犯罪案件现场虚拟重建技术研究

论文摘要

犯罪现场勘查,是指侦查人员依据法律规定,对与犯罪有关的时间、地点和人、事、物进行的现场调查、勘验检查、现场记录等侦查活动,对于查明案件性质、收集犯罪证据、分析案犯特点、确定侦查方向具有十分重要的作用,是侦查活动的起点,也是公安刑侦工作的一个重要组成部分。传统的现场勘查工作做法是通过现场笔录、现场图、现场照片、现场录像、各类鉴定结论以及现场勘验人员的口头描述等方法来综合反映现场信息。这些方法存在信息反映的主观性、局限性,能够获取到的信息量多寡也因人而异。当前,计算机科学与工程技术飞速发展,已经广泛应用于各行各业。如何将其与现场勘查技术有机结合起来,提高现场勘查工作的信息化、科学化水平,成为侦查工作中充分发挥现场及物证作用的当务之急。本文紧紧围绕公安部门现场勘查工作的特点和需求,结合虚拟现实、图像处理等技术,提出了一种基于IBR(Image Based Rendering,基于图像渲染)技术的犯罪案件现场虚拟重建方法,并重点对现场全景图像生成过程中的若干关键技术进行了研究。论文首先对现场全景图像生成过程建立了总体模型,将整个问题分为现场鱼眼图像采集、鱼眼图像校正恢复、现场图像预处理、现场图像匹配和图像平滑五个模块,使课题的研究过程变得清晰明了。在此基础上,对每个模块分别搭建了研究框架,使得研究过程的每一个环节,都紧扣现场环境的特点,在案件现场虚拟重建这一总体模型下来进行。深入研究了鱼眼镜头的构造和成像原理,从现场环境和鱼眼镜头的特点以及问题研究的需求出发,对图像采集过程中的技术细节进行了规范。并使用基于球面透视投影约束的方法,对采集的现场鱼眼图像进行了校正,较好地恢复了鱼眼图像的桶形畸变。系统分析了图像预处理技术的一些基本原理和方法,根据案件现场的特点和现场重建的需求,综合运用了直方图规定化和中值滤波两种方法对现场图像进行了匹配前的预处理,改善了图像的视觉效果、减少了噪声影响。针对犯罪案件现场重建过程中的图像匹配环节,提出了一种精确的匹配算法。该算法提取的特征点分布均匀、稳定可靠,虽然匹配的速度不是很快,但是匹配精确、稳定,非常适合对匹配实时性要求不高但准确性要求高的案件现场图像进行匹配。在图像匹配完成后,采用一种渐入渐出的算法对图像进行平滑处理,达到了较好的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状与发展趋势
• 1.2.1 犯罪案件现场勘查学的发展
• 1.2.2 IBR技术的发展
• 1.3 论文的研究目的、研究内容、研究意义和组织结构
• 1.3.1 论文的研究目的
• 1.3.2 论文的研究内容
• 1.3.3 论文的研究意义
• 1.3.4 论文的组织结构
• 第二章 犯罪案件现场全景图像生成过程建模
• 2.1 现场全景图像生成过程总体模型
• 2.2 现场全景图像采集过程模型
• 2.3 现场鱼眼图像校正过程模型
• 2.4 现场图像预处理过程模型
• 2.5 现场图像匹配过程模型
• 2.6 现场图像平滑过程模型
• 第三章 现场鱼眼图像的采集和校正
• 3.1 现场鱼眼图像的采集
• 3.1.1 鱼眼镜头简介
• 3.1.2 鱼眼图像采集设备
• 3.1.3 现场鱼眼图像采集技术
• 3.2 现场采集鱼眼图像的校正
• 3.2.1 鱼眼图像分类
• 3.2.2 透视投影模型
• 3.2.3 校正算法
• 第四章 现场图像预处理
• 4.1 图像预处理基本方法
• 4.1.1 空域预处理方法
• 4.1.2 频域预处理方法
• 4.2 现场图像预处理方法
• 4.2.1 直方图处理
• 4.2.2 中值滤波
• 第五章 现场图像匹配与平滑算法研究
• 5.1 现场图像匹配算法研究
• 5.1.1 图像匹配算法概述
• 5.1.2 一种精确的图像匹配算法
• 5.2 现场图像平滑
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间撰写的主要论文