以透视学相关理论研究判断嫌疑人身高

童冬生，王圣江

（公安海警学院 船艇指挥系，浙江 宁波315801）

一、引言

随着“天网工程”、“平安城市”等大型安防工程的建设，视频监控应用的领域日益广泛，如安装在车站、码头的监视器监视人员的出入；安装在交通要道和进出城等重点部位的视频器监视治安卡口的动态情况；安装在银行系统的监视器监视工作人员的工作及安保情况；安装在高速公路收费站的监视器监视过往的车辆。实践证明，通过视频监控提供的信息侦破刑事案切实可行，而且在侦查实践中正发挥越来越大的作用。视频侦查技术已成为刑事技术、行动技术、网侦技术之后的侦查破案第四大支撑技术。

视频监控记录了犯罪嫌疑人的行动轨迹，具有真实性、客观性、动态性。通过分析视频监控资料，可获取犯罪嫌疑人的相关信息，如体貌特征、作案工具、交通工具、携带物品等，固定犯罪嫌疑人的相关情况和犯罪过程。目前，有的地方视频监控安装不合理，导致拍摄的图像效果差；后期管理维护不力，影响视频监控的正常使用；共享率不高，影响视频监控的使用成效；视频监控中的信息利用率低，影响对犯罪嫌疑人认定。如何最大限度挖掘视频监控中犯罪嫌疑人的信息并为侦查破案服务，已成为当前研究的热点问题，根据视频监控资料来判断犯罪嫌疑人的身高就是其中一个方面。

二、透视学原理

透视一词来自拉丁文“perspicere”，意为“透而视之”。因为距离、位置等因素的不同，在视觉中会产生近大远小、近疏远密、近宽远窄的现象，这就是所说的“透视”。透视学研究的，是通过透明平面观察、研究透视图形产生的发生原理、变化规律和图形画法，利用平面的二维空间来表现三维立体空间中的事物，是三维空间向二维空间转换过程中所应遵循的规律科学。图1是透视现象示意图。在图1中，视点即观察点，是眼睛或摄像镜头所在的位置。心点是眼睛或摄像镜头正对着的视平线上的一点。心点在画面的中心，它是与画面成90°角的水平线段的灭点。视平线是与眼睛或摄像头高度一致，并与画面平行的一条水平线。视心线是视点与心点相连的与视平线成直角的一条直线。

图1透视现象

在透视学中，与画面平行的直线称之为“原线”，与画面不平行的直线称之为“变线”。根据透视学原理，相互平行的“变线”在画面上延伸后，会汇聚于一点，这个点称之为灭点或消点。相互平行的“变线”有的较长，消失现象很容易看出，如图2所示；相互平行的“变线”有的较短，消失现象不易判断，但延长线会消灭于此点，同样遵从透视规律，如图1所示。在1幅画面中，只有1个灭点，称之为单点透视，也称平行透视。当物体有个面与画面平行时，就会产生平行透视现象，如图2所示；有2个灭点，称之为2点透视；有3个或3个以上灭点，称之为多点透视。

图2单点透视

等高的物体对应点的连线构成平行线。根据平行“变线”汇聚于一点这一透视原理，连接成的平行线要汇聚于一点。所以距离视点远的物体在画面上体现则小，距离画面近的物体在画面上体现则大。在图3中，E是视点，A、B、C是相互平行的等高物体，离视点的距离，由远到近分布。物体A在画面中的大小为A1A2，物体B在画面中的大小为B1B2，物体C在画面中的大小为C1C2。由此可见，离视点距离越远的物体A在画面中的影像越小，反而距离视点越近的物体C在画面中的影像越大，B次之。若将物体A向左移到无穷远处时，可近似认为它相对于视点的张角为0°，此时上下2视线合并成1条视线，其透视变成了点，即灭点。

图3透视学中物体近大远小示意图

三、透视法在人体身高判断中的应用

犯罪嫌疑人的身高是个重要参数，它为刻画犯罪嫌疑人的体貌特征，成为案件侦破获得线索、确定侦查方向、缩小侦查范围、摸底排队的重要依据。

在视频监控中，摄像机（照相机）镜头相当于透视学中的视点位置，其拍摄的物体影像之间的关系遵从透视学规律，即上文所说的近大远小，平行的“变线”汇聚于一点。根据视频中各物体之间的透视关系，能够判断画面中犯罪嫌疑人的大致身高，这是透视学在刑事技术领域中的具体应用。

根据图2，相互平行的“变线”在画面中要消失于一点，它们真实长度及其在画面中的长度满足如下比例关系：

在公式（1）中，H1、H2分别是两平行人（物体）实际高度，h1、h2分别是两平行人（物体）影像在画面中的长度。根据公式（1），若知道两平行人（物体）其中1个的实际高度，同时测量画面中影像的长度，就可以计算出待测嫌疑人的身高。在实案中，犯罪嫌疑人与参考物存在两种相对位置关系，即在同一平面内和不在同一平面内，以下分别进行讨论。

（一）犯罪嫌疑人与参考物在同一透视平面内

当犯罪嫌疑人与参考物在同一透视平面内时，这种情况相对好处理。若找到合适的参考物，并且其高度可以测量，根据公式（1），即可算出犯罪嫌疑人的身高。因此，为了判断待测犯罪嫌疑人的身高，需要在画面中找到一个与之平行的参考对象，参考对象可以是人也可以是物体，并且此参考对象的实际尺寸可以测量；另外，参考对象的实际尺寸应当是稳定的，受外界条件的影响较小，否则，可能引起对犯罪嫌疑人身高的误判。在实案中，可以在监控画面中寻找现场的道路边沿、房屋边沿或固定的矩形物体作为参考物，来确定画面的灭点所在位置。在图4中，犯罪嫌疑人与参考物在同一平面内，在视频画面或照片上的高度分别为h1和h2。到犯罪现场测量参考物（桌子）的实际高度，利用公式（1）则能计算出犯罪嫌疑人大致身高。

图4犯罪嫌疑人与参考物在同一透视平面内

（二）犯罪嫌疑人与参考物不在同一透视平面内

当犯罪嫌疑人与参考物不在同一透视平面内时，可采用平移法，将画面中参考物的高度，平移到与犯罪嫌疑人的透视线在同一透视平面上即可。图5是道路收费站视频监控所拍摄的犯罪嫌疑人照片。在监控画面中，收费站中央木质挡板顶端所在直线相互平行。因此，利用收费站中央挡板顶端所在相互平行的直线，可作出该画面灭点所在的位置，在画面的右上角（灭点在图中没有画出）。收费站中央木质挡板顶端到地面的距离，可到现场测量并且相对稳定，用AB表示。由于AB与犯罪嫌疑人不在同一平面上，可将AB平移到CD位置，通过灭点作CD的透视线，并延长使之与犯罪嫌疑人的透视线在同一透视平面上。若犯罪嫌疑人的实际身高用H3表示，木质挡板到地面的实际高度用H4表示，根据木质挡板与犯罪嫌疑人存在的透视关系，利用公式（1），有如下关系：

根据公式（2），测出木质挡板顶端到地面的实际高度，并分别测出木质挡板和犯罪嫌疑人在画面中的高度PF、AB，可计算出犯罪嫌疑人的实际身高。利用透视法判断监控视频画面中犯罪嫌疑人的身高，选择视频监控画面中犯罪嫌疑人和参考物的轮廓，要清晰完整的单帧图片。在测量时，必须能够看到犯罪嫌疑人的头部和脚。选取的单帧图片上如果是行走的人，最好是双脚都落地的图片，不然很难确定犯罪嫌疑人的头顶点和脚底点，很难精确测定图片中犯罪嫌疑人的身高。为了尽可能减少因测量点的选择产生的误差，在实际操作中，可多次选定测量点的位置，测量画面中犯罪嫌疑人、参考物的高度，再取多次测量结果的平均值。

图5犯罪嫌疑人画面

四、总结与讨论

基于透视学的基本原理，提出了视频监控中犯罪嫌疑人身高的判断方法。通过视频透视的方法能计算犯罪嫌疑人的身高，具有一定的合理性和实用性，能够为案件的侦破提供线索，缩小侦查范围，指明侦查方向，但这种方法得到的身高数据并不能作为唯一的判断根据。该方法也存在局限，计算的结果存在一定的误差，主要表现在以下方面：由于透视现象测量点的不同选择，会带来身高计算的误差；画面中参考物长度的测量会带来误差，这是因为同一张照片中，参考物本身也存在变形；在测量参考物实际长度时也会产生误差，这是由于人为因素及自然条件会引起其长度发生变化。

利用视频监控只是侦查工作中的手段之一，视频监控只有与其他侦查手段相结合，才能充分发挥其应有的价值。在实际侦查办案的过程中，要以侦查活动为主导，在侦查活动各个阶段，运用各种手段，充分发掘和利用视频图像资料中所蕴含的各种与案有关的信息，充分利用其他的刑事侦查方法和刑事技术手段，如现场勘查、现场模拟实验、模拟画像技术、人像组合方法、调查走访，实现“由图到人”、“由图到物”、“由图到工具”，并结合当时犯罪嫌疑人行走时身体各种姿态、步幅特征、动作特点，进行综合分析、相互验证，才能对犯罪嫌疑人的实际身高作出较为准确的判断。

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