引用本文
周鸣, 李珂, 戴建宇, 李峰. 符合最新标准的刑事数码照片后期处理技术[J]. 刑事技术,2016,41(4): 296-298
ZHOU Ming, LI Ke, DAI Jianyu, LI Feng. Adaptability of Forensic Digital Image Processing Techniques to the New National Standard[J]. Forensic Science and Technology,2016,41(4): 296-298  
Permissions
Copyright©2016, 《刑事技术》编辑部
《刑事技术》编辑部
符合最新标准的刑事数码照片后期处理技术
周鸣1, 李珂1, 戴建宇1, 李峰2,*
1.武汉市公安局江岸区分局刑事侦查大队,武汉430014
2.美国乔治华盛顿大学,美国华盛顿特区 20052
* 通讯作者：李峰（1983—）男,湖北武汉人,硕士,法医师,研究方向为刑事技术和病理学。E-mail:469866759@qq.compl

作者简介：周鸣（1981—）男,湖北武汉人,学士,助理工程师,研究方向为声像资料检验鉴定及刑事案件现场勘查。E-mail:1085054235@qq.com

摘要

目的 2012年,国家颁布了《法庭科学数字影像技术规则》对现场数码照片进行标准化规范,同时对数码照片的后期处理提出了具体要求。新标准规定了“无本质变化”和“重复实现”两个限制性条款,本文按此两条款对标准设立前的刑事照片处理方法作验证,以研判这些方法是否能在新标准下继续使用。方法 选4张原始图片,进行图片旋转和合并的处理操作。将处理后图片和其原始图片作对比,评判是否有“本质变化”发生和“重复实现”。结果 在任何非90 °及其倍数的图像旋转中,图像发生了轻微但累积性的“本质变化”;合并图片的操作也难以完全“重复实现”。结论 根据新标准,结合本研究得出图片进行90 °及其整数倍数的旋转操作仍然适用,而非90 °及其倍数的旋转以及合并图片的操作可能不再适用。

关键词: 数字图像处理; 本质变化; 重复实现
中图分类号:DF793.2 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2016)04-0296-03 doi: 10.16467/j.1008-3650.2016.04.010
Adaptability of Forensic Digital Image Processing Techniques to the New National Standard
ZHOU Ming1, LI Ke1, DAI Jianyu1, LI Feng2,*
1. Criminal Detective Division, Jiang’an Branch of Wuhan Public Security Bureau, Wuhan 430014, China
2. MFS, George Washington University, Washington D. C. 20052, USA
Abstract

Objective A new national criterion, the technical standard of forensic digital image, was issued in 2012 to regulate the manipulations of forensic digital photography in China. Since there were many methods for digital image processing before, thus, whether these methods can still meet the new standard becomes an urgent problem. Two criteria for forensic digital image processing were proposed in the new standard, “no fundamental alteration” and the “repeatable”. Here two existing processing manipulations were verified on whether they are in accordance with the new standard.Methods Four original photos were selected to receive rotating and coalescing processing. Through comparison of such processed photo with its original one, whether the manipulation is of “fundamental alteration” and “repeatable” was evaluated.Results The rotation by any degrees of neither 90o nor its multiples can indeed generate “fundamentat alteration”, albeit slight yet accumulative. As for the “repeatable”, the coalescing manipulation cannot be repeated in the exactly same way, either.Conclusion According to the new standard, the image rotation by any degrees of neither 90o nor its multiples becomes inappropriate. However, the rotation of both 90o and its multiples is still adaptable. Nevertheless, the images coalescing is not ever recommended since it cannot be really “repeated” exactly the same way.

Keyword: forensic digital image processing; fundamental alteration; repeatable processing

刑事影像证据通常分为三类, 即照片、数字扫描图像和录像证据[1], 其中, 照片最为重要, 是法庭的关键性证据, 其作用包括用于还原现场、人像辨认和物证鉴定等[2]。目前, 数码照相技术已替代传统的胶卷照相技术, 成为主要的照片类证据来源方式[3]。

针对照片类证据的相关法律法规有总体性的要求[4], 2012年设立的GB/T 29350-2012《法庭科学数字影像技术规则》第7.3条规定:“ 应用数字影像制作或处理技术时, 应严格遵循客观真实反映事物本质特征的原则, 不应使原影像所反映的事物特征发生本质变化, 其操作过程可以重复实现, 并要说明所采用的操作环境, 系统平台和技术过程。” [5]

此标准建立前, 对于数码照相证据的后期软件处理, 国内很多学者使用Photoshop软件等各种方法处理数码照片, 可实现辨认人像和数码照片的比对[2, 3, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12]。然而, 新标准特别强调了两点, 即要保持不发生“ 本质变化” 和“ 重复实现” 的处理方式。对此, 本文以这两点为依据检验以前的图像处理方法, 求证这些图像处理方法按新标准是否达到要求。

1 材料与方法

以Photoshop CS5软件测试两种Photoshop的图像处理方法是否在实际操作中使原图像发生“ 本质变化” 以及操作是否可以保持“ 重复实现” 。以4张原始图像为处理材料（图1~图4）, 分别采取图像旋转和合成两种方式对图像进行处理操作。观察处理后图像是否发生了“ 本质变化” 和保持“ 重复实现” 。

图1 未经处理的原始图片Fig.1 Original image

图 2 现场提取指纹Fig.2 Image of a fingerprint picked up at the scene

图 3 大学实验室外景1Fig.3 Photo I of part of a university lab

图4 大学实验室外景2Fig.4 Photo II of part of a university lab

1.1 图像的旋转操作

首先选一张普通彩色图片（图1）, 将其中央36个像素点的颜色作为最初参照（图5）。第一次处理, 先将原图片顺时针旋转90 ° , 再将图像逆时针同度数旋转回原来位置, 对比原始图片和处理后图片中央36个像素点的颜色; 第二次处理, 先将图片顺时针旋转45 ° , 再逆时针旋转45 ° 将图像还原, 对比原始图片和处理后图片中央36个像素点的颜色。选一现场指纹图片（图2）, 观察旋转图片方式是否带来“ 本质变化” 以及是否保持“ 重复实现” 。

图5 经Photoshop放大后图1中央处的36个像素点的颜色Fig.5 36 pixels selected in the center of Fig. 1 amplified with Photoshop

1.2 合成照片的操作

按报道方法[11]对图4中一所大学实验室外景（拍照使用的相机型号为佳能EOS Kiss× 3, 快门优先模式拍摄。靠左照片的具体参数为ISO 100, 光圈f/11, 快门1/50 s, 焦距31 mm; 靠右照片的具体参数为ISO 100, 光圈f/13, 快门1/50 s, 焦距31 mm）进行图像合成操作, 观察该操作是否会对图像带来“ 本质变化” 和是否保持“ 重复实现” 。

2 结 果
2.1 图像的旋转操作

第一次处理, 先将原图片顺时针旋转90 ° , 再将图像逆时针同度数旋转回原来位置时, 对比发现原始图片和处理后图片的中央36个像素点的颜色没有发生变化（提取中央6× 6个像素点比较, 图6）, 同样发现任何90 ° 倍数的旋转中央像素点颜色也不发生变化。

第二次处理, 先将图片顺时针旋转45 ° , 再逆时针旋转45 ° 将图像还原, 对比发现原始图片和处理后图片中央36个像素点的颜色发生了明显改变, 特别在其不同颜色相邻处发生了两种颜色混色的现象, 即临近浅色区域的深色像素点会变淡, 临近深色区域的浅色像素点会变深。如图7所示, 在图像中央的36个像素点中, 所有像素颜色对比的锐利程度均下降, 特别是位于中央的横竖两排像素点, 混色更加明显。在更多次的45 ° 旋转操作后, 混色情况会叠加。这说明旋转45 ° 这种操作给图片带来的效果是不可逆的, 改变了原图像的基本特征。这种非90 °
旋转导致的颜色混色现象有必要用现场指纹图片加以验证, 观察是否改变指纹细节的本质特征。

图6 旋转90˚ 后还原的前后像素点颜色对比Fig.6 Pixel color comparison before and after 90˚ rotation

图7 旋转45˚ 后还原的前后像素点颜色对比Fig.7 Pixel color comparison before and after 45˚ rotation

现场提取的指纹照片接受16次45 ° 的顺时针旋转将图片旋转两周, 然后放大该指纹的核心区。图8左右两部分分别显示原始指纹和旋转操作后指纹的核心区, 可见指纹的核心区在旋转操作后图像锐利程度明显下降, 原本清晰的特征变得模糊, 正如同度数旋转对彩色区块的影响一样, 混色导致了锐利程度下降。从细节上来讲, 在原始指纹核心区左上角的点状特征在本次旋转处理后变得模糊不清, 从而失去了原图片的特征（如图8“ 点” 右侧所示的特征）; 并且核心区靠左的指纹线在原图片没有显示非常好的连续性, 而在旋转操作后整条指纹线发生了疑似连续的改变（如图8“ 不连续” 和“ 连续” 右侧所示）, 增加了原指纹图片本不存在的特征。由于连续的45 ° 旋转操作从整体上降低了整个指纹核心区的质量, 并且改变了原有指纹核心区的特征, 所以这样的操作会影响到鉴定人对于指纹特征的判断。进行16次实验, 非90 ° 的图像旋转使原有的指纹特征发生了“ 本质变化” , 这个变化存在着累积, 旋转次数越多, 改变越明显。显然, 非90 ° 及其倍数的旋转会使图像发生“ 本质变化” , 旋转次数越多改变越多。通常处理指纹证据照片的旋转次数会少于本次实验, 或可能不会使指纹特征产生“ 本质变化” 。但需注意, 任何非90 ° 旋转都会使图片临近的色彩像素发生混色, 如不限制此类操作, 累积次数越多因混色而对图像的质量改变就越显著, 严重时就会像本次实验一样, 增加或者消除原本存在的指纹特征, 可能产生错误的比对结果。所以照片对比认证时, 任何非90 ° 或其倍数的旋转操作均会使照片发生“ 本质变化” , 为新标准所不许。

图8 现场图片指纹核心处和每次45˚ 旋转2周后的指纹核心处对比Fig.8 Pixels changing in the center of Fig.3’ s fingerprint image received without (left) and with (right) 16 consecutive 45˚ clockwise rotations

2.2 合成照片的操作

将图3和图4合成, 重合效果虽比较好（图9）, 但部分地方仍不能完全重合, 例如底部三个窗台, 仔细观察会发现其高低有一定差异。图片合成是不可逆操作, 会覆盖掉一部分原有图片的特征, 不过由于其被遮盖的特征在另一张图片中有保持显示, 所以原则上可说合成图片没有出现改变现场照片的“ 本质变化” 。

严格意义上的“ 重复实现” 还有一点需要满足, 即下一个操作人员根据上一位操作人员的记录能够重复出同样的合成图像, 但是图像合成并不像图像旋转操作一样, 有定量的标准记录, 因为图像的合成仅是一个理论化的操作框架, 并没有一个定量的标准。图像合成操作更多地是依赖操作人员的视觉感受进行, 而由于不同操作人员的视觉感受一般不一致, 不同操作人员所合成的图像也就难以完全一样。即使是同一操作人员的第二次操作, 因没有定量的标准参考, 也难以和第一次的合成效果相同。所以每次合成后的图片均存在一定程度的细微差异。故合成照片的操作过程并不具备严格意义上的“ 重复实现” 。

图9 图片合成后效果图Fig.9 The coalescence of Fig. 4 and Fig. 5

3 讨论

2012年以前, 以图像旋转[3, 10, 11, 12]、图像合成制作全景照片的方法[11]均属于符合规则的图像后期处理手段。然而, 新标准要求不发生“ 本质变化” 和“ 重复实现” , 以前方法中非90 ° 及其倍数的旋转操作和图像合成的适用性值得商榷。需要强调, 任何新的图像处理技术必须满足新标准才可应用。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] Edward M. Robinson, Gerald B. Richards. Crime scene photography (2nd Ed) [M]. Washington, D. C: Academic Press, 2010, 490-581. [本文引用:1]
[2] 张颜华. 刑事照相全过程数码化[J]. 云南警官学院学报, 2006(4): 81-83. [本文引用:2]
[3] 黄亦飞. 数码照相在刑事技术中的应用[J]. 湖南公安高等专科学校学报, 2002, 14(2): 82-85. [本文引用:3]
[4] 段明学. 拍照、摄影与照相证据[J]. 山西警官高等专科学校学报, 2010, 18(2): 70-74. [本文引用:1]
[5] GB/T 29350-2012, 法庭科学数字影像技术规则[S]. 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会, 2012. [本文引用:1]
[6] 王诗文. 计算机图像处理软件在痕检中的应用1例[J]. 刑事技术, 2009(1): 46-47. [本文引用:1]
[7] 熊一松, 刘冠男. 采用PHOTOSHOP软件进行后期处理足迹图片一例[J]. 中国公共安全(法庭科学), 2011(4): 120-121. [本文引用:1]
[8] 王雁平, 徐国伟. PHOTOSHOP 中曲线调整命令在刑事摄影中的运用[J]. 甘肃科技, 2006, 9(22): 145-147. [本文引用:1]
[9] 翟澎龙. 利用Photoshop软件编排数码案件照片[J]. 刑事技术, 2005(2): 43-44. [本文引用:1]
[10] 尹国祥. 利用Photoshop制作原物大照片[J]. 湖北警官学院学报, 2007(1): 91-93. [本文引用:2]
[11] 张华. 用Photoshop软件制作全景照片[J]. 刑事技术, 2005(6): 32. [本文引用:4]
[12] 聂士东, 牛晓宇, 徐晓东. 运用Photoshop软件处理现场指纹数码照片的方法[J]. 河南公安高等专科学校学报, 2008, 2(1): 182. [本文引用:2]