专利名称：一种不规则客体上手印的提取方法
技术领域：
本发明涉及手印提取技术，具体地说是一种不规则客体上手印的提取方法。
背景技术：
随着装饰、装修和家具制作的日益个性化，日常生活中表面不规则的物品越来越 多。在刑事案件现场中，经常发现遗留在表面不规则客体上的手印。案犯在作案过程中，由 于动作目标各异，在接触这些不规则客体时，所遗留的手印纹线会出现在不同方向上，并且 多数手印纹线是间断的、不连续的，有时甚至只遗留几个点状区域。常规拍照提取是通过 固定的角度和视点从空间的一个方向来记录手印纹线，因而可资利用的信息量自然大为减 少，很多情况下都会因为一张照片所反映的特征点太少而达不到检验鉴定的条件。另外，对于遗留在旋转体、流线型客体上的手印，比如遗留在圆柱状、圆锥状物体 或其他边缘比较复杂的比如灯泡等物体上的手印，由于其表面为曲面，因而常规拍摄提取 时，通过一张照片只能表现一个角度的纹线特征，其他角度要么是变形的、要么是没拍到， 多数情况下无法完成检验鉴定。
发明内容
本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供一种将光学拍摄与三维建模 技术有机结合的不规则客体上手印的提取方法。本发明的技术任务是按以下方式实现的不规则客体上手印的提取方法，包括以 下步骤a、光学提取通过相机对不规则客体及手印纹线进行拍照；b、数字融合利用计算机软件对步骤a所得照片进行处理，建立不规则客体的三维模型，并对 手印区域进行贴图处理；所述计算机软件为现有技术中公知的各种三维建模软件，如Photo Modeler、ImageModeler 等。所述不规则客体为多平面体、旋转体、边缘清晰多面体或流线型多面体，其中，多平面体指表面由不同方向、不同大小的平面构成的客体，如房屋的墙角部位，门 窗的棱边，桌椅及各类家具表面，各种包装箱、包装盒，以及书、本等；旋转体指表面为旋转面的客体，如各种圆柱状、圆锥状物体或其他边缘比较复杂 的比如灯泡等物体；边缘清晰多面体指表面中至少包含一个曲面，具有清晰的边缘线条，可明确地找 到相邻表面的分界线的客体，如闹钟、音箱、显示器等；流线型多面体指流线型多面体指表面为流线型设计，边缘模糊的客体，此类物品 的形状表现为表面圆滑、线条流畅，没有大的起伏和尖锐的棱角，表面之间没有明显的分界 线，也不易分辨其各表面的形状，如鼠标、某些艺术品等。
利用相机对不规则客体及手印纹线进行拍照，通常包括配光、拍摄建模照片及拍 摄贴图照片等步骤，具体为配光以均勻柔和的散射光照射不规则客体，使不规则客体各表面得到均勻光照；拍摄建模照片从不同角度拍摄建模照片，建模照片能够完整地反映不规则客体的全貌，显示不 规则客体的形状特点；拍摄贴图照片对不规则客体上遗留手印纹线的部位按照物证照相的要求进行拍摄，加放比例 尺、均勻配光、使用微距镜头、垂直拍摄，得到清晰、准确、不变形的手印照片，以满足在三维 立体模型上清晰显现指纹的目的。上述拍摄方法可用于各种不规则客体，但主要应用于小尺寸多平面体及边缘清晰 多面体。所述小尺寸多平面体提指每个平面都不大于一个手掌长度的客体。按照物证照 相的要求对整个表面进行拍摄后，手印纹线的显示分辨率能够满足检验鉴定的要求。对于大尺寸多平面体，拍摄过程包括标示手印区域、配光、拍摄建模照片及拍摄贴 图照片，具体为标示手印区域在不损坏手印纹线的情况下，将比例尺按物证照相的要求贴在手印周围，或将其 他标志物放在手印纹线四周，划定手印所在区域，其目的是为了构建立体模型时，对这一区 域在每个平面上确定手印纹线的位置，单独成面并进行贴图处理，以保证该区域手印纹线 的显示分辨率；配光以均勻柔和的散射光照射不规则客体，使不规则客体各表面得到均勻光照；拍摄建模照片从不同角度拍摄建模照片，建模照片能够完整地反映不规则客体的全貌，显示不 规则客体的形状特点；拍摄贴图照片对不规则客体上遗留手印纹线的部位按照物证照相的要求进行拍摄，加放比例 尺、均勻配光、使用微距镜头、垂直拍摄，得到清晰、准确、不变形的手印照片，以满足在三维 立体模型上清晰显现指纹的目的。所述大尺寸多平面体，其表面则远远大于一个手掌的尺寸，其上所遗留的手印纹 线只占其表面上一个很小的区域，按照物证照相的要求对整个表面进行拍摄后，手印纹线 的显示分辨率无法满足检验鉴定的要求。对于旋转体，拍照过程包括空间定位、配光、拍摄建模照片及拍摄贴图照片，具体 为空间定位利用计算机软件附带的空间定位标准图对不规则客体进行空间定位；配光以均勻柔和的散射光照射不规则客体，使不规则客体各表面得到均勻光照；
拍摄建模照片从不同角度拍摄建模照片，建模照片能够完整地反映不规则客体的全貌，显示不 规则客体的形状特点；拍摄贴图照片对不规则客体上遗留手印纹线的部位按照物证照相的要求进行拍摄，加放比例 尺、均勻配光、使用微距镜头、垂直拍摄，得到清晰、准确、不变形的手印照片，以满足在三维 立体模型上清晰显现指纹的目的。对于流线型多面体，拍照过程包括配光、拍摄贴图照片、对不规则客体作缠线处理 及拍摄建模照片，具体为配光以均勻柔和的散射光照射不规则客体，使不规则客体各表面得到均勻光照；拍摄贴图照片对不规则客体上遗留手印纹线的部位按照物证照相的要求进行拍摄，加放比例 尺、均勻配光、使用微距镜头、垂直拍摄，得到清晰、准确、不变形的手印照片，以满足在三维 立体模型上清晰显现指纹的目的；对不规则客体作缠线处理在不规则客体上依纵向和横向缠绕若干细线，细线应贴紧表面，且纵向和横向细 线有足够多的交点以完成建模；纵向和横向细线的交点越多，构建不规则客体表面的特征点就越多，则建立的表 面就越准确。拍摄建模照片从不同角度拍摄建模照片，建模照片能够完整地反映不规则客体的全貌，显示不 规则客体的形状特点。上述拍摄建模照片的过程中，在能够完整地反映不规则客体的全貌的同时，拍摄 的张数应尽量的少。利用计算机软件建立三维模型并进行贴图处理的过程为公知方法，应用于本发明 时，该过程主要包括以下几个步骤(1)相机数据采集。由于软件并不知道实际所用的相机信息，所以需要校准镜头， 以获取相机的相关参数，包括3D位置、镜头口径、焦距和失真等。(2)建立客体的三维模型。按照建模程序要求，依次进行照片导入、标点与关联、连 线与关联、建模运算、显示、成面等步骤，形成物体的三维模型。多平面体、旋转体、边缘清晰 多面体和流线型多面体的具体建模方法各不相同，具体操作时根据客体的形状特点和软件 的成模方式而选择不同的方法。(3)对遗留手印部位进行贴图处理。三维模型构建完成后，可以对其作局部修改和 细化，然后再把照片上的2D图像提取出来作为材质贴在模型的表面。贴图可以由系统根据 设置自动分配，也可以自主指定。本发明方法中，客体整体的贴图一般由系统自动进行，而手 印纹线区域则需要自行设定，选择按照物证要求拍摄的手印照片贴在相应区域，这样一方面 保证了客体整体形状的真实再现，又可以提高手印纹线的分辨率，满足检验鉴定的要求。本发明的不规则客体上手印的提取方法与现有技术相比，将光学拍照提取和三维
6图像技术有机结合，具有以下突出的有益效果(一 )将不规则客体上各部分手印的残缺片断通过三维立体模型完整地再现出 来，作为一个整体，多角度、全方位、立体的展示遗留手印的全貌，可以将各部分信息完整的 利用起来，完成检验鉴定，提高现场手印的利用率；(二)可以动态、完整的利用各个角度的手印信息进行检验鉴定，并能够直观的显 示案发过程中案犯的动作目标和特征，通过分析手印纹线之间的相互关系和作用方式，还 可以分析案犯的行为习惯特点，推断作案方式以及案犯的身高体态等特征，不但有利于更 好的进行人身同一认定，而且对于划定侦查范围，确定侦查方向将有很大的帮助；(三)可以将遗留在旋转体或流线型多面体上的手印特征及其相对位置准确的表 现出来，克服了现有技术提取的遗留在旋转体或流线型多面体上的手印难以完成检验鉴定 的不足。
附图1-1是实施例1建模照片拍摄角度示意图； 附图1-2是实施例1贴图照片拍摄角度示意图； 附图1-3是实施例1的建模过程界面图； 附图1-4是实施例1的贴图后书本的三维模型； 附图2-1是实施例2的标示手印区域示意图； 附图2-2是实施例2的建模照片拍摄角度示意图； 附图2-3是实施例2的贴图照片拍摄角度示意图； 附图2-4是实施例2的标点、连线操作示意图； 附图2-5是实施例2对划定区域单独成面示意图； 附图2-6是实施例2选中贴图区域示意图； 附图2-7是实施例2贴图后桌子的三维模型； 附图3-1是实施例3的空间定位标准图； 附图3-2是实施例3的侧面四个拍摄角度示意图； 附图3-3是实施例3的顶面拍摄角度示意图； 附图3-4是实施例3贴图处理后的杯子的三维模型； 附图4-1是实施例4的建模照片拍摄角度示意图； 附图4-2是实施例4的贴图照片拍摄角度示意图； 附图4-3是实施例4成面处理后的3D viewer模型； 附图4-4是实施例4贴图处理后闹钟的三维模型 附图5-1是实施例5的贴图照片拍摄角度示意图 附图5-2是实施例5的建模照片拍摄角度示意图 附图5-3是实施例5由点构筑的鼠标的三维模型 附图5-4是实施例5贴图处理后鼠标的三维模型t
具体实施例方式
参照说明书附图以具体实施例对本发明的不规则客体上手印的提取方法作以下详细地说明。数字融合过程以Photo Modeler Pro三维建模软件为例进行介绍。实施例一(小尺寸多平面体，以书本表面手印为例)具体步骤为1、光学提取1-1、配光以均勻柔和的散射光照射书本，使书本各表面得到均勻光照。1-2、拍摄建模照片从两个方向分别拍摄，每张照片以能够完整地呈现三个不同方向的平面为最佳， 如图1-1所示。1-3、拍摄贴图照片留有手印的平面按照物证照相的要求，加放比例尺、使用微距镜头、镜头光轴垂直 于手印平面，分别进行拍摄，如图1-2所示。2、数字融合2-1相机数据采集以软件提供的空间定位标准图为对象，采集相机数据并保存。2-2建立客体的三维模型将拍摄的照片导入计算机，依次进行标点与关联、连线与关联、建模运算、显示等 步骤(如图1-3所示)，建立物体的三维模型。2-3贴图处理通过3D viewer界面进行贴图，软件会自动选择手印纹线清晰的照片贴到相应平 面上，如图1-4所示。如果指手印清晰度达不到要求，还可以通过3D viewer options对话框中， Advanced选项下的分辨率调整功能来提高显示分辨率。实施例二(大尺寸多平面体，以桌边手印为例)具体步骤为1、光学提取1-1、标示手印区域在不损坏手印纹线的情况下，将比例尺按物证照相的要求贴在手印周围，划定手 印所在区域，如图2-1所示。1-2、配光以均勻柔和的散射光照射桌子，使桌子各表面得到均勻光照。1-3、拍摄建模照片从不同角度拍摄桌子的全貌。为了能够在照片上准确地找到客体边、角的点，应使 用小光圈，以获得较大景深。如图2-2所示1-4、拍摄贴图照片手印部位按照物证照相的要求，加放比例尺、使用微距镜头、镜头光轴垂直于手印 平面，分别进行拍摄，如图2-3所示。2、数字融合2-1相机数据采集
直接使用实施例1所得数据即可。2-2建立客体的三维模型将拍摄的建模照片(图2-2所示)依次进行照片导入、标点与关联、连线与关联等 步骤，对手印纹线区域，按照比例尺的线条单独标示出来，并进行关联，如图2-4所示。建立 物体的三维模型(在进行成面操作时，应注意对比例尺所划定的区域单独成面，如图2-5所 示)°2-3对遗留手印部位进行贴图处理对手印所在区域选中后，点击鼠标右键，选中properties of selected选项，通过 material/layer功能，选择近距拍摄的手印照片进行贴图处理，如图2-6所示。对不同角度平面上的指纹区域分别进行贴图处理后，得到手印符合检验鉴定要求 的客体全貌的3D模型，如图2-7所示。实施例三(旋转体，以瓶盖上的手印为例)具体步骤为1、光学提取1-1、空间定位利用计算机软件附带的空间定位标准图对不规则客体进行空间定位，即，将瓶盖 放到打印好的空间定位标准图上。空间定位标准图是软件附带的，如附图3-1所示。1-2、配光以均勻柔和的散射光照射瓶盖，使瓶盖各表面得到均勻光照；1-3、拍摄建模照片从五个角度拍摄其中四个角度保持平拍且正对瓶盖侧面，相邻两张照片拍摄角 度相隔90°，这样四张照片就可以完整地表现瓶盖的四周全貌，如图3-2所示；还有一个角 度从正对瓶盖顶面的方向拍摄，反映瓶盖顶部的特点，如图3-3所示。1-4、拍摄贴图照片如果客体较大，则应按照物证照相的要求对手印区域拍摄特写照片，以通过后期 贴图处理得到能够清晰显示手印纹线的3D模型。而本实施例中，瓶盖的体积较小，利用已 拍摄的建模照片进行贴图处理足以满足在三维立体模型上清晰显现指纹的目的，所以此步 骤可省略。2、数字融合2-1相机数据采集直接使用实施例1所得数据即可。2-2建立客体的三维模型将拍摄的建模照片(图3-2、图3-3所示)依次进行照片导入、标点与关联、连线与 关联、建模运算、显示、成面等步骤，建立瓶盖的三维模型。2-3贴图处理利用符合贴图要求的照片，进行贴图处理，如图3-4所示。实施例四(边缘清晰多面体，以闹钟上的手印为例)具体步骤为1、光学提取
1-1、配光以均勻柔和的散射光照射闹钟，使闹钟各表面得到均勻光照。1-2、拍摄建模照片从不同的角度对其各个表面进行拍摄，以便能够较好的建立客体的3D模型，如图 4-1所示。1-3、拍摄贴图照片对手印部位按照物证照相的要求，加放比例尺、使用微距镜头、镜头光轴垂直于手 印表面，分别进行拍摄，如图4-2所示。2、数字融合2-1相机数据采集直接使用实施例1所得数据即可。2-2建立客体的三维模型将拍摄的建模照片(图4-1所示)依次进行照片导入、标点与关联、连线与关联、 建模运算、显示、成面等步骤，如图4-3所示，建立物体的三维模型。2-3对遗留手印部位进行贴图处理将拍摄的贴图照片导入，通过3D viewer界面完成贴图，如图4-4所示。实施例五(流线型多面体，以鼠标上的手印为例)具体步骤为1、光学提取1-1、配光以均勻柔和的散射光照射鼠标，使鼠标各表面得到均勻光照；1-2、拍摄贴图照片按照物证照相的要求拍摄一组鼠标照片，记录鼠标的原始面貌，同时用于模型构 建完成后进行贴图处理，如图5-1所示。1-3、对鼠标作缠线处理在不规则客体上依纵向和横向缠绕若干细线，细线应贴紧表面，且纵向和横向细 线有足够多的交点以完成建模。1-4、拍摄建模照片从不同角度拍摄建模照片，完整地反映鼠标的全貌，如附图5-2所示。2、数字融合2-1相机数据采集直接使用实施例1所得数据即可。2-2建立客体的三维模型将拍摄的建模照片(图5-2所示)依次进行照片导入，对所有的照片进行标点和 关联后，得到由点构筑的鼠标的三维模型，如图5-3所示。利用软件的CreatePoint Cloud from selection(通过选中的点自动成面)方法，生成由所选点构成的表面。2-3对遗留手印部位进行贴图处理建立起各表面后，分别选中各表面，利用贴图照片对其一一进行贴图处理，就可以 得到鼠标的三维模型，如图5-4所示。
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权利要求
一种不规则客体上手印的提取方法，包括以下步骤a、光学提取通过相机对不规则客体及手印纹线进行拍照；b、数字融合利用计算机软件对步骤a所得照片进行处理，建立不规则客体的三维模型，并对手印区域进行贴图处理；所述不规则客体为多平面体、旋转体、边缘清晰多面体或流线型多面体，其中，多平面体指表面由不同方向、不同大小的平面构成的客体；旋转体指表面为旋转面的客体；边缘清晰多面体指表面中至少包含一个曲面，具有清晰的边缘线条，可明确地找到相邻表面的分界线的客体；流线型多面体指表面为流线型设计，边缘模糊的客体。
2.根据权利要求1所述的不规则客体上手印的提取方法，其特征在于，步骤a包括配 光、拍摄建模照片及拍摄贴图照片，具体为配光以均勻柔和的散射光照射不规则客体，使不规则客体各表面得到均勻光照； 拍摄建模照片从不同角度拍摄建模照片，建模照片能够完整地反映不规则客体的全貌，显示不规则 客体的形状特点； 拍摄贴图照片对不规则客体上遗留手印纹线的部位按照物证照相的要求进行拍摄，加放比例尺、均 勻配光、使用微距镜头、垂直拍摄，得到清晰、准确、不变形的手印照片，以满足在三维立体 模型上清晰显现指纹的目的。
3.根据权利要求2所述的不规则客体上手印的提取方法，其特征在于，步骤a包括标示 手印区域、配光、拍摄建模照片及拍摄贴图照片，具体为标示手印区域在不损坏手印纹线的情况下，将比例尺按物证照相的要求贴在手印周围，或将其他标 志物放在手印纹线四周，划定手印所在区域； 配光以均勻柔和的散射光照射不规则客体，使不规则客体各表面得到均勻光照； 拍摄建模照片从不同角度拍摄建模照片，建模照片能够完整地反映不规则客体的全貌，显示不规则 客体的形状特点； 拍摄贴图照片对不规则客体上遗留手印纹线的部位按照物证照相的要求进行拍摄，加放比例尺、均 勻配光、使用微距镜头、垂直拍摄，得到清晰、准确、不变形的手印照片，以满足在三维立体 模型上清晰显现手印纹线的目的。
4.根据权利要求2所述的不规则客体上手印的提取方法，其特征在于，步骤a包括空间 定位、配光、拍摄建模照片及拍摄贴图照片，具体为空间定位利用计算机软件附带的空间定位标准图对不规则客体进行空间定位； 配光以均勻柔和的散射光照射不规则客体，使不规则客体各表面得到均勻光照； 拍摄建模照片从不同角度拍摄建模照片，建模照片能够完整地反映不规则客体的全貌，显示不规则 客体的形状特点； 拍摄贴图照片对不规则客体上遗留手印纹线的部位按照物证照相的要求进行拍摄，加放比例尺、均 勻配光、使用微距镜头、垂直拍摄，得到清晰、准确、不变形的手印照片，以满足在三维立体 模型上清晰显现指纹的目的。
5.根据权利要求2所述的不规则客体上手印的提取方法，其特征在于，步骤a包括配 光、拍摄贴图照片、对不规则客体作缠线处理及拍摄建模照片，具体为 配光以均勻柔和的散射光照射不规则客体，使不规则客体各表面得到均勻光照； 拍摄贴图照片对不规则客体上遗留手印纹线的部位按照物证照相的要求进行拍摄，加放比例尺、均 勻配光、使用微距镜头、垂直拍摄，得到清晰、准确、不变形的手印照片，以满足在三维立体 模型上清晰显现指纹的目的； 对不规则客体作缠线处理在不规则客体上依纵向和横向缠绕若干细线，细线应贴紧不规则客体表面，且纵向和 横向细线有足够多的交点以完成建模； 拍摄建模照片从不同角度拍摄建模照片，建模照片能够完整地反映不规则客体的全貌，显示不规则 客体的形状特点。
全文摘要
本发明公开了一种不规则客体上手印的提取方法，属于手印提取技术。该方法将光学拍照提取和三维图像技术有机结合，将不规则客体上遗留在不同部位的手印通过三维立体模型融合在一起，包括以下步骤a、通过相机对不规则客体及手印纹线进行拍照；b、利用计算机软件对步骤a所得照片进行处理，建立不规则客体的三维模型，并对手印区域进行贴图处理。与现有技术相比，本发明的不规则客体上手印的提取方法将各部分手印的残缺片断通过三维立体模型完整地再现出来，可以动态、完整的利用各个角度的手印信息进行检验鉴定，提高现场手印的利用率，直观的显示案发过程中案犯的动作目标和特征，具有很好的推广应用价值。
文档编号A61B5/117GK101889865SQ20101020147
公开日2010年11月24日 申请日期2010年6月17日 优先权日2010年6月17日
发明者赵秀萍 申请人:山东警察学院