刑侦画像计算机辅助系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种刑侦画像计算机辅助系统及方法，用于解决现有人工刑侦画像方法准确度差的技术问题。技术方案是系统包括视频/图像处理模块、二维人脸画像模块、三维人脸画像模块、电子绘图板、画像输入输出装置和传统画板。方法是视频/图像处理模块提取嫌疑人脸部信息并转化为二维图像送二维人脸画像模块，借助人工画像方法中的对称性、三庭五眼和面部结构等规则，构造嫌疑人脸部轮廓和局部细节图像，在电子绘图板生成画像底板；然后由专业人员在此基础上补充特征生成嫌疑人脸部二维画像。由于利用了已有视频信息生成画像底板，在很大程度上减小了画像师个人因素引入的误差，提高了刑侦画像的准确度。
【专利说明】
刑侦画像计算机辅助系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种计算机辅助系统，特别涉及一种刑侦画像计算机辅助系统。还涉及一种利用刑侦画像计算机辅助系统实现刑侦画像方法。【背景技术】
[0002]刑侦画像又称模拟画像、公安画像等，是依据目击者的语言描述或监控录像视频截取的模糊图像，利用素描等方法模拟刻画出犯罪嫌疑人相貌特征的技术方法。当前，刑侦画像领域通用的技术手段大体可归纳为以下几种类型:电脑人像组合系统、二维平面绘图软件绘制、三维颅骨重建复原技术以及传统人工模拟画像。电脑人像组合系统的主要优点在于组合出来的人像逼真，但这种逼真不是符合嫌疑人的形貌特征，只是符合人们的辨认习惯。正是其逼真性，遏制了辨认人的辨认空间，忘却了画像与嫌疑人本人的差距。而利用计算机平面绘图软件绘制人像的方法由于操作上的复杂性，使其还远远不能达到人工画像的便利程度。三维颅骨重建复原技术的主要优点在于能精确重建目标的头部模型，并便于从各个角度观察，复原嫌疑人的细节特征，其主要缺点除了二维平面绘图软件的复杂性之夕卜，要做到精确建模，还需要大量的细节信息与数据，而这些信息和数据，正是刑侦画像应用本身不具备的。
[0003]基于以上原因，当需要进行刑侦画像时，普遍采用的仍然是传统人工画像方式，该方式存在画像效率低，准确度难以保证，过于依赖画像师个人技术水平。
[0004]近年来，全国各地公安机关大力开展视频监控系统建设，视频技术已逐步成为各类案件侦破处置过程中搜集犯罪证据、提取犯罪线索的重要手段。对已有案件中的模糊视频进行分析、总结，可以发现，已有模糊视频尽管存在目标肉眼不可辨识的特点，但是其行为轨迹明显可辨识，并且经过视频序列复原手段处理，或者清晰化、去噪等视频/图像处理手段进行处理后，往往可以获得目标的部分细节或者轮廓信息。虽然这些恢复的信息对于直接确定嫌疑人依然明显不足，但是，对于画像来讲，已经可以用于确定嫌疑人的部分特征。并且，如果利用这些信息进行计算机辅助画像，可大大提高传统画像的准确度和效率， 消除画像师个人客观因素引入的误差。
【发明内容】
[0005]为了克服现有人工刑侦画像方法准确度差的不足，本发明提供一种刑侦画像计算机辅助系统及方法。系统包括视频/图像处理模块、二维人脸画像模块、三维人脸画像模块、 电子绘图板、画像输入输出装置和传统画板。视频/图像处理模块提取嫌疑人脸部信息并转化为二维图像送二维人脸画像模块，借助人工画像方法中的对称性、三庭五眼和面部结构等规则，构造嫌疑人脸部轮廓和局部细节图像，在电子绘图板生成画像底板;然后由专业人员在此基础上补充特征生成嫌疑人脸部二维画像。由于利用了已有视频信息生成画像底板，在很大程度上减小了画像师个人因素引入的误差，提高了刑侦画像的准确度。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种刑侦画像计算机辅助系统，其特点是:包括视频/图像处理模块、二维人脸画像模块、三维人脸画像模块、电子绘图板、画像输入输出装置和传统画板。案发现场原始视频输入视频/图像处理模块，视频/图像处理模块提取嫌疑人脸部主要细节特征和区域轮廓，并将所提取的嫌疑人脸部主要细节特征和区域轮廓送入二维人脸画像模块，二维人脸画像模块利用计算机辅助生成画像底板并在电子绘图板上基于画像底板进行计算机模拟画像，并将二维人脸序列信息送入三维人脸画像模块，三维人脸画像模块将二维人脸序列信息转换成三维人脸图像。二维人脸画像模块生成的二维电子画像同时送入画像输入输出装置模块，画像输入输出装置模块将电子版二维画像打印输出为纸质版二维画像。画像输入输出装置模块还能够将纸质版二维画像转换为电子版二维画像输出。二维纸质版画像底板送入传统画板模块，由人工采用传统绘画方式修补绘制画像。
[0007]—种利用上述刑侦画像计算机辅助系统实现刑侦画像方法，其特点是包括以下步骤:
[0008]步骤一、将案发现场原始视频输入视频/图像处理模块，视频/图像处理模块对案发现场原始视频进行清晰化、去模糊和视频序列超分辨率增强处理，提取嫌疑人脸部主要细节特征和区域轮廓，并将所提取的嫌疑人脸部主要细节特征和区域轮廓送入二维人脸画像模块。
[0009]步骤二、二维人脸画像模块根据嫌疑人脸局部细节片段，依据人脸模拟画像对称性规则和三庭五眼规则精确重构可辨识的人脸细节和关键点，形成的轮廓草图输出作为人工画像底板。
[0010]以人工画像底板为基础结合传统模拟画像手段获得的嫌疑人信息，将目击证人对嫌疑人特征的描述，依据经验和人脑分析人工综合修补添加细节，绘制分为电子绘图板电脑绘制方式和传统画板绘制方式两种。
[0011](1)电子绘图板绘制。绘画人员以画像底板为基础，结合传统模拟画像手段获得的嫌疑人信息，利用电子画笔，依据经验和人脑分析综合在电子绘图板上修补添加细节，电子绘图板绘制的结果反馈回二维人脸画像模块。
[0012](2)传统画板绘制。利用画像输入输出装置打印出纸质版画像底板，绘画人员以纸质版画像底板为基础，结合传统模拟画像手段获得的嫌疑人信息，利用传统画笔，依据经验和人脑分析综合在传统画板上修补添加细节，传统画板绘制的结果经画像输入输出装置数字化后反馈回二维人脸画像模块。
[0013]步骤三、针对案发现场原始视频，重复步骤一、步骤二生成二维人脸画像序列。对二维人脸画像序列进行三维人脸轮廓点标定，确定三维人脸的主要框架;二维人脸画像序列中不同脸部的细节贴图至相应的三维面部区域进行三维人脸重构。
[0014]本发明的有益效果是:本发明刑侦画像计算机辅助系统及方法。系统包括视频/图像处理模块、二维人脸画像模块、三维人脸画像模块、电子绘图板、画像输入输出装置和传统画板。视频/图像处理模块提取嫌疑人脸部信息并转化为二维图像送二维人脸画像模块， 借助人工画像方法中的对称性、三庭五眼和面部结构等规则，构造嫌疑人脸部轮廓和局部细节图像，在电子绘图板生成画像底板;然后由专业人员在此基础上补充特征生成嫌疑人脸部二维画像。由于利用了已有视频信息生成画像底板，在很大程度上减小了画像师个人因素引入的误差，提高了刑侦画像的准确度。
[0015]以下结合附图和实施例详细说明本发明。【附图说明】
[0016]图1是本发明刑侦画像计算机辅助系统的框图。
[0017]图2是本发明利用刑侦画像计算机辅助系统实现刑侦画像方法的流程图。
[0018]图3是本发明方法中二维人脸画像模块实现三庭五眼规则的流程图。[〇〇19]图4是本发明方法中三维人脸画像模块实现视频序列构建三维人脸的流程图。【具体实施方式】
[0020]参照图1-4。本发明刑侦画像计算机辅助系统包括视频/图像处理模块、二维人脸画像模块、三维人脸画像模块、电子绘图板、画像输入输出装置和传统画板。该系统是以人工画像为核心的自反馈系统。
[0021]其中，视频/图像处理模块的输入是:案发现场原始视频，输出是:犯罪嫌疑人局部脸部信息，所起的作用是:提取模拟画像关注的嫌疑人脸部主要细节特征和区域轮廓。二维人脸画像模块的输入是:嫌疑人脸部主要细节特征和区域轮廓，输出是:二维人脸画像，所起的作用是:利用计算机辅助生成画像底板并在电子绘图板上基于画像底板进行计算机电子画像。三维人脸画像模块的输入是:二维人脸序列信息，输出是三维人脸，所起的作用是: 由二维人脸序列信息生成三维人脸。电子绘图板模块输入是:二维画像底板，输出是:二维画像，实现的作用是:基于二维画像底板进行电子画像。画像输出装置模块的输入是:二维电子画像，输出是:纸质版版画像，实现的作用是:介质转换，即电子版二维画像打印输出为纸质版二维画像。画像输入装置的输入是:纸质版二维画像，输出为电子版二维画像，实现的作用是:介质转换，即纸质版二维画像数字化为电子版二维画像。传统画板模块输入是二维纸质版画像底板，输出为二维纸质版画像，所起的作用是:传统绘画方式人工修补绘制画像。
[0022]—种利用上述刑侦画像计算机辅助系统实现刑侦画像方法的具体步骤如下:[〇〇23]步骤一:视频/图像处理。对于案发现场视频信息，首先进行视频/图像处理，包括清晰化、去模糊、视频序列超分辨率增强等，重点提取模拟画像关注的嫌疑人主要细节特征和区域轮廓。以上功能的实现可采用任何一种公开的方法。
[0024] 步骤二:二维人脸画像。二维人脸画像模块包括生成画像底板与绘制。[〇〇25]1、生成画像底板。[〇〇26]经过视频/图像处理模块预处理后从现场视频序列获得的微小的人脸局部细节片段，依据人脸模拟画像的主要规则(对称性、三庭五眼等)精确重构可辨识的人脸细节和关键点，形成的轮廓草图输出作为人工画像的底板。以三庭五眼规则为例，假设通过原始视频获取可用信息为左半边脸的眉毛、眼睛和鼻底区域，由已知的数据可以获得脸的宽度以及眉毛至鼻底的垂直距离，从而确定精确的人脸中庭数据；由已知的中庭的数据可以确定发髻线及下颂骨的数据，从而确定脸的精确长度；以此为基础，可进一步估计嘴巴及两侧头发的大概位置范围，从而形成人工画像的底板。
[0027]2、绘制。
[0028]绘制是以画像底板为基础结合传统模拟画像手段获得的嫌疑人信息，如目击证人对嫌疑人特征的描述，依据经验和人脑分析人工综合修补添加细节。为了解决目前大多数画像人员不习惯使用电脑画像的问题，绘制分为电子绘图板电脑绘制方式和传统画板绘制方式两种。画像绘制时可采用以上两种方式的任一种或者两种方式相结合。让绘画人员依据自己的习惯选用适合的绘画方式，并提供精确的绘画草图作为底板，从而起到计算机辅助画像的目的，提高画像的效率和准确度。
[0029](1)电子绘图板绘制。电子绘图板是人工电脑绘制修补的输入装置。为了解决不能直接绘屏的绘图板绘图和显示不一致导致的绘图不便，采用可直接绘屏(如Wacom CINTIQ DTH-1300)的绘图板。绘画人员以画像底板为基础，结合传统模拟画像手段获得的嫌疑人信息，利用电子画笔，依据经验和人脑分析综合在电子绘图板上修补添加细节，电子绘图板绘制的结果直接反馈回辅助系统。
[0030](2)传统画板绘制。传统画板绘制方式需要先利用画像输出装置(打印机)输出纸质版画像底板，绘画人员以纸质版画像底板为基础，结合传统模拟画像手段获得的嫌疑人信息，利用传统画笔，依据经验和人脑分析综合在传统画板上修补添加细节，传统画板绘制的结果需要利用画像输入装置(如扫描仪)数字化后反馈回辅助系统。
[0031]步骤三:三维人脸画像。
[0032]针对现勘视频序列帧信息，重复步骤一、步骤二生成二维人脸画像序列。对二维人脸画像序列进行三维人脸轮廓点标定，从而确定三维人脸的主要框架;视频序列不同脸部的细节可以贴图至相应的三维面部区域进行三维人脸重构。以常见的刑侦视频中的嫌疑人侧面脸部信息序列为例，对于同一个人，固定摄像机，其侧面不同角度成像和正面成像之间存在固定的比例关系。通过标定目标不同角度的侧面，可计算出对应的人脸正面信息以及准确的轮廓信息，并可以据此进行三维人脸重构。
【主权项】
1.一种刑侦画像计算机辅助系统，其特征在于:包括视频/图像处理模块、二维人脸画 像模块、三维人脸画像模块、电子绘图板、画像输入输出装置和传统画板;案发现场原始视 频输入视频/图像处理模块，视频/图像处理模块提取嫌疑人脸部主要细节特征和区域轮 廓，并将所提取的嫌疑人脸部主要细节特征和区域轮廓送入二维人脸画像模块，二维人脸 画像模块利用计算机辅助生成画像底板并在电子绘图板上基于画像底板进行计算机模拟 画像，并将二维人脸序列信息送入三维人脸画像模块，三维人脸画像模块将二维人脸序列 信息转换成三维人脸图像;二维人脸画像模块生成的二维电子画像同时送入画像输入输出 装置模块，画像输入输出装置模块将电子版二维画像打印输出为纸质版二维画像;画像输 入输出装置模块还能够将纸质版二维画像转换为电子版二维画像输出；二维纸质版画像底 板送入传统画板模块，由人工采用传统绘画方式修补绘制画像。2.—种利用权利要求1所述刑侦画像计算机辅助系统实现刑侦画像方法，其特征在于 包括以下步骤:步骤一、将案发现场原始视频输入视频/图像处理模块，视频/图像处理模块对案发现 场原始视频进行清晰化、去模糊和视频序列超分辨率增强处理，提取嫌疑人脸部主要细节 特征和区域轮廓，并将所提取的嫌疑人脸部主要细节特征和区域轮廓送入二维人脸画像模 块；步骤二、二维人脸画像模块根据嫌疑人脸局部细节片段，依据人脸模拟画像对称性规 则和三庭五眼规则精确重构可辨识的人脸细节和关键点，形成的轮廓草图输出作为人工画 像底板；以人工画像底板为基础结合传统模拟画像手段获得的嫌疑人信息，将目击证人对嫌疑 人特征的描述，依据经验和人脑分析人工综合修补添加细节，绘制分为电子绘图板电脑绘 制方式和传统画板绘制方式两种；(1)电子绘图板绘制;绘画人员以画像底板为基础，结合传统模拟画像手段获得的嫌疑 人信息，利用电子画笔，依据经验和人脑分析综合在电子绘图板上修补添加细节，电子绘图 板绘制的结果反馈回二维人脸画像模块；(2)传统画板绘制;利用画像输入输出装置打印出纸质版画像底板，绘画人员以纸质版 画像底板为基础，结合传统模拟画像手段获得的嫌疑人信息，利用传统画笔，依据经验和人 脑分析综合在传统画板上修补添加细节，传统画板绘制的结果经画像输入输出装置数字化 后反馈回二维人脸画像模块；步骤三、针对案发现场原始视频，重复步骤一、步骤二生成二维人脸画像序列；对二维 人脸画像序列进行三维人脸轮廓点标定，确定三维人脸的主要框架;二维人脸画像序列中 不同脸部的细节贴图至相应的三维面部区域进行三维人脸重构。
【文档编号】G06T17/00GK105976429SQ201610285924
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】白本督, 范九伦, 鲁世宗, 孙爱晶
【申请人】西安邮电大学, 陕西省互联网信息办公室