浅析光场成像技术在刑事影像中的应用

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பைடு நூலகம்
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科 技 论 坛
浅析光场成像技术在刑事影像中的应用
夏军锋 ’ 王明广 王 正 。
（ １ 、 江 苏省淮安 市公 安局 ． ｚ － ＆ Ｎ 区分局 ， 江苏 淮安 ２ ２ ３ ０ ０ ０ ２ 、 江 苏省 淮安 市公安 局物 证鉴 定所 ， 江苏 淮安 ２ ２ ３ ０ ０ ０
３ 、 江 苏省 淮安 市公安 局 淮 阴分 局 ， 江 苏 淮安 ２ ２ ３ ３ ０ ０ ）
摘 要： 结合实际 ， 针对光场成像技术在刑事影像 中的应 用进行 了论述 。 关键词 ： 光场 ； 光场成像 ； 刑事 照相
２ ０ １ ２年 ２月 ， 有着 “ 先 拍 照后 对 焦 ” 功 能 的 全 球 首 款 光 场 相 机 痕迹物证照相因为需要 独特的打光方 向 ， 同时要尽 量避免环境 在美 国发 布并上市 ， 这种相机改变 了传 统的照相模式 ， 让操 作者无 光 的影 响， 往往需要在较 暗环境甚至于全黑环境下进行 ， 同时为 了 尽量降低影像 的颗粒感 ， 相机 的感光 需关注拍照动作本身 ， 而更多的是去关注所要拍摄的 内容 。由于光 保证细微痕迹物 证的清晰度 ， 场相机无需在拍照前对 焦 ， 而是在拍照后调焦 ， 所 以快 门立即响应 ， 度不能设 置过 高 ， 最终的选择是牺牲快 门速度 。虽然使用三脚架进 让抓拍更有意义和成功率。 并且这种相机在低光及影像高速移动 的 行长时 间曝光 ， 能够基本 保证所摄痕迹物证 图像 的清晰度 ， 但给操 情况下 ， 仍 能准确对焦拍 出清晰照片。 因为拥有诸多新颖 的特性 ， 美 作人员增加了工作量 的同时 ， 也放大了照相失败 的几率 。 由于光场相机记录 了更多维度的现场光线辐射信息 ， 使后期操 国Ｉ Ｔ网站 Ｐ Ｃ Ｗｏ ｒ ｌ ｄ 评选其 为 ２ ０ １ ２ 年最具创新 的 ９款产品之一。 １概 念 作者能够从容面对较大光差环境下的现场环境 ， 按照所需要反映物 光场实质上就是空间中所有 光线 光辐射函数的总体 ， 光线携带 体 的信息 ， 重新选择曝光强度 ， 动态调整影像明暗和对 比度 ， 合成高 二维位置信息和二维方向信 息在光场 中传递 。 光场成像通 过记 录光 动 态 范 围 照 片 ， 提供 更 多 的 动 态 范 围和 图像 细 节 ， 能够更 好的反映 辐射在传播过程 中的四维位 置和方向的信 息 ， 相 比只记 录二维 的传 出真实环境中的视觉效果 ， 从 而能够较 为完整 的展现 出被摄物体 的 统成像 方式多 出 ２ 个 自由维度 ， 因而在图像重建过 程中 ， 能够获得 影像信息。 更加丰富 的图像信息。光场相机 利用光场成像 技术 ， 通过在 主透镜 ２ ． ４特殊 情 况 的像面处放置针孔面阵列 ， 从而使原像 面处 的光辐射按角度进行重 在三维场景 中充满 了物体表面发 出或反射 的光线 ， 这些光线携 分布后记录在光探测器上 ， 避免 了角度信息的丢失 。 带着三 维场景中物体 的信息 ，通过 数字重建影像能有 效的排除干 随着 电子计算机技术 、 光 电技术及器件 的飞速发展 以及光场理 扰 ， 只选择我们需要 的光线来 重建影像 ， 比如 ： 论研究 的进一步深化 ， 光场成像技术也逐渐 向着集成化 、 实用化 、 多 水 中痕迹物证 的拍照 固定一直是个难题 ， 因为水面对光 的散射 元化方 向发展， 并正逐步应用到各技术领 域。 和折射 ， 难 以取得 良好的拍摄效果 ， 无法展现被摄痕迹的细节特征 。 ２ 特 点及 应 用 传统 的做法是 ， 用注射器小心 的抽干痕迹 物证 上层 的水 ， 然后进行 传统 相机虽然采用 了非球 面镜头 、 多点对焦等 新技术 ， 但是并 拍 摄 。这 种 方 法 不 仅会 一 定 程 度 上 破 坏 痕 迹 原 有 的 形 态 ， 而且 水 抽 不能超越透镜成像 的原理限制。 传统照相 只是截取 了光场 中所摄物 干后痕迹物证表面的大量棱角对光线 的散射反而会加强 ， 造成新 的 体焦点所在平面一定景深范围 内光场信息 ， 相对 于整个光 场其 占比 干扰源 。运用光场成像技术 ， 有选择性 的对 拍摄 的痕迹物证进行动 极其微小 。相对于传统照相 ， 光场成像有着以下优势 ： 态重构 ， 可以轻松 的排除干扰 ， 得到清晰影像 。 ２ ． １ 全焦点 、 超 景 深 ２ ． ５操作 简便 所特有 的“ 先拍 照后对焦 ” 功能 ， 使操作 者能够通 过数 字重聚焦 由于光场成像 技术的优势 ， 操作 过程 中， 操作者无需 考虑对 焦 技术 ， 后期 按照需要 随意选择所摄物体 图像 的焦点 ， 从 而从根本 上 点 （ 面） 、 景深 、 曝光 、 视角等参数 ， 只需要关 注被摄 物体本身 以及 想 解决 了传统照 片的失焦等问题 。同时 由于能够“ 自由” 选择焦点 ， 可 通 过照片反映 出的信 息 ， 将专业操作 置于后期 处理 ， 便于在基层 一 以通 过图像处理软件轻易的合成超景深照片 ， 更好 的反映较大纵深 线进行较大强度的案件现场影像采集 。相 比于单反相机 、 微单 相机 方 向 的痕 迹 影 像 。 等传统相机 ， 光场相机 的操作更 为简便 ， 无需对操 作者进行照 相专 对痕迹物证进行有损处理显现前 ， 若 能使用 光场相机对可能有 业技能 的深度培训。 ３ 扩 展 应 用 潜在痕迹物证 的物品进行光场拍 照 、 整体 固定 ， 能够有效避免 因无 法判定潜 在痕迹无痕确切位置而使用传统相机拍照导致 的失焦 、 景 随着 电子元器件 的集成 化程度 和加工精度越来 越高 ， 以及 光场 深不够 、 曝光不准的缺陷。 成 像 技 术 理 论 的深 入 研 究 ， 光 场 成像 正 逐 步 渗 透 到 航 空 拍 摄 、 动 画 显微镜景深太小一直是微量物证检验工作 中无法逾越 的障碍 ， 渲染 、 安全监视 、 科学仪器 、 摄影传媒 、 立体显示 等各个领域 。 如基于 虽然能够运用分 段多层叠加技术 合成大景深照 片 ，因为是分 段合 光 场的合成孔径成像 技术 ， 模拟 了动物的“ 复眼” ， 可以穿过一些 常 成， 并不是从根本上解决 了显 微镜 超景深的难题 。若 能将光场成像 见的障碍物 ， 拍摄障碍物后方被遮挡 目标 的图像 ， 比如刑事案件 中 技术与显微技术 融合 ， 一次拍摄细微痕迹 物证的光场 图像 ， 并 运用 对人群 中的监视对象进行无 盲点追踪 、 获取隐藏于遮挡物后嫌疑人 数字多重 聚焦技 术 ， 就可以得到连续焦点 （ 面） 的超景深 显微 图像 ， 员 的影 像 等 。 可 以有效避免分层合成 时拼接部位模糊 的现象 ， 为细微物证的检验 参 考文 献 提供高水准的照片。 【 １ 】 聂云峰 ， 相 里斌 ， 周志 良． 光场成像技 术进展 Ｉ Ｊ 】 ． 中国科 学院研 究生 ２ ． ２多视角 、 ３ Ｄ影像 院 学报 ， ２ ０ １ １ ， ２ ８ （ ５ ） ： ５ ６ ３ — ５ ７ ２ ． 现场痕迹 物证遗 留部位千差万别 ，往往无法进行垂 直拍摄 ， 而 『 ２ １ 徐 茵． 集 成 成像 三 维 显 示 光 场 转 换 与 重 构 方 法 研 究 『 Ｄ ］ ． 西安 ： 西安 光场相机拍摄 的照片可 以在一定范 围内变换视 角 ， 方便得到相对垂 电子 科技 大 学 ， ２ ０ １ ３ ． 直的痕迹物证 影像 。进一步扩展 ， 还可 以运用多视角拍摄 的光场照 『 ３ １ 沈建 苗． Ｌ ｙ ｔ ｒ ｏ光 场相机抢 先体验 『 Ｊ １ ． 微 电脑世界 ， ２ ０ １ １ （ １ １ ） ： １ ４ １ — ４２． 片， 通过光场数据 的数字重建合成 ３ Ｄ全息影像 ， 更加 逼真反映现场 １ 整体状况。 『 ４ ］ 周志 良． 光场成像技术研 究ｆ Ｄ ］ ． 北京 ： 中国科技 大学， ２ ０ １ ２ ． 随着城市化进 程的不断深化 ， 城市建设 日新月异 ， 案件 现场不 【 ５ 】 周文晖 ， 林 丽莉 ． Ｌ ｙ ｔ ｒ ｏ相 机 的 光 场 图像 校 正 与 重 对 焦 方 法 ［ Ｊ ］ ． 中国 可能得 以长久保存 ， 那么将一些久侦不破 的案件运用光场相机构建 图象图形学报 ， ２ ０ １ ４ ， １ ９ ｆ ７ ） ： １ ０ ０ ６ — ０ １ １ ． 案件现场完整的光场影像档 案就显得非常必要 。 侦技人员可以通过 【 ６ １ Ｙ － 明广 ， 陈勇， 刘 明． 浅谈 刑事技 术与 ３ Ｄ打 印技 术［ Ｊ ］ ． 黑龙 江科技 调取全光场影像档案 ， 多层次 、 多角度 反复研究案件 ， 并能够根据需 信 息 ， ２ ０ １ ４ （ ２ ６ ） ： ９ ５ ． 要截取出有价值影 像线 索。 ｆ ７ １ 吉继宏 ， 王明广． 高 动 态 光 照 渲 染 技 术 运 用 一例 ［ Ｊ ］ ． 黑 龙 江科 技 信 ２ ． ３高 动 态 范 围 图像 息， ２ ０ １ ２ （ ２ ６ ） ： ８ ２ ．