陳非凡 楊志超

摘要：在公安領(lǐng)域，基于視頻監(jiān)控的圖像測量主要集中在通過視頻監(jiān)控提供的圖像信息進(jìn)行嫌疑人身高測量方面。近年來，隨著視頻監(jiān)控技術(shù)日益成熟和普及，在公安方面的應(yīng)用的也越來越多。利用視頻圖像獲取與案件有關(guān)的破案線索和犯罪證據(jù)，已經(jīng)成為偵查的重要手段之一。本文介紹利用Photoshop中的消失點(diǎn)工具，簡化操作方法，簡便精確地測量參照物與犯罪嫌疑人異面情形下的犯罪嫌疑人的身高，為今后的公安工作創(chuàng)造更良好的環(huán)境。

關(guān)鍵詞：消失點(diǎn)工具；嫌疑人身高測量

中圖分類號：D918；O433 1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B DOI：10 3969/j.issn.1001-0270.2017.04.31

The Measurement of the Height of the Suspect in Opposite Situation

CHEN Fei-fan，YANG Zhi-chao*

（Department of Criminal Science and Technology， Zhejiang Police College， Zhejiang 310053， China）

Abstract： In the field of public security， video surveillance image measurement is mainly concentrated in the image information provided by video surveillance for suspect height measurement Video surveillance technology in the application of public security is also more and more with it increasingly mature and popular in recent years Using video surveillance image to obtain case-related clues and criminal evidence has become one of the important means of investigation The article describes the use of the vanishing point tool in Photoshop to simplify the operation method， can easily and accurately measure the reference object and the suspects in the case of opposite situation of the suspect's height and for future public security work to create a better environment

Key Words： Vanishing Point Tool； The Height of the Suspect

1 引言

在公安領(lǐng)域，基于視頻監(jiān)控的圖像測量主要集中在通過視頻監(jiān)控提供的圖像信息進(jìn)行嫌疑人身高測量方面。近年來，隨著社會科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控技術(shù)日益成熟和普及，在公安方面的應(yīng)用的也越來越多。利用視頻圖像獲取與案件有關(guān)的破案線索和犯罪證據(jù)，已經(jīng)成為偵查的重要手段之一。浙江省的視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展走在全國的前列，對于視頻圖像的測量應(yīng)用更具研究價(jià)值和實(shí)際意義。

同時(shí)，身高信息是嫌疑人的重要人身特征，確定嫌疑人的身高范圍對嫌疑人畫像和縮小偵查范圍具有重要意義。然而，通過視頻監(jiān)控截取的圖像往往是一個方向的圖像，即單向單幅。同時(shí)，受監(jiān)控設(shè)備的影響，圖像的清晰度不高，而且測量的對象復(fù)雜多樣，特別是對于視頻監(jiān)控畫面中嫌疑人的身高測量，因其行走姿態(tài)各異、測量環(huán)境復(fù)雜多變、測量數(shù)據(jù)難免出現(xiàn)誤差，在實(shí)驗(yàn)研究過程中需要通過嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的有效的控制誤差。

目前，利用視頻監(jiān)控進(jìn)行嫌疑人身高測量方面的研究主要集中在同面情形下嫌疑人身高的視頻測量，也就是被測目標(biāo)（嫌疑人）與參照物在同一平面上，如浙江的李苑和謝賢能提出了單幅畫面中判斷嫌疑人身高的方法，山東的趙秀萍和王云提出利用Photoshop測量視頻畫面中人體身高的辦法。然而，在公安機(jī)關(guān)實(shí)際獲得的視頻圖像中，在大多數(shù)情況下，嫌疑人與參照物并不在同一平面中。因此，研究異面情形下嫌疑人身高的視頻測量對于當(dāng)前公安工作是迫切需要研究和解決的問題。

2 利用Photoshop消失點(diǎn)工具測量異面

情形下嫌疑人的身高

2 1 Photoshop消失點(diǎn)工具

消失點(diǎn)工具允許在包含透視平面（例如，建筑物側(cè)面或任何矩形對象）的圖像中進(jìn)行透視校正編輯。通過使用消失點(diǎn)，可以在圖像中指定平面，然后應(yīng)用諸如繪畫、仿制、拷貝或粘貼以及變換等編輯操作。但圖像測量所利用的消失點(diǎn)工具，并不需要其添加或刪除畫面的功能，而是利用其能夠創(chuàng)建透視畫面并能進(jìn)行測量的功能。

2 2 利用消失點(diǎn)工具測量所需條件

異面情形下的嫌疑人身高測量需符合以下條件：

①嫌疑人身高參照物與嫌疑人須同時(shí)在一個水平面中（如同時(shí)在地面），若嫌疑人與其身高參照物處于兩個不同水平面中，那么圖像測量所利用的消失點(diǎn)中透視工具也無法達(dá)到其效果。

②平面中須有一定的點(diǎn)可以借助，須在同一平面上找到四個點(diǎn)，而這四個點(diǎn)須在畫面中構(gòu)成平行四邊形，才能夠利用消失點(diǎn)工具構(gòu)成一個平面，否則無法建立正確平面。準(zhǔn)確來說，消失點(diǎn)工具也是利用在畫面中平行的兩條線系統(tǒng)地出畫面的消失點(diǎn)位置，不需要人工手繪其消失點(diǎn)的位置，這是為了由于某些條件下消失點(diǎn)會處于畫面之外而難以畫出消失點(diǎn)等情況的合理解決。

③嫌疑人與其所站平面必須垂直，若是不垂直，如嫌疑人站在斜坡上則無法進(jìn)行測量。我們所利用的消失點(diǎn)工具，正是因其可以在所制定的平面上進(jìn)行任意垂直平面的創(chuàng)建，若是嫌疑人與所創(chuàng)平面不屬于完全垂直，則無法用消失點(diǎn)工具做出與嫌疑人所在平面，無法進(jìn)行下一步工作。

2 3 利用消失點(diǎn)工具測量身高

由于各種問題如攝像頭的安裝問題，會導(dǎo)致畫面中對嫌疑人傾斜，為了使操作更加合理化，首先利用標(biāo)尺工具將人頭腳相連，再利用圖像-圖象旋轉(zhuǎn)-任意角度-確定，之后將畫面中的人物調(diào)整為垂直于畫面。

①在畫面中確定參照物與犯罪嫌疑人身高的定點(diǎn)。（如圖1）

②利用濾鏡-消失點(diǎn)，打開消失點(diǎn)工具。

③觀察圖片，尋找犯罪嫌疑人與其身高參照物所處的同一平面，將地面的情況放大，有助于平行四邊形四個點(diǎn)的定位。利用消失點(diǎn)工具左側(cè)的創(chuàng)建平面工具，在同一平面上建立平行四邊形。（如圖2）

④移動創(chuàng)建的平面，使其左上角經(jīng)過參照物的底點(diǎn)，使其右下角經(jīng)過犯罪嫌疑人重心。

⑤選擇創(chuàng)建平面，從上邊拉出垂直于地面且與參照物同一的平面，使創(chuàng)建的新平面頂端經(jīng)過參照物的頂端。繼續(xù)創(chuàng)建平面，從右邊拉出與地面垂直且與犯罪嫌疑人同一的平面，使創(chuàng)建的平面經(jīng)過犯罪嫌疑人頂點(diǎn)。

（如圖3）

⑥利用標(biāo)尺工具，測量出同一平面內(nèi)犯罪嫌疑人的身高與參照物的高度。（如圖4）

⑦利用現(xiàn)實(shí)中欄桿的高度，與畫面中參照物與犯罪嫌疑人的高度。利用公式，計(jì)算出犯罪嫌疑人的真實(shí)身高。

3 誤差分析

3 1 監(jiān)控畫面質(zhì)量各不相同

從精確測量的角度而言，畫面的質(zhì)量和像素水平對測量的精度有直接的影響，從目前的情況來看，由于設(shè)備本身分辨率、數(shù)據(jù)壓縮、系統(tǒng)維護(hù)、天氣條件等多種因素的影響，視頻監(jiān)控的像素水平都不是很高，這對測量犯罪嫌疑人身高有這一定的影響。

利用所拍攝照片，研究畫面中人物身高所占畫面長度的像素比與身高測量相對誤差之間關(guān)系，得出數(shù)據(jù)。

為了深入探究相對誤差與身高像素之間的關(guān)系，將拍攝角度進(jìn)行改變，分別在0度、30度、45度的角度下按照相同方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到誤差數(shù)據(jù)。

根據(jù)身高像素和相對誤差，繪制散點(diǎn)圖并擬合指數(shù)曲線。繪制如下圖：

0°拍攝的散點(diǎn)圖并擬合指數(shù)曲線y=0 1007e-0 002x，橫坐標(biāo)為身高像素，縱坐標(biāo)為相對誤差。（如圖5）

30°拍攝的散點(diǎn)圖并擬合指數(shù)曲線y=0 14e-0 002x，橫坐標(biāo)為身高像素，縱坐標(biāo)為相對誤差。（如圖6） 45°拍攝的散點(diǎn)圖并擬合指數(shù)曲線y=0 15e-0 002x，橫坐標(biāo)為身高像素，縱坐標(biāo)為相對誤差。（如圖7）

根據(jù)指數(shù)曲線擬合情況，可以得到0°、30°、45°拍攝的圖像的像素和測量身高的相對誤差之間的關(guān)系。0°、30°、45°分別得到三個指數(shù)方程，可以發(fā)現(xiàn)，函數(shù)的截距系數(shù)依次增大，表明隨著拍攝角度的增加，測量的相對誤差是增大的。

3 2 攝像頭安裝的位置和參數(shù)各不相同

無論是對固定目標(biāo)的測量還是對移動目標(biāo)的測量，被測視頻的角度拍攝的角度和方向?qū)δ繕?biāo)測量都有影響。根據(jù)透視學(xué)的原理，相機(jī)攝取的畫面有平視圖、斜俯視圖和斜仰視圖三種基本方式。一般而言，相機(jī)所攝取的畫面多為平視，而監(jiān)控?cái)z像頭則大多是俯視。從測量上講，除了平視的狀態(tài)以外，其他情況下畫面中目標(biāo)的透視比例變化越大，越容易產(chǎn)生誤差，所以，在被測視頻中，監(jiān)控的俯角不宜過大，否則造成過大誤差，對測量產(chǎn)生過大影響。當(dāng)然，畫面的變形是影響測量的另一個不可忽視的因素，變形的產(chǎn)生一方面取決于攝像鏡頭的焦距，另一方面取決于物距。焦距短，拍攝的范圍大，但目標(biāo)距離太近，容易產(chǎn)生較大的夸張型透視變形，影響測量的準(zhǔn)確度。

3 3 犯罪嫌疑人身高的影響因素較多

在視頻偵查過程中，截取犯罪嫌疑人存在的畫面很多，通過視頻偵查技術(shù)獲取犯罪嫌疑人的身高數(shù)據(jù)也是日常偵察過程中的重要工作。但是，在日常的視頻畫面中很少存在犯罪嫌疑人自然站立的情況，我們測量的身高往往是犯罪嫌疑人的“姿態(tài)身高”，而姿態(tài)身高與自然站立的身高差也因人而異。并且，除了姿態(tài)對人身高存在較大的影響之外，不同職業(yè)、性別、年齡的人一天之內(nèi)的身高也存在差異。

3 4 畫面取點(diǎn)誤差

無論是在參照物上還是在犯罪嫌疑人上，選點(diǎn)、取點(diǎn)對于測量誤差有著直接的影響。在不同的拍攝場景和角度下，犯罪嫌疑人的頭上如何選點(diǎn)，腳在地面上的選點(diǎn)，都是憑借著公安人員自身的經(jīng)驗(yàn)來判斷，犯罪嫌疑人的發(fā)型會影響定點(diǎn)的判斷，犯罪嫌疑人的站姿會影響重心的判斷，所以選取測量點(diǎn)對最終的測量結(jié)果有重要影響，會因此產(chǎn)生取點(diǎn)誤差，此類誤差的定量工作還需進(jìn)一步研究。

4 總結(jié)

本文通過利用Photoshop中的消失點(diǎn)軟件有效地測量圖像中犯罪嫌疑人的身高信息，為公安工作在視頻偵查方面提供便利有效的解決方案。我們小組通過不同站位的照片拍攝，模擬視頻監(jiān)控中的畫面，進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)以及對所拍攝照片進(jìn)行計(jì)算分析，最終得出一定的結(jié)論。在實(shí)驗(yàn)中我們對于圖像測量中一些基本的干擾因素暫且不考慮，如圖像中嫌疑人身高的定點(diǎn)是憑借我們自身的經(jīng)驗(yàn)，而這會影響測量的準(zhǔn)確度等。我們組對于Photoshop軟件中的消失點(diǎn)工具利弊進(jìn)行充分研究，熟悉其在照片測量方面的操作步驟，綜合所得到的數(shù)據(jù)，得出Photoshop軟件中消失點(diǎn)工具的可操作條件，以及將其操作步驟進(jìn)行詳細(xì)講解，在實(shí)際操作中要結(jié)合圖片的辨析度、人員與環(huán)境的關(guān)系等各方面進(jìn)行綜合考慮，才能更加合理有效地利用該軟件。

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