图像合成技术在现场复原上的应用

谭淅予+张龙

〔摘要〕无论是在摄影领域，还是在公安图像领域，提高图像的分辨率保证细节清晰度，以及获得更宽阔的视野，囊括更多线索，都是进行图像拼接的两个直接的和主要的目的，而随着图像拼接技术在视觉领域、图形领域及数字视频压缩等领域的应用，多张图像合成技术日益成为数字图像处理领域的研究焦点。在手机上，美国微软公司开发的Photosynth软件，与案件现场模拟复原分析系统的原理非常相似，也可将大量的照片做3D处理，自主判断出所拍摄的多张照片的共同点，快速还原3D真实场景。

〔关键词〕图像拼接领域现场复原视觉

多张照片合成技术在视觉领域、图形领域及数字视频压缩等领域的应用使得图像拼接技术日益成为数字图像处理领域的研究焦点。我们可以使用图像拼接技术制造二维空间还原现场，利用多张照片的组合运用，来对现场进行复原，尤其通过从视觉图像领域向公安领域的跨度，利用现场复原的特殊性使多张图片合成达到分析案例，还原现场的作用，并可作现场处理问题上的重要分析数据，使其与三维空间现场还原技术相辅相成，进一步向手机，平板设备类小型电子设备的操作发展，最后走向专业化、便捷化普及。

一、图像合成技术的现状

无论是在摄影领域，还是在公安图像领域，提高图像的分辨率保证细节清晰度，以及获得更宽阔的视野，囊括更多线索，都是进行图像拼接的两个直接的和主要的目的，而随着图像拼接技术在视觉领域、图形领域及数字视频压缩等领域的应用，多张图像合成技术日益成为数字图像处理领域的研究焦点。在国内外关于图像拼接的原理和方法已有不少的论文发表，在已使用多张图像合成技术的领域，一般来说对获取图像的摄影设备要求很高。这就使得图像拼接的应用在广泛发展方面，因为设备成本、操作复杂而受到很大的限制。

二、现场复原技术的现状

现场复原是指的利用多张图片对整个空间场景的数据还原记录，通过对多张图片的处理和结合，达到拼接形成完整可用的二维现场照片；或利用相关软件形成所需三维现场的空间数据。而这一技术在公安系统侦破案件，列举物证，推理还原场景等方面犹为关键。现阶段公安图像领域已经有案件现场模拟复原分析系统来满足这一使用需求。该系统使用全自动360度现场数据采集，有一套结合建筑学建模原理的专业的资源库以及逼真的运动学模拟用以增强现实动画模拟仿真，同时利用大屏幕高清多点触控分析演示提高互动能力。使案件处理也走向了高科技现代化路程。

三、三维现场复原与平面图像现场复原的比较

三维现场复原与平面图像现场复原的源素材皆来自于照片。现阶段，在功能上，三维现场复原当然较平面图像复原现场要丰富完善，场景感更加真实。我们可以通过素材库还原包括建筑物，房间，房间内家具，人物，车辆等所有的模型，并且可以将多种可能的方案进行快速模拟动画，以进行多种事故方案的分析。达到案发现场事故重现的目的，大大提高了案件侦破的速度和可靠性动画技术以及触控操作的互动交流性也优于平面图像现场复原。与建筑学的3DMAX或是Scetchup软件建模一样，全景测量功能也是一大特点。但是就如建筑学里模型与平面图二者缺一不可移易，平面图像的作用也至关重要。其一，三维现场还原设备运作的操作难度与耗力限制注定其为重大案件服务的基础，不可能广泛的渗透到基层案件分析中来。其二，全景摄影系统设备成本与ReSinTools虚拟现实开发引擎硬件环境要求较高，不如平面图像现场复原一样处理便捷迅速。三维现场复原与平面图像现场复原原理相近，用途相似，但是终究有使用功能上的差异，以及实际运用领域的大小差异。同时这二者又是相辅相成的，缺一不可。

四、平面图像现场复原实际作用

在数字图像处理领域，广泛运用于平面图像合成处理的软件是Photoshop。通过对多张照片的拼接，完成提高视野宽阔程度，补充缺失、遮挡细节，制造二维空间展示效果等功能的应用，二维空间图片在案件现场分析上的作用必不可少，列如通过多张图片中的血液的喷溅方向、脚印的排列深浅、子弹运行轨迹、遗留毛发指纹或作案工具等线索，都能成为破案的关键。但是目前物证取证大多采用单一拍照的方式来分别展现效果，将Photoshop软件的使用结合到案件现场复原上来的实际运用尚在一个起步阶段。如果将Photoshop软件在该方面的应用加以扩展，那么在一些简单场景的处理上耗费的时间要短暂的多，且器材与软件所需的电脑设备携带轻便。现阶段虽然公安办案与视觉图像两个领域的交集还非常小，而视觉图像领域的电脑后期处理与手机后期处理正在逐渐接轨，利用这样的契机，使其与三维空间现场还原技术相辅相成，进一步向手机，平板设备类小型电子设备的操作发展，最后走向日常普及。

五、多张照片组合应用所需要注重的关键点

利用Photoshop进行多张照片拼接而进行现场复原，除了要具备基本的软件操作技术，还要关注几个关键点：1.取用照片素材是否存在空间死角，导致拼接的不完整度；2.取用照片素材可能由于拍摄角度差异而出现光线变化，拼接时可能出现明暗断层；3.在拼接照片素材时如果美术功底，空间意识不强，在某些不可变形或突出透视效果的场景上可能因为拉伸变形而产生错误的效果；4.取材时注意不要改变拍摄坐标，仅改变视角。

六、未来发展推测

现今社会，从90年代计算机的兴起，到如今越来越轻便的平板与手机的智能多元化发展，设备仪器越来越精巧是一个必然的趋势。包括很多电脑软件同时开发了手机版程序供以使用。而结合携带简便、易于操作的特点，与现今技术已经趋于成熟的案件现场模拟复原分析系统来看，数字图像领域与公安图像领域已经开始逐步接轨。在手机上，美国微软公司开发的Photosynth软件，与案件现场模拟复原分析系统的原理非常相似，也可将大量的照片做3D处理，自主判断出所拍摄的多张照片的共同点，快速还原3D真实场景。生成可以自由旋转、察看的三维模型。

虽然现阶段小型电子设备进行图像后期处理尚未有一个专业化的空间让其走向一个明确的方向，但是就如Photoshop十来年间的发展，数字图像处理软件也逐渐发展到了手机、平板设备平台一样，以Photosynth软件系列作为契机，与公安领域现场还原相联系，也许今后，手机、平板等设备进行现场复原构建将成为非大型案件处理的主流手段。

（责任编辑：晓芳）

参考文献：

[1]许录平.数字图像处理[M].科学出版社，2012，1

[2]布伦特·E·特维.犯罪心理画像[M].中国人民公安大学出版社，2012.6

[3]赵嘉.兵书十二卷：摄影器材与技术[M].电子工业出版社，2011.8

[4]凯尔著.许伟民，袁鹏飞译.photoshop七大核心技术[M].人民邮电出版社2008-07-31