以三维影像技术进行人面影像鉴定初探

代理 张鹏 冉轩

摘要：本文将就人面影像鉴定的发展以及存在的不足进行简要分析，在此基础上阐述一种基于三维相位探测相机系统的人面影像鉴定方法，从人面影像的特征点、特征线入手，以试验的方法对以此为参考进行人面影像大小和角度调整的方法进行分析和验证，有效的解决了不同人面部大小不同而无法统一鉴定标准的难题。

关键词：人面影像；特征点；重叠对比

前言：

随着科学技术的不断发展，我国人面影像鉴定识别技术水平也在持续提升，目前，比较常用的人面影像鉴定方法主要包括三种，分别是运用面部形态学特征、运用面部生理学特征以及重叠对比，具体是通过对人面对各类形态学特征的详细分类描述进行差异性分析，以此展现出不同人面部的区别[1]。但其存在一定的不足之处，即无法进行精确量化，因此容易出现误差。因此探究三维影像技术在人面影像分析对比中的应用具有重要意义。

1.人面影像鉴定的原理分析

1.1人面部影像大小和偏转角度之间的关系

根据摄影光学的透视的关系进行人面部拍照时，人面部的倾斜角度会对面部特征点在成像上的距离有着较大的影响[2]。换而言之，对于同一人而言，若其面部影响中各特征点的比值相同，则可以断定其面部倾斜角度一致。据可靠统计，我国汉族成年男子双外眼点之间的距离处于100mm左右，即在人面部不存在偏转的情况下，将其照片复原到原大小之后其两外眼点之间的距离和这一数值接近。若是存在偏转，则随着角度的不断增加，这一距离则会出现相应的减小。

1.2三维相位探测相机系统简介

在三维相位探测相机系统中，共使用到了两类镜头，两者的功能存在差异，其中一个是通过投射光栅的方式对物体进行光栅的探测扫描，两一种则负责记录反射回来的三维光栅信息，并将其输入到计算机中。采用特定的计算机软件对记录结果进行调整就能够获得角度不同的照片。需要注意的是，在人面影像鉴定工作中，大部分影像中人面的大小都无法实现精确复原，因此本次参考我国汉族男性两外眼点之间距离的平均值，即100mm。

1.3人面部特征点、特征线以及的位置及标画

人面部特征点的内容主要包括内眼点、外眼点、眉间点、口角点、鼻下点、鼻中点、鼻翼点等[3]。除此之外还包括了一些辅助特征点，如口角线和面际线的交点、轮廓线弯角点等以及一些固定的生理特征点，如刺青、伤痕、痦子等。人面部的主要特征线包括眉间点连线、口角点连线、鼻下线、外眼点连线。其中鼻下线是指过鼻下点和面部中垂线成垂直关系的线。

人面部特征点的相对位置所受的影响人面部特征短期内不会发生变化，除非在一些特殊的情况下。如人的面部表情出现剧烈变化时，面部特征点的相对位置就会发生变化。因此不同情绪和表情下，人面部特征点的相对位置往往会呈现出一定的差异性。而在人面摄影的过程中，受到镜头焦距、摄影距离等因素的影响，人面影像特征点的位置可能会发出现一定的变动。这就要求摄影人员在实际工作中对拍摄镜头以及摄影距离等进行有效的把握。

2.以三维影像技术进行人面影像鉴定的实验验证

2.1实验内容

在本次实验中，是采用普通的数码相机和PS软件对三维相位探测相机系统进行模拟。具体实验过程如下：

首先，使用数码相机对50名我国汉族男子进行拍照，共获得500张平面影像。之后使用三维模拟方法对所有男生的正面三维面部影像进行拍摄，获得50张模拟三维影像。在拍摄的过程中，要保障50名男子的面部表情保持一致，且和检材中的面部表情相同，此外，拍摄距离和镜头焦距方面也要做好把控。

其次，将所有50张三维面部影像全部调整为无偏转角度，并按照外眼点间距100mm的标准对影像的大小进行适当的调整。

再次，在三维影像和平面影像上标画出人面部的特征点以及特征线。

再次，在保持面部大小不变的情况下，将所有三维人面影像和平面影像的角度调整到一致，同时将调整完成后的三维影像转化为平面影像。在完成以上一系列调整之后，对各平面影像中人面部两外眼点和中垂线之间的距离进行测定，通过计算获得具体比值。对外眼点连线、口角点连线以及中垂线交点到鼻下线之间的距离进行测定，计算获得比值。此外，操作计算机对人面部三维影像的偏转角度和俯仰角度进行调整，使二者和上述两组比值相互对应。这样做的目的是保障调整后的面部影像和检材影像的角度保持一致。

最后，以鼻下线和面部中垂线为参考将样本和检材影像进行重叠，使其外眼点垂线和样本对应重合，此时样本和检材标准大小达到相同。之后，将待检照片和嫌疑人影像进行重叠，适当调整透明度，使二者的特征点和特征线清晰可见。

2.2同一人相应特征点间距的测量

对重叠照片上相应特征点之间的距离进行测量，对所有相应特征点间距的平均值进行计算。之后对50个男子相同角度下的平面影像进行测量，获得同一人面部特征点间距的平均值，之后以0.3mm为数值段，对测量获的数值进行细分，计算每一数值范围内影像组数在全部测试影像中所占的比例。

在对同一人就进行对比时，相应点间距平均值处于1.8～2.1mm范围内所占的比例最高，约为33%。同时可以知道，同一人面部相应特征点间距平均值的上限为3.6mm，由此可以判断，若该值超过3.6mm，则基本上可以断定非同一人。此外，考虑到角度调整、特征点标画等操作中可能出现的误差，即使为同一人，在进行特征点平均距离比对是也不可能为零，这是可以忽视的误差。

2.3对不同人相应特征点间的距离进行测量

在进行不同人相同角度面部影像相应特征点间距测量的过程中，可以在50名测试者中选出1至4名作为嫌疑人，模拟制作三维效果影像，之后将该影像和其它36人一定数量的面部影像进行重合对比。将获得的数据进行分析获得不同人面部同角度影像重叠对比时相应点间距在实验人群中的比率曲线。

通過计算，相应特征点间距的平均值为4.6mm，四个嫌疑人三维影像和其他实验人的面部影像进行测量，所获得的不同人面部特征点间距的平均值处于2.4mm～6.6mm的范围内。将所有数值根据0.3mm数值段进行细分，计算获得各数值范围内影像组数在全部测试组影像中所占的比例，这样就可以依据统计学理论，将该比率看作其在汉族男子人群中的比率。

需要注意的是，在对不同人面部影像进行比对时，角度的调整应该按照两外眼点到中垂线的距离比值标准进行。由于不是同一个人，当该比值相同的情况下，也不能完全保障角度的一致性[4]。

2.4实验结果分析

结合实验数据来看，利用三维影像技术进行人面影像鉴定的实际效果比较良好。在具体工作中，可以根据测量面部特征点和同角度三维影像相应点间距平均值的大小，对是否为同一人进行判断。通常情况下，当该值低于2.4mm时，可以判断为同一人，当其高于3.6mm时，则判断非同一人，当数值处于这两者之间时，则无法作出判断。

结语：

综上所述，通过实验验证来看，以三维影像技术进行人面影像鉴定是可行，具有较为显著的可靠性，值得进行深入研究和推广。

参考文献：

[1]王懿清，晏娜.三维影像的绘画表现形式探索[J].飞天，2011（08）：58-59.

[2]付琰.三维影像仪中影像测量关键技术研究[D].合肥工业大学，2012.

[3]牛涛.三维影像仪中影像测量关键技术解析[J].科技创新与应用，2015（35）：294.

[4]周亚军，陈斌.以三维影像技术进行人面影像鉴定初探[J].甘肃警察职业学院学报，2008（03）：48-53.