基于立体足迹采集系统的足迹深度信息特征分析

　　刑事案件发案环境多变,当前恶性案件明显出现了向城乡结合部和农村转移的趋势,现场常有立体足迹遗留,但立体足迹提取率非常低,究其原因有二:一是提取操作难度大;二是分析鉴定难度大。利用立体足迹采集系统光栅扫描可实现三维足迹数字化、无损化的提取,借助该系统的图像处理功能、分析研判功能等可以有效减少因地面条件、鞋底花纹干扰等对足迹分析带来的误差,有效提取步态特征,使足迹步态分析结果更加稳定可靠。

　　(ー)仪器介绍

　　立体足迹采集系统是用来解决案发现场立体足迹的采集与分析比对问题,同时利用公安系统内部的网络资源,发挥立体足迹在现场勘查和串并案件中的重要作用的仪器设备。

　　系统分为立体足迹图像采集、工程管理、数据处理、数据比对与分析、图像处理、图形标注六大模块,每一部分又包括若干子功能项,它们之间有机的联系在一起,构成了功能强大的立体足迹采集与分析比对系统。

　　(二)软件环境和操作概述

　　操作系统:WinXP,Win7(中文)。

　　软件的操作可划分为六个部分,分别是:

　　采集图像:通过三维表面测量设备采集立体足迹图像样本,自动识别立体足迹中的花纹特征信息;

　　工程管理:实现工程状态管理、工程检材与样本管理及检材与样本状态管理的三维管理模式;

　　数据处理:实现对检材及样本数据的基本处理(无效数据删除)及数据标准化(足迹方向及基准平面的确定);

　　图形标注:标注足迹图像的特征信息,并进行注释和测量;

　　图像处理:通过图像处理有效的改善足迹图像的质量;

　　数据比对与分析:实现足迹的立体花纹比对、重压区域比对、重压趋势比对,并对比对结果进行分析。

　　菜单栏上包括“文件操作”、 “三维显示”、“平面分析”、“数据比对”、“系统设置”等项,每个菜单选项中又包括若干子项。

　　(三)功能实现

　　1.压力显示

　　“压力显示”功能是以灰度变化图的形式显示出足迹数据,受到压力大的区域会深色显示反之浅色显示。 通过压力显示我们可以根据颜色的反应判断压力值的大小,依次从红色、橙色、黄色、绿色、蓝色排列,压力值由大变小。

　　2.绘等高线

　　“绘等高线” 功能是通过阈值和高斯两个参数的调整来改变图像上显示效果,利用等高线标化出足迹的中央位置及变化状态,显示的等高线梯度对足迹数据中干扰信息进行平滑。等高线一般存在环形线、排列的凹凸线,等高线表明了立体足迹平面在该条线上的高度是相同的，对足迹区域分析以及立体足迹的比对如图2所示。

　　图2 等高线区域分布示意图

　　3.切换材质

　　“切换材质”功能是将足迹画面当前材质进行更换。目前有三个材质参数可供选择:“橡胶”、“金属”和“泥地”,不同材质下的足迹清晰度如图3所示。

　　图3 多种地面材质的足迹效果

　　4.杂点去除

　　“杂点去除” 功能是将足迹不清楚的杂点去掉,使足迹更加清晰。由于杂点的影响,对足迹的压力显示、等高线分析、足迹比对都会带来大的影响,去除杂点是进一步分析立体足迹的前提。

　　5.有效数据

　　“有效数据” 功能是将足迹有效区域点选出闭合区域,对没有选中的区域进行清除的过程。此方法和杂点去除有相似之处,由于杂点的不确定性和发散性,隐藏的杂点不容易被发现,此时我们就通过有效数据的框选,对杂点进行去除。

　　6.设置基面

　　“设置基面”功能是选取三个不同基面上不在同一直线上的点完成基面矫正。 通过设置基面,系统会自动排除由于地面干扰多,地面不平,杂物等造成的影响,使立体足迹压力显示更加合理。点击足迹同边处并在足迹周边的同一承压面的三点,系统将进行基面矫正操作。

　　7.显示增强和深度信息测量

　　“显示增强”功能是用框选的方式突出足迹的细节显示。框选所取范围,系统将增强相应的足迹细节。

　　"测量距离"功能中,将足迹进行鼠标拖动产生的线距就是测量的距离。 在足迹图像上需要测量的两点间划上线段,系统将弹出足迹在长、宽及深度信息上的测量结果对诂框，如图4所示。

　　图4足迹各方向距离测量示意图

　　作者：高毅、刘自超、马越

　　编辑：广汉