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一、硬件配置
过去由于计算机的运行速度慢、内存小、又缺乏相应的图像处理软件,因而进行数字图像处理需要苹果机或专门的数字图像处理设备。
今天,计算机的软硬件都在突飞猛进的发展,普通的家用电脑也可以胜任复杂的图像处理。
不过由于数字影像文件比较大,处理过程复杂,因而对计算机的硬件配置也有一些特殊要求。
(一)主板(Mainboard)
主板是计算机内部件的载体,起着连接、沟通、兼容和控制作用,是电脑的神经系统目前主板上又常常集成一些硬件,如声卡、网卡、PCIModem、RAID硬盘阵列芯片等,有的还集成显示卡和内存。
根据图像输入要求,主板至少应该有与外界通信用的端口,如USB、串行口、SCSI接口甚至网络接入口等,有些外设可能会要求IEEE1394通信口,这是与外界进行数据交换并将有关图像文件信息导入的窗口,将来自数码相机、扫描仪、外置读卡器以及网络等外部资源传输至计算机。
(二)CPU的处理能力
CPU是中央处理器CentralProcessingUnit的缩写,是计算机中的核心部件。
CPU的运算速度由主频决定,主频越高,每秒钟执行的指令越多,运算速度越快。
一般地,使用主流的操作系统,选用市场热销主频的CPU即可,如使用XP系统,最好配备P42.0G主频的CPU。
使用WIN98系统,则只需选用低一级的CPU。
(三)内存大小
内存(Memory)的主要作用是:
为了使高速的CPU和相对低速的外部设备能够相互匹配、直辖市工作,系统要将数据首先复制到内存中,再进一步对外部设备进行操作。
内存越大,计算机能够同时处理的任务越多,对电脑运行速度的提高越有利。
目前,WindowsXP系统本身对内存的要求是128M,图像处理常用的软件Photoshop 7.0要求的内存至少为128M,使用数码相机拍摄的一幅大照片,其大小可以达到20M左右。
因此,为了更好地完成图像处理,建议增加计算机的内存,普通图像处理用的P4型计算机应配备512M内存。
(四)硬盘空间
硬盘是计算机中的主要存储介质,用于存储绝大部分指令和数据。
它的容量大小和存取速度直接影响计算机的工作效率。
目前硬盘按接口方式或划分为IDE和SCSI两种。
IDE硬盘多用于PC机,它直接通过数据线与主板相连,有ATA-33、66、100三种传输速度不同的型号。
SCSI硬盘与接口卡相连,它的传输速度极高,是IDE硬盘传输速度的几倍或几十倍,多用于服务器或工作站。
硬盘的容量目前对于图像处理已经足够,选择多大容量的硬盘要视存储的资料多少而定。
(五)显示器
显示器在图像处理过程中起显示作用,图像处理的结果能否真实再现,取决于显示器的质量,同时也对观察者的视力影响较大。
因此图像处理最好配备17英寸或更大的平面显示器,分辨率至少要达到1280*1024,刷新频率应能达到1024*768分辨率的85Hz。
(六)显示卡
显示器上色彩和分辨率取决于显示卡的输出运算能力。
决定显示卡性能的主要参数有:
显存大小、填充率等,其中显存的种类和大小,直接影响着图像显示的效果。
对于普通图像处理设备,市场上600元左右的显卡足以满足平面图像显示要求。
(七)网络设备
对于需要对图像进行异地传输的用户,网络设备是必需的,不但需要网卡,而且需要调制解调器(Modem),现场图像传输最好使用无线上网传输方式。
由于图像文件尺寸大,因此网络设备需配备质量好、速度快的。
二、常用软件简介
(一)AdobePhotoshop和PhotoDeluxe
Photoshop是专业摄影师、设计师和出版商设计用的图像处理软件,是开发最早的图像处理软件之一。
它功能齐全、操作方便,是使用者最多的通用图像处理软件。
目前Photoshop的最高版本是7.0,由于Photoshop功能强大,因此精通或熟练使用它需要具有一定的计算机应用基础。
因此Adobe公司又推出了一个家用及业余数字图像处理的软件PhotoDeluxe,与Photoshop相比,PhotoDeluxe具有简单易学的界面,有程序化了的各种处理模式,如消除红眼、叠印标题、影像合成、日历和贺卡设计等,非常适合初学者和数字图像业余爱好者使用。
AdobePhotoshopElements可以说是AdobePhotoshop家庭版吧!
比AdobePhotoshop作图简单多了。
AdobePhotoshopElements提供一些特色功能,满足业余摄影家、摄影爱好者以及公司用户对数码成像解决方案的特殊要求。
功能强大、使用方便。
最新的图像编辑工具使您在把握数码成像的基础之上,充分展现自己的创造力。
灵活的图像捕获选项使您可以处理数码相机或传统相机拍摄的照片,通用输出功能使您制作的照片可供打印、电子邮件或者网上发布之用。
(二)UleadPhotoImpact和PhotoExpress
对於网页设计者而言,PhotoImpact4提供了它可以自动改善或增强图像色彩质功能强大的图像处理软件,与AdobePhotoshop各有千秋,目前推出的也是7.0版本。
提供多媒体时代的专业影像设计者直觉的创意空间、最方便的制作工具、及最宽广的表达形式。
它整合了新时代的3D物件及文字特效与粒子效果、压力笔支援、不同的自然笔触、各式直觉操作的特效图库、以及网页影像与办公室文件的相容性,将构思到表达的过程完整组合。
镜头变形效果、自动变焦效果、皮肤色还原、多幅打印、电子相册,并可以采用JPEG2000高质量图像格式。
同时可以任使用者进行创造性的图像设计,如方便的徒手画工具、文字编辑、水晶效果和花样繁多的造型等。
最先进的网页影像处理工具组,从全世界广泛使用的GIF动画创作工具GIFAnimator、将图档压缩比最佳化的SmartSaver、到任意型状的按钮制作,在PhotoImpact环境中将网页设计功能整合在每一个小细节之中。
此外,还提供了42个网页设计范本,丰富的内容让你任意取用网页设计所需的如Banner、按钮、符号、底图等元件,是专业网页影像设计者最不可或缺的利器。
IMPACT重点强调设计者的主观控制,适宜于设计,但不太适宜于公安业务如证据处理要求。
PhotoExpress中文是我形我速带给您易用的相片编辑工具和大量的分享选项、包括电子邮件、打印、网页项目和联机相片分享。
以可视化的浏览模式快速组织您的数码相片、音频和视频文件。
快速掌握直观的布局、逐步的工作流程和有助的提示。
(三)PhotoEnhancerplus成像软件(适合于MAC和WIN)
PictureWorks推出的PhotoEnhancerPlus3.2同时兼容MAC和PC版本,而且删除了许多难懂的图形专业术语,如你在荧光灯下处理照片,觉得颜色太绿时,你只需进入Enhance菜单并让程序纠正,程序即会自动使用恰当的色彩滤镜进行处理。
如果对程序自动处理的结果不是很满意,只需点击ByExample,任何有关数码成像的困惑都烟消云散了。
可能要花一个小时或几个小时来想具体的图像处理步骤,但只需几秒钟后,该程序就会将不同效果的照片显示在屏幕上,如聚焦(清晰度)、曝光、亮度、对比度及色彩纠正等均不同的图像,你可以从中选择你喜欢的一种。
选择你喜欢的各个参数组合后,进入SmartPix,程序就会打印出最终的照片。
但与相机一样,PhotoEnhancerPlus也有限制:
这种工具的活动范围很窄,而且不能进行额外的精确工具,程序缺乏多重撤消/重做功能。
(四)
PictureWindows(win)
对于WIN95、98和NT4.0或4.0以上版本而言,PictureWindows2.0可能是市场上功能最全、价格最便宜的数码图像软件,由JonathonSachs研制开发出。
PictureWindows把原始照片和改变后的照片并排显示,使用者对自已所作的改变一目了然。
觉得效果不好,可以随时回退到原始照片。
PictureWindows就是一个电子暗房,它的功能很大,而且无需再购买可视相机或价格昂贵的PC镜头,PictureWindows会替你解决所有的这一切。
它包含了许多额外工具,如幻灯片观察器、各种计算器。
数码照片各项处理信息提示和一个性能极好的刻度尺可让你在屏幕与打印件间作出比较。
此外,一些看图软件和抓图软件,如ACDSEE、ULEADEXPLORER;
Hypersnap、Snagit、UleadImpactScreenCapture等也是图像处理是常用的软件,限于篇幅,不一一介绍了。
目前有关图像处理的软件不下几百种,每一种都有其特点。
建议先尝试着接触几种图像软件,在大致有个了解以后,再决定使用那一种,或者也可以掌握一种以上的图像处理软件。
但不建议你不断地学习各种不同的图像处理软件,老话说得好:
不求多只求精。
有这精力和功夫,在Photoshop多思考思考,多寻找一点创作灵感,多做出些好作品来,总比没日没夜地泡在那里学新软件来的强。
三、专用图像处理软件
(一)名捕
名捕刑侦用计算机痕检/文检图像处理分析系统针对我国刑事技术工作的实际需要开发研制的。
采用了多项当今国际领先的数字图像处理技术和分析方法,集图像的采集、存储、处理、分析、输出和管理功能于一体。
不仅具备常规的数字图像处理的能力,更突出了刑侦工作必需的特殊功能。
尤其是模糊图像处理、运动模糊处理和变形几何校正、快速图像处理、重叠指纹分离、可从多种复杂背景中将所需痕迹与背景分离等功能。
独特的实时图像处理和比对、对接功能,不仅可以取代传统的光学比对仪,还具有彩色图像叠加比对、无级放大和旋转比对、色分离比对等先进功能,易于准确快速地进行特征比对,并进行特征标划和阵列打印输出。
详见第二节有关内容。
(二)恒锐
恒锐痕检/文检图像处理系统既是一个图像处理系统,又是一个案件管理系统,适合于各类图像的处理和案件管理、图像归档、分类保存。
其主要内容如下:
1.案件管理。
包括案件编辑、图像编辑、案件维护几部分
2.图像收发。
包括电子邮件发送、接收邮件、多幅打印、图像上传、图像下载、局域网发送、同比例打印、不同比例打印
3.质量改善。
包括单幅去噪、灰度曲线调节、摄像模糊、视频模糊、运动模糊、颜色拾取等。
4.几何变换与校正。
包括横向柱面校正、球形校正、纵向柱面校正、鱼眼校正、足迹校正。
5.图像标注与测量。
6.图像特殊处理。
包括多幅处理、图像对接、图像比对、印章比对
7.测量比较。
画线比较、拼接比较、折角比较
8.指纹处理。
织物指纹、背景指纹、重叠指纹、指纹分区处理等。
第二节 影像处理的基本技术、技巧
一、通用软件处理
以Photoshop为例,简单介绍一下图像处理软件的基本技术和技巧。
(一)对图像色彩灰度失衡的矫正
当拍摄条件比较恶劣,特别是光照条件不理想,会造成色彩灰度失衡,即产生色阶分布不平衡,从而导致部分细节丢失。
因此对数字图像进行色阶调整可以修正有关图像。
灰度失衡与否的三个主要衡量标志是图像的阴影、中间色调以及高光区域,这三个标志可以进一步分解成包括1/4色调和3/4色调。
评测图像灰度的第一步是标识图像的这些区域,观察图像的整体均衡效果,它在阴影区域被加权的量的大小如何,是否具有很少阴影和高光细节的中间色调。
当图像的阴影区太暗时,细节通常被丢失,在图像的这些阴影区域应该寻找的是那些亮度足以创建对比度和增加图像清晰度的值。
当然,当图像的高光值太大时,微小细节也会受到损失。
均衡精良的图像含有大量属于中间色调范围内的像素,在中间色调区域中要进行的是如何在整幅图像上加权中间色调,如果中间色调值被加权得太接近于图像的阴影,那么图像会显得很暗,在高光与阴影之间没有过度;
当中间色调被加权得太趋向于高光区域时,那么图像中的阴影增加。
下面是对失衡数字图像修正的具体操作步骤:
1.启动PHOTOSHOP,点击“文件”菜单,打开要处理的图像。
2.点击下拉菜单“图像”,选择“直方图”选项,进入观察。
一般情况下,“标准偏差值”为60以上的,图像部分细节会被或多或少淹没。
同时观察最高峰的像素个数,设为A。
3.点击“图像”下拉菜单,选择“调整”菜单下的“色阶”选项,对“输入色阶”后的三个值与“输出色阶”后的两个值进行调整,它们都有自己对应的滑块,即也可以拖动滑块进行调整。
先调整“输入色阶”的第一个及第三个值,使其对应的三角滑块尽量靠近像素最高峰的峰脚,而使第二个值对应三角滑块靠近峰值中心。
打开预览,观察图像变化,使其处于最佳展现状态。
然后调整“输出色阶”值,一般情况下,这两个值只能调整一个,调整时观察图像的变化,使其处于最佳状态。
调整原则:
“输入色阶”中第一个及第三个值为标准的色彩灰度的两个极值(0~255)。
调整时,这两个值的调整值不能多于90(像素值接近于零的例外),同时,大于A数量的1/10处对应的色彩灰度级不能被删略(如果除最高峰外,还有其他较高的峰值,并且有峰值在0或255附近,则可删略的色彩灰度级像素个数可上升为A/5),以免丢失信息。
“输出色阶”两个值的调整值最大不能超过127。
这样可以保持刑事照片的原始状态。
(二)对模糊图像的矫正
由于拍摄时镜头的抖动、扫描时操作不正确等因素,导致了刑事图像的模糊,这对于刑技人员进行检验鉴定、同一认定危害极大。
PHOTOSHOP软件中的锐化滤镜可以很好得解决这个问题。
锐化滤镜是通过增加相邻像素的对比度使模糊的图像或选区的边缘部分产生锐化和清晰的效果,可以说是进行了再次调焦,这样处理后的图像基本不会丢失信息,可以保持原始状态。
但是在操作时如果调整方法不恰当,则会使图像分辨率大幅度下降,所得照片会比原始照片的质量更差。
操作步骤如下:
1.启动PHOTOSHOP,并打开原始图像。
2.点击“滤镜”下拉菜单,选择“锐化”菜单下的“USM锐化”选项。
USM锐化(UnSharpenMask)滤镜与“SharpenEdges”滤镜一样,属于锐化图像轮廓的滤镜,区别在于USM滤镜可以调整图像边缘细节的对比度,并且在边缘的每侧制作一条更亮或更暗的线,以强调图像边缘并产生更清晰的图像。
3.在“USM锐化”滤镜对话框中进行调整,调整的值有“半径”值、“数量”值、“阈”值。
“数量”(Amount)该项用于设置图像边缘的锐化强度。
它的范围是1%~500%,为了得到高分辨率的处理图像,选择的范围一般应该是150%~200%。
“半径”项是用于设置锐化宽度的选项。
它的范围是0.1像素~250.0像素,为了得到高分辨率的处理图像,调整的范围应该是1~2。
“阈”值用来设定需要分析的像素范围:
阈值代表将要锐化的相邻像素间的亮度差。
它的范围是0~255level。
为了避免产生杂色,同时维持锐化效果,它的调整范围应该是2~4之间的阈值。
如果应用USM滤镜使亮色看起来过于饱和,要将该图像转换为Lab模式,并将滤镜只应用于L通道,这一技巧可锐化图像,而不会影响颜色成分。
以上方法特别适合于对指纹图像的处理。
(三)对反差较弱的物证痕迹图像的处理
对于反差较弱的痕迹物证图像,如果用调整对比度的方法来加强其反差,常会导致其灰部细节的丢失。
但应用PHOTOSHOP中的“应用图像”功能,可以进行反差的增强,效果比较理想。
操作如下:
2.对图层进行右击鼠标,选择复制图层,将新图层命名为“复制图层”,并选择此图层。
3.点击“图像”下拉菜单,选择“应用图像”选项。
4.在“应用图像”对话框中,“图层”选项选择“背景”,“混合”选项选择“正片叠底”或者“颜色加深”均可。
一般情况下,“颜色加深”的效果要比“正片叠底”的效果强烈。
可以重复以上处理步骤,直致达到鉴定的标准;
如果调整后反差过于强烈,则减少“应用图像”对话框中不透明度的值,也可以对图像进行均衡色彩灰度的调整(按上面介绍的方法进行)以获取处理的最佳效果。
(四)对有划痕、污点的刑事图像的处理
数字图像在打印出来以后,不按正确操作进行保存,或者由于其他一些原因,很容易使图片腐化退色或者划伤而产生划痕、污点。
由于以前没有数字图像处理工具,这样的图片很可能失去了检验鉴定的价值。
但现在使用图像处理工具可以轻而易举的将其修复。
PHOTOSHOP软件中的“蒙尘与划痕”滤镜便是这些工具中的一种,它通过改变不同的像素来减少杂色,在清晰化图像和隐藏缺陷之间达到平衡。
具体操作如下:
1.用扫描仪将图像扫描到计算机中,并启动PHOTOSHOP将此图片打开。
2.先选择图像上的两个标志点,即图像上痕迹部分的两个色阶差别最大的点(目测),将图像放大到可以在这两个点上制作选区为止。
3.在这两个点上分别制作选区,然后点击“图像”下拉菜单,选择“直方图”选项,在直方图对话框中观察并记录这两个选区的峰值对应色阶值,设其差值为A。
4.点击“滤镜”下拉菜单,选择“杂色”下的“蒙尘与划痕”选项,在“蒙尘与划痕”对话框中对“半径”及“阈值”进行调整,同时打开预览。
一边调整这两个值,一边观察图像的效果,使其达到最佳状态。
调整原则:
半径可以确定滤镜搜索像素差别范围的大小,阈值可以确定调整图像像素差别的大小。
调整时,输入的阈值最小要大于A,且输入的阈值越靠近A越好。
如果A的值大于90,再调整半径的值将不会有效果。
一般情况下,半径的调整范围应该在2~5之间,如果输入的阈值小于10,则半径的调整值不能大于3,否则会使图像过度模糊,丢失原始信息。
(五)对有不同颜色背景干扰的物证图像的处理(痕迹物证与背景颜色有比较明显的差别)有些物证照片由于其背景杂乱无章、颜色鲜艳,严重干扰了技术人员对图像的检验鉴定。
PHOTOSHOP软件中的“高反差保留滤镜”可以很好的解决这个问题。
“高反差保留滤镜”用在明显的颜色过度处,保留指定半径内的边缘细节,并隐藏图像的其他部分(0.1像素的半径仅保留边缘像素)。
此滤镜可以去掉图像中低频率的细节,与“高斯模糊”滤镜的效果相反。
这个方法对于指纹纹线在复杂背景中的提取,效果非常好,具体操作如下:
1.启动PHOTOSHOP,打开图像;
2.观察并选择痕迹与背景色阶差别最大的两个点;
放大图像,对这两个点作选区;
3.点击“图像”菜单,选择“直方图”,在直方图的对话框中进行观察,找出这两个选区像素峰值对应色阶的差值;
4.点击“滤镜”菜单,选择“其它”菜单下的“高反差保留滤镜”选项,在此对话框中,对“半径”的值进行调整,同时打开“预览”;
调整“半径”值,观察图像效果到最佳为止,但“半径”值的最小值不能小于痕迹与背景的色阶差值最大值。
这个滤镜产生的效果使图像看上去会变化很大,但在调整原则下进行,是不会损失原始细节的。
(六)现场照片中逆光照片的处理
1.为原彩色图像做一个黑白颜色的图像拷贝;
将原彩色图像用PHOTOSHOP打开,选择“图像”下拉菜单下的“复制”选项,并点击OK按钮,再选择“图像”菜单下“模式”选项中的“灰度”指令,把这个复制的图像转换为黑白颜色的图像。
2.在这个拷贝的黑白图像中,点击“滤镜”下拉菜单中“模糊”菜单下的“高斯模糊”选项,并将半径设为3至6个像素单位。
使图像模糊细节都看不清楚的程度。
3.用鼠标点击原彩色图像,将其视窗置于屏幕上方,然后点击“选区”下拉菜单并选择“载入选区”选项,把拷贝的黑白图像作为选区。
将背景通道设为黑色,选中反相选框,点击OK按钮。
在装载完选区之后,就会看到在图像上的一个用虚线圈起来的阴影区域。
注释:
可以在使用套索工具的同时点按住Alt键来去除不属于阴影部分的那些小的区域。
4.点击“编辑”下拉菜单并选择“填充”选项,在“容量”选框中选择50%的灰度,在“透明度”选项中选择100%的透明度,在“模式”选项中选择色彩遮挡模式,最后点击OK按钮。
在最终生成的图像中黑暗的阴影部分将被去除。
这样可以适当的改善逆光图像。
(七)偏角摄影图像的矫正
在现场拍摄过程中,有时会遇到这种情况:
痕迹物证所处的位置让相机无法进行垂直拍摄,而承痕物体又是不可破坏的,这样便导致了斜射图像的形成。
在这样的情况下拍摄时要遵循一定的规则,以便为后期处理打下良好的基础。
拍摄规则:
斜摄时要使用矩形框比例尺,向痕迹中点对焦,这样在矫正时便于选择标志点,矫正的图像失真也最小。
矫正处理:
1.启动PHOTOSHOP,打开斜摄图像;
2.点击“图像”下拉菜单,选择“画布大小”选项,并将画布设置为宽15CM、高30CM;
3.用“多边套锁工具”点选照片上的四个标志点A、B、C、D。
如果垂直拍摄的照片,此4点应是痕迹的长方形的4个顶点,即这四个点的连线应与矩形比例尺的四个边平行。
4.点击“视图”下拉菜单,选择“显示标尺”命令。
从图像标尺拖出两条参考线,分别通过A、B两点,点击“编辑”下拉菜单,选择“变换”菜单下的“斜切”选项,拖动图像矩形范围左右两个顶点,使梯形选区的两条斜边分别和两条参考线重合,双击选区,即完成了斜切方向的矫正。
5.继续点击“编辑”下拉菜单,选择“变换”菜单下的“缩放”选项,拖动图像矩形上边的中点至图像水平、垂直两条比例尺的单位长度相等,双击选区,然后对画布进行适当的裁切,即完成了斜摄痕迹照片的矫正工作。
以上方法特别适用于斜摄足迹的矫正。
但是这样矫正的痕迹图像,在远端会有轻微的扩散失真,这是由于图像的栅格化特点和拍摄工作中的误差相互作用造成的,图像能否用于鉴定,应视失真的
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