符合最新標(biāo)準(zhǔn)的刑事數(shù)碼照片后期處理技術(shù)

周 鳴，李 珂，戴建宇，李 峰

（1.武漢市公安局江岸區(qū)分局刑事偵查大隊(duì)，武漢430014；2.美國喬治華盛頓大學(xué)，美國華盛頓特區(qū) 20052）

符合最新標(biāo)準(zhǔn)的刑事數(shù)碼照片后期處理技術(shù)

周 鳴1，李 珂1，戴建宇1，李 峰2,*

（1.武漢市公安局江岸區(qū)分局刑事偵查大隊(duì)，武漢430014；2.美國喬治華盛頓大學(xué)，美國華盛頓特區(qū) 20052）

目的 2012年，國家頒布了《法庭科學(xué)數(shù)字影像技術(shù)規(guī)則》對現(xiàn)場數(shù)碼照片進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范，同時(shí)對數(shù)碼照片的后期處理提出了具體要求。新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了“無本質(zhì)變化”和“重復(fù)實(shí)現(xiàn)”兩個(gè)限制性條款，本文按此兩條款對標(biāo)準(zhǔn)設(shè)立前的刑事照片處理方法作驗(yàn)證，以研判這些方法是否能在新標(biāo)準(zhǔn)下繼續(xù)使用。方法 選4張?jiān)紙D片，進(jìn)行圖片旋轉(zhuǎn)和合并的處理操作。將處理后圖片和其原始圖片作對比，評判是否有“本質(zhì)變化”發(fā)生和“重復(fù)實(shí)現(xiàn)”。 結(jié)果 在任何非90 °及其倍數(shù)的圖像旋轉(zhuǎn)中，圖像發(fā)生了輕微但累積性的“本質(zhì)變化”；合并圖片的操作也難以完全“重復(fù)實(shí)現(xiàn)”。結(jié)論 根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合本研究得出圖片進(jìn)行90 °及其整數(shù)倍數(shù)的旋轉(zhuǎn)操作仍然適用，而非90 °及其倍數(shù)的旋轉(zhuǎn)以及合并圖片的操作可能不再適用。

數(shù)字圖像處理；本質(zhì)變化；重復(fù)實(shí)現(xiàn)

刑事影像證據(jù)通常分為三類，即照片、數(shù)字掃描圖像和錄像證據(jù)[1]，其中，照片最為重要，是法庭的關(guān)鍵性證據(jù)，其作用包括用于還原現(xiàn)場、人像辨認(rèn)和物證鑒定等[2]。目前，數(shù)碼照相技術(shù)已替代傳統(tǒng)的膠卷照相技術(shù)，成為主要的照片類證據(jù)來源方式[3]。

針對照片類證據(jù)的相關(guān)法律法規(guī)有總體性的要求[4]，2012年設(shè)立的GB/T 29350-2012《法庭科學(xué)數(shù)字影像技術(shù)規(guī)則》第7.3條規(guī)定:“應(yīng)用數(shù)字影像制作或處理技術(shù)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵循客觀真實(shí)反映事物本質(zhì)特征的原則，不應(yīng)使原影像所反映的事物特征發(fā)生本質(zhì)變化，其操作過程可以重復(fù)實(shí)現(xiàn)，并要說明所采用的操作環(huán)境，系統(tǒng)平臺和技術(shù)過程?！盵5]

此標(biāo)準(zhǔn)建立前，對于數(shù)碼照相證據(jù)的后期軟件處理，國內(nèi)很多學(xué)者使用Photoshop軟件等各種方法處理數(shù)碼照片，可實(shí)現(xiàn)辨認(rèn)人像和數(shù)碼照片的比對[2-3,6-12]。然而，新標(biāo)準(zhǔn)特別強(qiáng)調(diào)了兩點(diǎn)，即要保持不發(fā)生“本質(zhì)變化”和“重復(fù)實(shí)現(xiàn)”的處理方式。對此，本文以這兩點(diǎn)為依據(jù)檢驗(yàn)以前的圖像處理方法，求證這些圖像處理方法按新標(biāo)準(zhǔn)是否達(dá)到要求。

1 材料與方法

以Photoshop CS5軟件測試兩種Photoshop的圖像處理方法是否在實(shí)際操作中使原圖像發(fā)生“本質(zhì)變化”以及操作是否可以保持“重復(fù)實(shí)現(xiàn)”。以4張?jiān)紙D像為處理材料（圖1～圖4），分別采取圖像旋轉(zhuǎn)和合成兩種方式對圖像進(jìn)行處理操作。觀察處理后圖像是否發(fā)生了“本質(zhì)變化”和保持“重復(fù)實(shí)現(xiàn)”。

圖1 未經(jīng)處理的原始圖片F(xiàn)ig.1 Original image

圖 2 現(xiàn)場提取指紋Fig.2 Image of a fi ngerprint picked up at the scene

圖 3 大學(xué)實(shí)驗(yàn)室外景1Fig.3 Photo I of part of a university lab

圖4 大學(xué)實(shí)驗(yàn)室外景2Fig.4 Photo II of part of a university lab

1.1 圖像的旋轉(zhuǎn)操作

首先選一張普通彩色圖片（圖1），將其中央36個(gè)像素點(diǎn)的顏色作為最初參照（圖5）。第一次處理，先將原圖片順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90 °，再將圖像逆時(shí)針同度數(shù)旋轉(zhuǎn)回原來位置，對比原始圖片和處理后圖片中央36個(gè)像素點(diǎn)的顏色；第二次處理，先將圖片順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45 °，再逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45 °將圖像還原，對比原始圖片和處理后圖片中央36個(gè)像素點(diǎn)的顏色。選一現(xiàn)場指紋圖片（圖2），觀察旋轉(zhuǎn)圖片方式是否帶來“本質(zhì)變化”以及是否保持“重復(fù)實(shí)現(xiàn)”。

圖5 經(jīng)Photoshop放大后圖1中央處的36個(gè)像素點(diǎn)的顏色Fig.5 36 pixels selected in the center of Fig. 1 amplifi ed with Photoshop

1.2 合成照片的操作

按報(bào)道方法[11]對圖4中一所大學(xué)實(shí)驗(yàn)室外景（拍照使用的相機(jī)型號為佳能EOS Kiss×3，快門優(yōu)先模式拍攝?？孔笳掌木唧w參數(shù)為ISO 100，光圈f/11,快門1/50 s，焦距31 mm；靠右照片的具體參數(shù)為ISO 100，光圈f/13，快門1/50 s，焦距31 mm）進(jìn)行圖像合成操作，觀察該操作是否會對圖像帶來“本質(zhì)變化”和是否保持“重復(fù)實(shí)現(xiàn)”。

2 結(jié) 果

2.1 圖像的旋轉(zhuǎn)操作

第一次處理，先將原圖片順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90 °，再將圖像逆時(shí)針同度數(shù)旋轉(zhuǎn)回原來位置時(shí)，對比發(fā)現(xiàn)原始圖片和處理后圖片的中央36個(gè)像素點(diǎn)的顏色沒有發(fā)生變化（提取中央6×6個(gè)像素點(diǎn)比較，圖6）,同樣發(fā)現(xiàn)任何90 °倍數(shù)的旋轉(zhuǎn)中央像素點(diǎn)顏色也不發(fā)生變化。

第二次處理，先將圖片順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45 °，再逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45 °將圖像還原，對比發(fā)現(xiàn)原始圖片和處理后圖片中央36個(gè)像素點(diǎn)的顏色發(fā)生了明顯改變，特別在其不同顏色相鄰處發(fā)生了兩種顏色混色的現(xiàn)象，即臨近淺色區(qū)域的深色像素點(diǎn)會變淡，臨近深色區(qū)域的淺色像素點(diǎn)會變深。如圖7所示，在圖像中央的36個(gè)像素點(diǎn)中，所有像素顏色對比的銳利程度均下降，特別是位于中央的橫豎兩排像素點(diǎn)，混色更加明顯。在更多次的45 °旋轉(zhuǎn)操作后，混色情況會疊加。這說明旋轉(zhuǎn)45 °這種操作給圖片帶來的效果是不可逆的，改變了原圖像的基本特征。這種非90 °旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的顏色混色現(xiàn)象有必要用現(xiàn)場指紋圖片加以驗(yàn)證，觀察是否改變指紋細(xì)節(jié)的本質(zhì)特征。

圖6 旋轉(zhuǎn)90°后還原的前后像素點(diǎn)顏色對比Fig.6 Pixel color comparison before and after 90° rotation

圖7 旋轉(zhuǎn)45°后還原的前后像素點(diǎn)顏色對比Fig.7 Pixel color comparison before and after 45° rotation

現(xiàn)場提取的指紋照片接受16次45 °的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)將圖片旋轉(zhuǎn)兩周，然后放大該指紋的核心區(qū)。圖8左右兩部分分別顯示原始指紋和旋轉(zhuǎn)操作后指紋的核心區(qū)，可見指紋的核心區(qū)在旋轉(zhuǎn)操作后圖像銳利程度明顯下降，原本清晰的特征變得模糊，正如同度數(shù)旋轉(zhuǎn)對彩色區(qū)塊的影響一樣，混色導(dǎo)致了銳利程度下降。從細(xì)節(jié)上來講，在原始指紋核心區(qū)左上角的點(diǎn)狀特征在本次旋轉(zhuǎn)處理后變得模糊不清，從而失去了原圖片的特征（如圖8“點(diǎn)”右側(cè)所示的特征）；并且核心區(qū)靠左的指紋線在原圖片沒有顯示非常好的連續(xù)性，而在旋轉(zhuǎn)操作后整條指紋線發(fā)生了疑似連續(xù)的改變（如圖8“不連續(xù)”和“連續(xù)”右側(cè)所示），增加了原指紋圖片本不存在的特征。由于連續(xù)的45 °旋轉(zhuǎn)操作從整體上降低了整個(gè)指紋核心區(qū)的質(zhì)量，并且改變了原有指紋核心區(qū)的特征，所以這樣的操作會影響到鑒定人對于指紋特征的判斷。進(jìn)行16次實(shí)驗(yàn)，非90 °的圖像旋轉(zhuǎn)使原有的指紋特征發(fā)生了“本質(zhì)變化”，這個(gè)變化存在著累積，旋轉(zhuǎn)次數(shù)越多，改變越明顯。顯然，非90 °及其倍數(shù)的旋轉(zhuǎn)會使圖像發(fā)生“本質(zhì)變化”，旋轉(zhuǎn)次數(shù)越多改變越多。通常處理指紋證據(jù)照片的旋轉(zhuǎn)次數(shù)會少于本次實(shí)驗(yàn)，或可能不會使指紋特征產(chǎn)生“本質(zhì)變化”。但需注意，任何非90 °旋轉(zhuǎn)都會使圖片臨近的色彩像素發(fā)生混色，如不限制此類操作，累積次數(shù)越多因混色而對圖像的質(zhì)量改變就越顯著，嚴(yán)重時(shí)就會像本次實(shí)驗(yàn)一樣，增加或者消除原本存在的指紋特征，可能產(chǎn)生錯(cuò)誤的比對結(jié)果。所以照片對比認(rèn)證時(shí)，任何非90 °或其倍數(shù)的旋轉(zhuǎn)操作均會使照片發(fā)生“本質(zhì)變化”，為新標(biāo)準(zhǔn)所不許。

圖8 現(xiàn)場圖片指紋核心處和每次45°旋轉(zhuǎn)2周后的指紋核心處對比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

將圖3和圖4合成，重合效果雖比較好（圖9），但部分地方仍不能完全重合，例如底部三個(gè)窗臺，仔細(xì)觀察會發(fā)現(xiàn)其高低有一定差異。圖片合成是不可逆操作，會覆蓋掉一部分原有圖片的特征，不過由于其被遮蓋的特征在另一張圖片中有保持顯示，所以原則上可說合成圖片沒有出現(xiàn)改變現(xiàn)場照片的“本質(zhì)變化”。

嚴(yán)格意義上的“重復(fù)實(shí)現(xiàn)”還有一點(diǎn)需要滿足，即下一個(gè)操作人員根據(jù)上一位操作人員的記錄能夠重復(fù)出同樣的合成圖像，但是圖像合成并不像圖像旋轉(zhuǎn)操作一樣，有定量的標(biāo)準(zhǔn)記錄，因?yàn)閳D像的合成僅是一個(gè)理論化的操作框架，并沒有一個(gè)定量的標(biāo)準(zhǔn)。圖像合成操作更多地是依賴操作人員的視覺感受進(jìn)行，而由于不同操作人員的視覺感受一般不一致，不同操作人員所合成的圖像也就難以完全一樣。即使是同一操作人員的第二次操作，因沒有定量的標(biāo)準(zhǔn)參考，也難以和第一次的合成效果相同。所以每次合成后的圖片均存在一定程度的細(xì)微差異。故合成照片的操作過程并不具備嚴(yán)格意義上的“重復(fù)實(shí)現(xiàn)”。

圖9 圖片合成后效果圖Fig.9 The coalescence of Fig. 4 and Fig. 5

3 討論

2012年以前，以圖像旋轉(zhuǎn)[3,10-12]、圖像合成制作全景照片的方法[11]均屬于符合規(guī)則的圖像后期處理手段。然而，新標(biāo)準(zhǔn)要求不發(fā)生“本質(zhì)變化”和“重復(fù)實(shí)現(xiàn)”，以前方法中非90 °及其倍數(shù)的旋轉(zhuǎn)操作和圖像合成的適用性值得商榷。需要強(qiáng)調(diào)，任何新的圖像處理技術(shù)必須滿足新標(biāo)準(zhǔn)才可應(yīng)用。

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［2］ 張顏華. 刑事照相全過程數(shù)碼化［J］. 云南警官學(xué)院學(xué)報(bào), 2006(4): 81-83.

［3］ 黃亦飛. 數(shù)碼照相在刑事技術(shù)中的應(yīng)用［J］. 湖南公安高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào), 2002, 14(2): 82-85.

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［5］ GB/T 29350-2012, 法庭科學(xué)數(shù)字影像技術(shù)規(guī)則［S］. 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會，2012.

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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)

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 90onor 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 90onor its multiples becomes inappropriate. However, the rotation of both 90oand its multiples is still adaptable. Nevertheless, the images coalescing is not ever recommended since it cannot be really “repeated” exactly the same way.

forensic digital image processing; fundamental alteration; repeatable processing

DF793.2

A

1008-3650(2016)04-0296-03

2015-04-07

格式：周鳴，李珂，戴建宇，等. 符合最新標(biāo)準(zhǔn)的刑事數(shù)碼照片后期處理技術(shù)[J]. 刑事技術(shù)，2016,41(4):296-298.

10.16467/j.1008-3650.2016.04.010

周鳴（1981—）男，湖北武漢人，學(xué)士，助理工程師，研究方向?yàn)槁曄褓Y料檢驗(yàn)鑒定及刑事案件現(xiàn)場勘查。E-mail: 1085054235@qq.com

* 通訊作者：李峰（1983—）男，湖北武漢人，碩士，法醫(yī)師，研究方向?yàn)樾淌录夹g(shù)和病理學(xué)。E-mail: 469866759@qq.compl