话框中，通过调整强度、保留细节、减少杂色、锐化细节这四个参数的值，达到清晰、明亮的图片效果。

1.3如果图像清晰度仍然不够，就通过主菜单中的“滤镜”→“锐化”→“USM锐化”，在USM锐化对话框中，逐步对锐化数量、半径、阈值三个参数进行调整，有效提高图像的清晰程度。

2.图像的矫正

在物证检验鉴定中，工作人员常接触到受拍摄条件（如痕迹物证所处的位置无法进行垂直拍摄）或人为因素影响的痕迹图片，需要进行倾斜图像矫正、变形图像矫正。

2.1倾斜图像的校正

在物证检验时，经常需要对一些传统图像、物证等通过扫描仪等终端扫描设备输入图像，如果扫描时没有摆正位置或其他原因，就极易造成图像倾斜，影响图像的比对和特征的提取，可以先进行倾斜图像的矫正。

2.1.1在Photoshop中打开倾斜图像，选择工具箱中的“标尺工具”，沿图片上本应该水平或垂直的方向（例如墙角）画一条直线，Photoshop会自动测量倾斜的角度数，在标尺工具选项栏中坐标起始点为X、Y，W、H为测量的长宽，A为修正的角度；

2.1.2在主菜单中打开“图像”→“图像旋转”→“任意角度”，旋转的角度会自动出现在“旋转画布”对话框中，单击“确定”；

2.1.3选择工具箱中的剪裁工具，裁剪掉图像多余的部分即可。

2.2变形图像的校正

在现场拍摄过程中，由于痕迹物证所处的位置无法垂直拍摄或者工作人员操作不当等原因，导致图片变形，影响对嫌疑人的判断。通过图像处理可以对变形图片进行校正，以变形足迹为例，如图1所示，进行变形图像的校正。

2.2.1在Photoshop中打开变形的痕迹物证图片，选择“裁剪”工具，勾选选项工具栏中的“透视”复选框。

2.2.2在图像上拉出裁剪框，依次移动裁剪框的四个控制点和图片的四个控制点重合如图2所示，单击回车，即完成足迹矫正，如图3所示。对变形图像的矫正可通过“图像”→“变形”→“斜切”完成。

3.背景分离

在实际工作中很难遇到完整清晰的检材，往往都是指纹和笔迹、印文和文字、手印和复杂背景等重叠在一起，增加了检验难度。根据检材的特征可以进行分离处理，以印章和印文分离为例，一般为黑色文字，红色引文，利用Photoshop的色彩模式对他们进行有效的分离，通过“色阶”增强反差，突出检材特征。

3.1去印章留文字

3.1.1在Photoshop中打开原始检材，如图4所示，默认为“RGB”图像色彩模式，打开“通道”面板，分别选择R（红）、G（绿）、B（蓝）单个通道，观察图像显示情况，只显示R通道时字迹突出而印章较淡。

3.1.2保留R通道，依次删除G通道和B通道，图像效果如图5所示。

3.1.3在主菜单上打开“图像”→“调整”→“色阶”，将色阶对话框中的黑、白、灰三个滑块分别向中间拖动到合适的位置，预览字迹比较清晰，效果如图6所示，去除印章后的文字。

3.2去文字留印章

3.2.1在Photoshop中打开检材，如图4所示，在主菜单上打开“图像”→“模式”→“Lab”模式。

3.2.2打开“通道”面板，分别选择明度、a、b中的单个通道，观察图像显示情况，当只显示a通道时印章突出而字迹较淡。

3.2.3分别删除明度通道和b通道信息，只保留a通道，图像效果如图7所示。

3.2.4在主菜单上打开“图像”→“调整”→“色阶”，将色阶对话框中的黑、白、灰三个滑块向中间拖动到合适的位置，预览印文比较清晰显现出来，效果如图8所示，得到检材印文。

4.重合比对检验

把样本印文也经过3.2中的处理过程，鉴别印文真伪时把检材和样本进行重合比对。

4.1新建一个空白图像文件，大小能够摆放样本和检材图片即可，背景填充“白色”或“透明”。

4.2把处理好的样本图片复制到图像文件，命名该图层命名为“样本”图层，复制检材图片，粘贴到图像文件，命名为“检材”图层，样本图层位于背景层，如图9所示；

4.3选择检材图层，在图层样式下拉列表框中选择“正片叠底”，不透明度设置为75%，移动检材图层与样本图层重叠，可以先移到外圈重叠。

4.4检验时检材和样本倾斜方向一般不会相同，需要调整检材图片和样本图片方向一致才能进行重合比对，用缩放工具适当放大图像观察，增加比对的准确性。单击主菜单中“编辑”→“自由变换”，在检材图片四周出现变形框，只在变形框外进行拖动旋转，不能触及变形框造成印文变形，基本一致时可以通过键盘方向键进行微调，观察各部分是否重合，确定检材印文和样本是否为同一印章形成，如图10所示。

5.对分离体拼接

在进行物证检验时，经常会碰到易损坏、破碎的分离体，对分离痕迹进行鉴定。例如纸张燃烧后的碳化碎片，如果用手工进行拼接，就极易造成原分离体的进一步损坏，不利用检验鉴定，可以利用图像处理软件解决这类问题。用数码相机或扫描仪对分离体进行拍照或扫描输入图片，在Photoshop软件中打开分离体图片，位于不同的图层，各图层的操作都是独立进行、互不影响的，通过单个图层的位置移动，倾斜角度调整、大小调节、亮度调节等，达到良好的拼接效果。用Photoshop软件可以进行现场方位照片的拼接处理。

6.结语

图像处理技术以可靠的软件代替了人工的繁琐工作，改善了工作环境，减小了劳动强度，科技强警，是一种很好的物证检验方法。但是并不是所有检验都可以用图像处理，需要注意以下事项：（1）原始图像的分辨率最好不要低于300dpi；（2）处理时要忠于原图，保存好原始图片，对图片处理时会丢失一些细节特征；（3）每一种方法都有适用范围和极限，不可能无限止的调整图像；（4）切忌死搬硬套，针对不同的图片选择多种处理方法，根据需要反复操作，达到更佳的效果。

除了上述应用外，还可以利用图像处理软件进行手印比对、足迹的分离检验、痕迹的长度测量、特征的测量、模拟画像、证件照的制作、通缉照片的制作、车辆牌照的识别和对视频监控中的图像进行处理，等等。综上所述，随着数字图像处理技术的发展和日益普及，它在痕迹物证检验中的应用会更广泛，对刑事技术工作乃至公安工作带来很大的帮助和促进，在犯罪信息的收集、应用、物证检验技术等方面有更大的发展前景。数字图像处理技术作为一个利器更好地揭示了犯罪痕迹、提供客观、准确的证据，适合在基层公安机关推广应用，更好地为公安工作服务。

参考文献：

[1]童冬生，高峰，等.Photoshop图像软件在痕迹检验中的作用研究[J].湖北警官学院学报，2014.4.

[2]熊一松，刘冠男.采用PHOTOSHOP软件进行后期处理足迹图片一例[J].法庭科学，2011.4.

[3]江贤潘，吕国顺.Photoshop软件在痕迹检验中的应用研究[J].刑事技术，2014.11.

[4]惠喜乐，李波阳.Photoshop软件在公安实践中的应用[J].法制博览，2013.9.

[5]吴新原.数字图像处理技术在印章印文鉴定中的应用[J].新疆警官高等专科学校学报，2007.7.

基金项目：河南省高等学校重点科研项目（15A520092），铁道警察学院教改项目JY2014016、JY2013043。