內(nèi)容摘要：數(shù)字圖像處理在刑偵技術(shù)工作中的應(yīng)用是刑事技術(shù)領(lǐng)域的一場革命，將計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理技術(shù)融入傳統(tǒng)的刑偵技術(shù)工作中是必然的趨勢，它將為現(xiàn)代刑偵工作帶來新的發(fā)展機(jī)遇。文章就數(shù)字圖像處理技術(shù)的概念、主要研究內(nèi)容、在刑偵技術(shù)工作中的優(yōu)越性及具體應(yīng)用等作了較為詳細(xì)的介紹。

關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像處理；內(nèi)容；應(yīng)用

20世紀(jì)80年代，圖像處理技術(shù)已逐步涉及人們工作生活的各個(gè)方面。數(shù)字圖像處理在刑偵技術(shù)工作中的應(yīng)用是刑事技術(shù)領(lǐng)域的一場革命。隨著計(jì)算機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、掃描儀和激光打印機(jī)等數(shù)字化產(chǎn)品的普及應(yīng)用，傳統(tǒng)的膠片照相、暗房技術(shù)、光學(xué)比對及檔案管理等已不能滿足現(xiàn)代刑偵工作的需要，將計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理技術(shù)融入傳統(tǒng)的刑偵技術(shù)工作中是必然的趨勢，它將為現(xiàn)代刑偵工作帶來新的發(fā)展機(jī)遇。

一、數(shù)字圖像處理的概念

所謂圖像是指實(shí)際景物在二維平面的光學(xué)投影，可有明暗和彩色之變化，在計(jì)算機(jī)中表現(xiàn)為一個(gè)矩陣。它包括可見光圖像、不可見物理圖像和數(shù)學(xué)圖像三種。可見光圖像是指在可見光 (波長為350-780nm)的范圍內(nèi)，人眼能夠直接觀察并易于感知的一類最重要、最基本的圖像，如:黑白、彩色照片、繪畫、文字資料、熒屏圖像等；不可見物理圖像是指人眼不可感知的電磁波場、引力場、聲波場、溫度場等物理現(xiàn)象的強(qiáng)度、密度等特征量在空間上形成的某種分布狀態(tài)，如紅外線、紫外線、X光圖像、超聲波、核磁共振等圖像。不可見物理圖像通?？梢圆捎媚撤N換能措施，使之轉(zhuǎn)換成為可見光圖像，從而被人們所利用；數(shù)學(xué)圖像是指用數(shù)學(xué)函數(shù)或數(shù)學(xué)方法來表述的抽象圖像，它不具有所代表物體的直觀形象，是人們根據(jù)客觀存在的物體建立的某種數(shù)學(xué)函數(shù)或有序的數(shù)字代碼集。

圖像處理是指按特定的目標(biāo)，使用一定的技術(shù)設(shè)備和方法，對上述圖像進(jìn)行的“加工” 和“改造”，從而使原圖像更加清晰、完美或從原圖像中提取某些人眼不易感知的信息供人們利用。早期的圖像處理是用光學(xué)、化學(xué)、電學(xué)等方法和相應(yīng)設(shè)備，直接對原圖像進(jìn)行的加工和處理，稱之為模擬圖像處理，如在暗房中進(jìn)行的放大和底片加工、光學(xué)圖像處理等。隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)圖像處理，又稱數(shù)字圖像處理 (Digital Image Processing)，它是指將圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并利用計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行去除噪聲、增強(qiáng)、復(fù)原、分割、特征提取、圖像重建等處理的理論、方法和技術(shù)。其處理的對象是數(shù)字圖像，模擬圖像必須經(jīng)過離散化，得到用數(shù)字表示的圖像后，才能為計(jì)算機(jī)接受和處理。

二、數(shù)字圖像處理研究的主要內(nèi)容

（一）圖像的數(shù)字化。圖像的數(shù)字化是指將模擬圖像經(jīng)過離散化之后，得到用數(shù)字表示的圖像。主要包括圖像的采樣與量化。采樣是將在空間上連續(xù)分布的圖像轉(zhuǎn)換成為離散的采樣點(diǎn)集的操作。量化是將各個(gè)采樣點(diǎn)所含的明暗信息離散化后，用數(shù)字來表示。

（二）圖像的增強(qiáng)。圖像增強(qiáng)是通過去除噪聲和干擾來加強(qiáng)圖像的有用信息，從而提高圖像的使用價(jià)值。它可以改善人眼對原始圖像的視覺效果，使觀察者從中獲得更加清晰、便于理解的信息。如強(qiáng)化圖像高頻分量，可使圖像中物體輪廓清晰，細(xì)節(jié)明顯；強(qiáng)化低頻分量可減少圖像中的噪聲影響。

（三）圖像的復(fù)原。圖像的復(fù)原是把退化、模糊了的圖像進(jìn)行復(fù)原。造成圖像模糊的原因有很多，常見的有運(yùn)動模糊、離焦模糊等。

（四）圖像的分割與特征提取。圖像的分割是將圖像中的邊緣、部分區(qū)域等有意義的特征部分提取出來，是進(jìn)一步進(jìn)行圖像識別和分析的基礎(chǔ)。圖像的特征提取包括圖像中的形狀特征、 紋理特征、 顏色特征等。

（五）圖像的變換。由于圖像陣列很大，直接在空間域中進(jìn)行處理，涉及的計(jì)算量很大。 因此，在圖像處理中常采用傅立葉變換、離散余弦變換等間接處理技術(shù)，將空間域的處理轉(zhuǎn)換為變換域處理。如傅立葉變換可在頻域中進(jìn)行數(shù)字濾波處理。

（六）圖像的編碼壓縮。圖像的編碼壓縮可以減少描述圖像的數(shù)據(jù)量，從而節(jié)省圖像傳輸和處理的時(shí)間，并減小所占用的存儲器的容量。

（七）圖像的分析。圖像的分析是對圖像中的不同對象進(jìn)行分割分類、識別、描述和解釋。

三、數(shù)字圖像處理在刑偵技術(shù)工作中的優(yōu)越性

（一）具有良好的再現(xiàn)性，利于存貯、傳輸和復(fù)制。

傳統(tǒng)的模擬圖像處理，常因圖像的存儲、傳輸和復(fù)制等過程而導(dǎo)致圖像的質(zhì)量降低。而在數(shù)字圖像處理中，只要圖像在數(shù)字化時(shí)能準(zhǔn)確地表現(xiàn)原稿，則在圖像的存儲、傳輸和復(fù)制等過程中將始終能保持原圖像的再現(xiàn)。照片信息數(shù)字化，可以保證刑事物證照片高速無損地傳輸，提高時(shí)效性。借助公安內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，數(shù)字化的刑事物證照片還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，最大限度地提高了刑偵部門的快速反應(yīng)能力。

（二）系統(tǒng)功能強(qiáng)大，實(shí)用性強(qiáng)。

首先，數(shù)字圖像處理對各類物證的識別、比對、重疊指紋的分離、物證的測量、標(biāo)注等諸多方面都體現(xiàn)了傳統(tǒng)方法所不可比擬的優(yōu)勢。其次，數(shù)字掃描技術(shù)用于對照片進(jìn)行保存和管理，既能以低消耗的數(shù)字圖像庫代替照片實(shí)物庫，又能長期保證照片的質(zhì)量，同時(shí)方便對照片的調(diào)用和傳輸。此外，系統(tǒng)還具有先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫文檔管理功能,可分門別類地對所有圖像及相關(guān)信息進(jìn)行管理，查尋時(shí)省時(shí)省力。

（三）適用面廣，對各種來源的圖像均適用。

圖像可以來自多種信息源，它可以是可見光圖像，也可以是不可見的物理圖像。這些圖像只要被轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼形式后，均是由二維數(shù)組表示的灰度圖像組合而成，故只要針對不同的圖像信息源，采取相應(yīng)的圖像信息采集方法，對各種來源的圖像均可進(jìn)行數(shù)字圖像處理。

（四）具有很強(qiáng)的處理靈活性。

圖像的光學(xué)處理只能進(jìn)行線性運(yùn)算，這就極大地限制了光學(xué)圖像處理能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。而數(shù)字圖像處理不僅能完成線性運(yùn)算，而且還能實(shí)現(xiàn)非線性處理，即凡是可以用數(shù)學(xué)公式或邏輯關(guān)系來表達(dá)的一切運(yùn)算均可用數(shù)字圖像處理實(shí)現(xiàn)，這就使我們對圖像的處理具有了很強(qiáng)的靈活性。數(shù)字圖像處理對傳統(tǒng)暗房操作所不能解決的運(yùn)動模糊、聚焦模糊等均有很好的解決辦法，這一點(diǎn)在刑偵工作中發(fā)揮了很大作用。

四、數(shù)字圖像處理在刑偵技術(shù)工作中的應(yīng)用

由于受現(xiàn)場條件、儀器設(shè)備、勘查人員技術(shù)水平及檔案管理水平等的限制，我們對物證的提取、固定、檢驗(yàn)、存儲及管理等工作采用傳統(tǒng)的方法和手段，致使檢驗(yàn)周期長、檢驗(yàn)難度大、成功率低、結(jié)論的準(zhǔn)確度低、檔案管理及查詢難，且費(fèi)力耗財(cái)，傳統(tǒng)的技術(shù)手段和管理方法已不能滿足現(xiàn)代刑偵工作的需要。為了提高工作效率，減少人、財(cái)、物的消耗，我們在刑偵技術(shù)工作中引入了數(shù)字圖像處理，從而使刑偵技術(shù)工作上升到一個(gè)新臺階。

（一）在圖像采集和處理中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的圖像采集是使用膠片照相的方法，需要經(jīng)歷拍照、沖洗和印放三個(gè)階段。使用時(shí)不僅周期長，而且在任何一個(gè)階段出現(xiàn)問題時(shí)，均會產(chǎn)生廢片，給檢驗(yàn)工作帶來無法挽回的損失。而在計(jì)算機(jī)圖像處理中，圖像的實(shí)質(zhì)是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的集合，需要借助數(shù)碼相機(jī)、掃描儀等來實(shí)現(xiàn)對圖像的采集。采集時(shí)不但可以觀察拍照效果，而且能直觀地看到對圖像的處理結(jié)果，可以隨意進(jìn)行修改，不易出現(xiàn)廢片，節(jié)約了人力、降低了成本。

（二）在圖像增強(qiáng)中的應(yīng)用

在檢驗(yàn)過程中，需要突出某些有用信息，抑制或消除一些無用的信息，以提高圖像的使用價(jià)值，即圖像的增強(qiáng)。如刑事案件現(xiàn)場遺留在有花紋背景上的手印、足跡及其他痕跡物證等，為便于鑒定，需要去除背景花紋的干擾。又如將紅色的印章印文與黑色字跡進(jìn)行分離，以便分別對印章印文和文字進(jìn)行檢驗(yàn)。圖像增強(qiáng)的主要技術(shù)方式有：1、提高對比度，即將原圖像的每一像素的灰度值重新進(jìn)行分度，使其亮度的動態(tài)范圍予以擴(kuò)展，以達(dá)到改善或提高視覺效果的一種圖像處理方法；2、彩色調(diào)整，即通過改變原圖像的顏色分布，獲得多種視覺效果，可以突出需要的信息，達(dá)到圖像增強(qiáng)的目的；3、圖像的平滑，即抑制噪聲、消除干擾，改善圖像質(zhì)量的處理技術(shù)；4、圖像的銳化，即邊緣增強(qiáng)，增強(qiáng)邊緣可以增加圖像的清晰度；5、圖像的偽彩色增強(qiáng)，是將黑白灰度圖像中不同灰度值的像素，用人為規(guī)定的不同的彩色來表示，以提高識別率的增強(qiáng)處理方法。

（三）在模糊圖像處理中的應(yīng)用

在實(shí)際案件的調(diào)查取證過程中，偵查部門通常采用照相和錄像等手段記錄、固定與犯罪有關(guān)的客體影像。這些影像在形成和傳輸過程中，由于受成像設(shè)備、現(xiàn)場條件及人為因素等的影響，直接導(dǎo)致了影像質(zhì)量的降低，形成了模糊圖像。常見的模糊圖像有：非正確曝光退化的圖像,即由于拍照中曝光控制不當(dāng)，產(chǎn)生曝光不足或曝光過度現(xiàn)象;散焦模糊圖像，即由于攝影、攝像系統(tǒng)的實(shí)際孔徑大小有限或存在較嚴(yán)重的光的衍射效應(yīng)，使景物的光點(diǎn)在成像面上成為“圓斑”，形成散焦模糊圖像；運(yùn)動模糊圖像,即由于拍攝曝光期間照相機(jī)或攝影機(jī)與被拍影物體間有相對運(yùn)動而形成的模糊圖像；噪聲干擾模糊圖像，即成像過程中成像系統(tǒng)夾入了噪聲，隨機(jī)地附加在圖像上形成所謂的噪聲；離焦模糊圖像，即調(diào)焦過程中，調(diào)焦不實(shí)，使照片中的被攝主體形象模糊不清，形成離焦模糊圖像。傳統(tǒng)技術(shù)對這些模糊圖像進(jìn)行處理過程復(fù)雜、難度大。應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖像處理中的圖像平滑、銳化、濾波及數(shù)學(xué)運(yùn)算等技術(shù)，不僅可提高模糊圖像的清晰度，而且快捷、方便、效果明顯。

（四）在矯正幾何變形圖像中的應(yīng)用

現(xiàn)場物證是附著于各種不同客體之上的，由于客體形狀的不同，拍攝固定時(shí)對物證特征的距離、相互關(guān)系等造    成很大的影響。傳統(tǒng)的技術(shù)方法很難對變形物證進(jìn)行處理，采用數(shù)字圖像處理方法不僅處理速度快，且效果明顯。計(jì)算機(jī)圖像處理很容易實(shí)現(xiàn)對數(shù)字圖像的放大、縮小及旋轉(zhuǎn)，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)對魚眼、柱面及球面等變形圖像的校正處理。

（五）在圖像標(biāo)注、測量中的應(yīng)用

標(biāo)注和測量是痕跡、文件檢驗(yàn)中經(jīng)常使用的比對檢驗(yàn)的重要手段之一。傳統(tǒng)的標(biāo)注和測量由人工利用直尺在物證照片或復(fù)印件上標(biāo)劃完成，其操作復(fù)雜、工作量大且易出現(xiàn)誤差。計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)具有多種標(biāo)注方式，標(biāo)注完成后，計(jì)算機(jī)可對各標(biāo)注點(diǎn)間的距離和角度進(jìn)行測量，且測量結(jié)果精確，不受圖像放縮比例的影響，使標(biāo)注和測量變得簡易、直觀。同時(shí)計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)還可完成檢材與樣本的拼接和重疊比對，使印章印文檢驗(yàn)、人相檢驗(yàn)、工具痕跡比對等更易操作。

（六）在檔案管理中的應(yīng)用

以往偵查人員在勘查現(xiàn)場及調(diào)查取證結(jié)束后，要花費(fèi)大量的時(shí)間整理筆錄及填寫各種表格，同時(shí)還要對各類痕跡物證進(jìn)行拍照、暗房沖洗、比對鑒別及存檔等，即費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，這使偵查人員始終處于高強(qiáng)度的工作狀態(tài)下。數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用，改變了偵查人員原有的繁瑣工作模式，勘查人員可利用電腦，借助于圖像處理系統(tǒng)、指紋自動識別系統(tǒng)、足跡查詢系統(tǒng)、法醫(yī)工作管理系統(tǒng)及人相識別系統(tǒng)等，完成對案件信息的查詢、傳報(bào)和對各類痕跡物證的處理、存檔等工作。

五、應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)值得注意的問題

（一）應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)需要有一定的前提條件。

通過對原始圖像進(jìn)行處理，達(dá)到將肉眼不可識別的信息變?yōu)榭梢宰R別的信息。在此過程中原始圖像所包含的內(nèi)容是十分關(guān)鍵的，系統(tǒng)可以對原圖像中隱含的信息進(jìn)行處理，但不能無中生有，從沒有信息的圖像中產(chǎn)生信息是不可能做到的。

（二）應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)必須以相應(yīng)的配套設(shè)施作保證。

相關(guān)器材配套齊全是數(shù)字圖像處理技術(shù)發(fā)揮作用的前提。任何一種技術(shù)的應(yīng)用必須有其相應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用也依賴于相關(guān)數(shù)字化設(shè)備的配套使用。由于目前數(shù)字化設(shè)備種類較多、性能差別較大，選用時(shí)應(yīng)注意其相互間的功能搭配。數(shù)碼照相機(jī)的選擇重點(diǎn)應(yīng)放在CCD與相機(jī)鏡頭上；在視頻圖像處理上，應(yīng)注重錄像機(jī)的普適性和視頻捕獲卡的非壓縮性；在其他數(shù)字設(shè)備的選擇上，應(yīng)注意設(shè)備的分辨率，分辨率并非越高越好，如底片掃描儀的分辨率達(dá)到2700DPI已經(jīng)足夠，再高的分辨率就會產(chǎn)生更多的劃痕。

（三）應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)要注意法律規(guī)范問題。

數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了刑偵技術(shù)工作的全數(shù)字化飛躍。它在給刑偵技術(shù)工作帶來方便的同時(shí)，其自身也存著“ 可修改性”的缺陷。因此，在應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)時(shí)，要注意進(jìn)行證據(jù)的保全。國家應(yīng)制定相關(guān)的法律法規(guī)具體規(guī)定數(shù)字圖像處理的研究對象、適用范圍、應(yīng)用程序方面的法律規(guī)范和技術(shù)要求等，以保證其在刑偵技術(shù)工作中的健康發(fā)展。