基于photoshop的足迹特征动态重叠比对检验

史力民 张 朕 张万松

（中国刑事警察学院痕迹检验技术系 辽宁 沈阳 110035）

基于photoshop的足迹特征动态重叠比对检验

史力民 张 朕 张万松

（中国刑事警察学院痕迹检验技术系 辽宁 沈阳 110035）

足迹检验鉴定中为了对两枚甚至多枚足迹进行比对检验，确定符合点和差异点，采用photoshop图像处理软件能够简单快速处理图像的功能特点，研究了一种新的图像动态重叠比对方法，详细地阐述了操作方法和原理，减少检验人员的工作量及传统比对方法所产生的误差，以期在足迹比对中更快速、便捷、全面地反应足迹整体和细节特征。

足迹检验 photoshop软件 动态重叠比对

1 引言

Photoshop软件是由Adobe Systems公司开发和发行的图像处理软件，主要处理以像素所构成的数字图像。它具有很强的图像处理能力，因此，在刑事图像比对鉴定领域有极广泛的应用，同样适用于足迹检验鉴定领域。特别是对现场足迹和样本足迹进行重叠比较时，常规的方法是透明片重合法，即将2张完全透明的胶片或玻璃片分别盖在现场足迹和样本足迹上，分别描绘出2张图片上已发现确定的特征点及其形状、方位、大小、相互关系，然后将透明片在特定位置关系下重叠放置依次进行比对[1]。本文提出了一种基于photoshop软件的全新的动态重叠比对方法，能较为细致、全面、快速地发现和比对足迹中出现的模糊、不易观察到的特征点、痕迹特征的变化趋势，并且增大了痕迹上颜色的反差。所使用的软件版本是photoshop CS4 EXTENDED，不同版本的photoshop软件功能大体相同，但是若实现本文所介绍的方法，需使用CS2及以上版本。

2 图片前期处理

在对图片进行预处理时要严格遵循一个原则：不能添加或修改原图中的任何特征信息。在此原则下，本文采用对比度增强的锐化处理和假彩色增强处理2种方法对足迹检材图片进行了先期处理。

2.1 对比度增强的锐化处理

对比度增强能较完整、真实的提高原图像中信息的表现力，使检验人员发现原图中未能观察到或者不清晰的特征点。对于原始图片放大观察时，细节特征仍然不清晰。因此对图片进行预处理具体步骤如下：先将原始图片备份，然后在PS中打开检材原图，选择菜单栏图像，选择下拉菜单中调整，单击亮度对比度，出现调整亮度和对比度的对话框，此时根据图片的原始亮度适当调整亮度选项，然后搭配调整增大对比度选项，同时观察图像变化，通常情况下，对比度调到最大后，图片中足迹细节特征会反应的比较明显。若不理想，则先保存，然后再重复一遍上一步骤，同时适当调整亮度。保存后进行锐化处理，选择滤镜，下拉菜单中选择锐化，单击进一步锐化。此时观察检材图片，有更加清晰和明显的细节反应。通常情况下对比度增强可以进行2至3次，但是锐化处理不宜过多。

2.2 假彩色增强处理

人眼一般能够区分的灰度级只有20几个，而对不同亮度和色调的彩色图像分辨能力却可达到灰度分辨能力的100倍以上[2]。

利用这个特性人们就可以把人眼不敏感的灰度信号转换为人眼灵敏的彩色信号，以增强人对图像中细微变化的分辨力。在某些足迹检材图片或者样本图中，足迹颜色较单一，呈现类灰度图像的颜色，且细节特征显示不太完整，由于是普通相机拍摄，一般情况下仍然是彩色图像，其可采用假彩色图像增强处理。增强细节的表现力，减少人为比对过程中的因颜色问题而产生的模糊不清的状况。本文采用增大色相/饱和度的方法提升检材图片和样本图片中各部分彩色程度，来更好的反应细节特征，如图1及图2。

图1 假彩色增强前

图2 假彩色增强后

3 足迹的动态重叠检验鉴定

经过上述增强对比的预处理后，对检材及样本图片中足迹上的细节特征开始进行比对，本文采用一种动态比对的方式，相互比对的足迹可以进行上下或左右移动，实现每一列或行像素单位的检验。具体操作如下：

（1）将作检验的照片全部备份，然后同时打开要做比对检验的2张图片，如图3。首先对图像进行适当的旋转，使相互比对的2枚足迹的足迹中心线重合，选择菜单栏的图像，单击图像旋转，选择任意角度旋转，此时可以选择图中任意方向上2个标记点，测量这2个点的角度，与另一图中同样的2个特征点进行比较，从而得出2个图在旋转角度上的差值。

图3 准备处理的图片

（2）调整图像大小。选择菜单栏中的图像，单击图像大小，调整2图的分辨率为同一值，通常条件下为72或者300。同时约束比例前一定是打勾状态。然后选择测量工具，根据图中纵向（横向）的比例尺选取比例尺上的50mm（也可为其他值，方便计算即可），记为a，记录软件测量所得像素值记为x1，另一幅图像也选取同样的纵向（横向）比例尺上的值a，同样记录软件测得的像素值x2。然后打开图像大小对话框，记录第1个图像的像素大小的高度值，同样记录第2个图像的像素大小高度值，并且根据以下公式计算调整后的文档大中小的高度值H1和H2。

图4 数值精确度

根据计算所得和，分别修改对应图像大小对话框中的文档大小的高度值，此计算值最好精确到小数点后2位，如图4。同样，要注意的是一定要约束宽高比例。

（3）此时2个图的比例、像素值以及内容角度都已调整完，现在要分别寻找足迹图片中2个标记点，用于做重叠时定位，所以要找2个图中同样位置上较为清晰明显的标记点，但要避开痕迹特征点，如图5。

图5 标记点

（4）将图5中左侧图全选（ctrl+A），选择复制（ctrl+C），然后点击右侧另一张图，选择粘贴（ctrl+V），此时左侧图在右侧图的上面，这2张图分别在2个图层，图的比例大小是相同的，无需进行调整。需要调整的是2张图的相对位置，在右侧的图层对话框中，调整图层不透明度为50%，此时能同时看到2张图上做好的标记点，此时移动上层图片直至2个特征点分别完全重合，将不透明度调整至100%。

（5）添加蒙版，如图6。设置前景色为黑色，然后选择填充按钮进行填充，如图7。

图6 添加蒙版

图7 填充

（6）全选图片，单击菜单栏下的编辑，选择变换，单击缩放。在图片处于编辑状态，右侧出现可调整状态的空白小块，鼠标拖动这个小块左右随意拖动即可对2个图片进行比对检验，实现动态重叠比对。可移动的分界线的两侧分别是2张足迹图片，一前一后的图层覆盖形式，如图8。

图8 比对方式1

此时还可以任意拖动滑块，进行上下对比，如图9。

图9 比对方式2

4 总结

经以上过程处理之后，拖动滑块进行细节形态比对，可发现足迹上的每一处符合或差异，然后用标划工具及时进行标记。在前期图片的预处理基础上，还可能发现很多原图上看不到的细节特征。本文采用的方法，在实际案例分析中得到了充分的运用，效果明显，操作相对简单，可以较轻松地将每一条花纹的纹路走向、变化趋势轻松的比对出来，能充分地检验足迹中的形象特征，磨损特征以及部分步法特征。与常用的足迹图片重叠比对方法相比，还能发现很多具有较高检验价值的特征变化趋势信息，增强了检验结果的可靠性。

[1]史力民,马建平.足迹学[M].北京:中国人民公安大学出版社,2014:124-157.

[2]张文峦.基于伪彩色的图像融合算法研究[D]. 西安:西北工业大学, 2007:1-3.

（责任编辑：于 萍）

D918.3

A

2095-7939(2017)02-0083-03

10.14060/j.issn.2095-7939.2017.02.015

2016-10-26

史力民（1959-），男，辽宁沈阳人，中国刑事警察学院痕迹检验技术系教授，主要从事痕迹检验研究。