第二部分公安部門刑事數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)演示文稿

第二部分公安部門刑事數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共81頁(yè)。優(yōu)選第二部分公安部門刑事數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)當(dāng)前2頁(yè)，總共81頁(yè)。1.1圖像與數(shù)字圖像—圖像的概念圖像的概念：狹義上理解： 圖像是指客觀景物在人眼中所形成的“影像”或“映像”，也就是人眼所能感知的視覺(jué)信息。廣義上理解： 圖像是泛指能夠描繪事物的特征的形象化信息。它包括人眼所直接感知的視覺(jué)信息和人眼無(wú)法直接感知，但可以通過(guò)間接感知的的圖像信息(如紅外線、X光、超聲波圖像等)。當(dāng)前3頁(yè)，總共81頁(yè)。1.1圖像與數(shù)字圖像—圖像的分類圖像按存在形式分類：模擬圖像、數(shù)字圖像模擬圖像：保存于傳統(tǒng)介質(zhì)上的圖像（照相紙、感光片、畫紙、畫布等有形載體）數(shù)字圖像：模擬圖像經(jīng)過(guò)采樣后以離散的二進(jìn)制序列（0，1編碼序列）形式記錄在特殊介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)文件。當(dāng)前4頁(yè)，總共81頁(yè)。1.1圖像與數(shù)字圖像—圖像的數(shù)學(xué)模型

按存在形式對(duì)圖像進(jìn)行分類雖然直觀，但并不夠嚴(yán)格和準(zhǔn)確，要從本質(zhì)上說(shuō)明數(shù)字圖像和模擬圖像的區(qū)別和特點(diǎn)，并便于對(duì)其進(jìn)行研究，必須借助數(shù)學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行描述。

從數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，圖像可看作二維或三維空間上的一個(gè)或一組分布函數(shù)。當(dāng)前5頁(yè)，總共81頁(yè)。1、模擬圖像的數(shù)學(xué)模型灰度（黑白）模擬圖像的數(shù)學(xué)模型：

灰度圖像中灰度強(qiáng)度值隨坐標(biāo)圖像空間坐標(biāo)(x,y)連續(xù)分布，因此可將其定義為三維空間上的連續(xù)函數(shù)z＝f(x，y)，其中，Z代表圖像在空間坐標(biāo)處的灰度值(或亮度)強(qiáng)度。 實(shí)際圖像的灰度值是有界的，這種有界性可表示為：

0≤f(x,y)≤Bmy0f(x,y)

當(dāng)前6頁(yè)，總共81頁(yè)。1、模擬圖像的數(shù)學(xué)模型B：三維空間上的圖像AC：f(x,y)投影到X—Y平面當(dāng)前7頁(yè)，總共81頁(yè)。1、模擬圖像的數(shù)學(xué)模型彩色模擬圖像的數(shù)學(xué)模型： 彩色圖像的數(shù)學(xué)模型還應(yīng)反映出色彩的類別及強(qiáng)度變化。 通常將彩色圖像分解為三個(gè)連續(xù)三維灰度（或亮度）函數(shù)Zr=fr(x,y),

，Zg=fg(x,y),

，Zb

=fb(x,y)進(jìn)行表達(dá)，分別代表圖像中紅、綠、藍(lán)三種光譜成分的亮度幅值在二維空間（x，y）上的分布變化，同樣fr(x,y)、fg(x,y)、fb(x,y)也是連續(xù)有界的。Zr=fr(x,y),0≤fr(x,y)≤BmZg=fg(x,y),0≤fg(x,y)≤BmZb=fb(x,y),0≤fb(x,y)≤Bm當(dāng)前8頁(yè)，總共81頁(yè)。模擬圖像的特點(diǎn)1．空間上連續(xù)（空間坐標(biāo)是有界且連續(xù)變化的量）2．信號(hào)連續(xù)，不分級(jí)（亮度或色彩屬性呈連續(xù)變化）3、不能直接被計(jì)算機(jī)和數(shù)字設(shè)備識(shí)別和處理（連續(xù)信號(hào)不能被數(shù)字設(shè)備識(shí)別和處理）。當(dāng)前9頁(yè)，總共81頁(yè)。2、數(shù)字圖像的數(shù)學(xué)模型

對(duì)于灰度（黑白）圖像，定義三維離散亮度函數(shù)：

z=f(x，y)，其中：

x={0，1，2…..xmax} y={0，1，2…..ymax} z={0,1,2…zmax} x，y說(shuō)明圖像像素的空間坐標(biāo)，xmax，ymax代表圖像尺寸（長(zhǎng)、寬），同時(shí)決定x，y的取值范圍為介于0—xmax和0—ymax之間的整數(shù)。 函數(shù)值z(mì)代表了在坐標(biāo)(x，y)處像素的灰度值（亮度值），通常取值范圍為0到255的整數(shù)值，0表示純黑、255表示純白。

注意：坐標(biāo)空間和亮度幅值的離散性，即取值為某個(gè)區(qū)間內(nèi)的整數(shù)值，而非實(shí)數(shù)值。當(dāng)前10頁(yè)，總共81頁(yè)。2、數(shù)字圖像的數(shù)學(xué)模型

使用二維矩陣方式對(duì)數(shù)字圖像的進(jìn)行表達(dá)方式更接近于人們對(duì)數(shù)字圖像的視覺(jué)感受，便于理解。

定義二維矩陣f[m,n]，m,n說(shuō)明圖像的寬和高，矩陣元素f(i，j)的值表示圖像在第i行，第j列的像素的灰度值或色彩屬性值；i,j表示圖像像素的幾何位置。mXn代表數(shù)字圖像的像素總數(shù)，稱作圖像的空間分辨率（圖像尺寸）對(duì)于灰度等級(jí)（K=256）的灰度圖像，f(i,j)={0…255};對(duì)于24位RGB彩色圖像，f(i,j)={RGB(r,g,b)|(r、g、b={0…255})}當(dāng)前11頁(yè)，總共81頁(yè)。數(shù)字圖像的特點(diǎn)1．空間上離散（空間坐標(biāo)是介于某個(gè)區(qū)間的正整數(shù)值）2．信號(hào)是分級(jí)的離散值（亮度或色彩屬性為不連續(xù)集合空間內(nèi)的正整數(shù)值）3、能直接被計(jì)算機(jī)和數(shù)字設(shè)備識(shí)別和處理。當(dāng)前12頁(yè)，總共81頁(yè)。這幅數(shù)字圖像由56x56個(gè)像素組成。每個(gè)像素在二維空間中具有特定的位置（x,y）屬性和幅值f(x,y)屬性。若該圖是24位RGB彩色圖像，f(i,j)={RGB(r,g,b)|(r、g、b={0…255})}當(dāng)前13頁(yè)，總共81頁(yè)。為什么需要圖像的數(shù)學(xué)模型？便于研究、分析和處理圖像根據(jù)需要對(duì)這些函數(shù)進(jìn)行某種數(shù)學(xué)運(yùn)算（即對(duì)其表達(dá)函數(shù)進(jìn)行加工和改造或分析），即可達(dá)到某種目標(biāo)。目標(biāo)：圖像增強(qiáng)、圖象恢復(fù)、邊緣提取、圖像內(nèi)容識(shí)別等。

當(dāng)前14頁(yè)，總共81頁(yè)。1.2圖像處理與數(shù)字圖像處理

1.2.1圖像處理與圖像處理方法

圖像處理的概念：

按特定的目標(biāo)，使用一定的設(shè)備和方法，對(duì)已有圖像進(jìn)行的“加工”和“改造”。圖像處理方法分類：一、模擬圖像處理對(duì)象：模擬圖像手段和方法：光學(xué)、化學(xué)、模擬電子手段二、數(shù)字圖像處理對(duì)象：數(shù)字圖像手段和方法：數(shù)字化設(shè)備和軟件當(dāng)前15頁(yè)，總共81頁(yè)。模擬圖像處理手段及特點(diǎn)光學(xué)手段：利用光的透射、干涉、衍射原理化學(xué)手段：如：暗房技術(shù)對(duì)底片加厚、減薄、反差調(diào)整模擬電子手段：對(duì)圖像的模擬電子信號(hào)進(jìn)行濾波、邊緣提取、反差增大、亮度對(duì)比度調(diào)整、偽彩色顯示等缺點(diǎn)：容易產(chǎn)生信號(hào)失真、引入噪聲干擾、不易控制處理的量和度、過(guò)程不直觀。當(dāng)前16頁(yè)，總共81頁(yè)。數(shù)字圖像處理手段及特點(diǎn)

利用計(jì)算機(jī)，使用具備某些特定算法的軟件對(duì)數(shù)字化后的圖像進(jìn)行處理。特點(diǎn) ：

不會(huì)引入噪聲干擾、精確性高（數(shù)字技術(shù)自身的特點(diǎn)） 過(guò)程直觀，再現(xiàn)性好，易控制處理的量和度 靈活性大，一般不依賴于特定的硬件設(shè)備，成本低廉速度快，由計(jì)算機(jī)或數(shù)字設(shè)備完成，快捷、方便。當(dāng)前17頁(yè)，總共81頁(yè)。1.2.2數(shù)字圖像處理的研究領(lǐng)域

（基本任務(wù)）

數(shù)字圖像處理過(guò)程是對(duì)原始圖像的數(shù)學(xué)函數(shù)f(x，y)進(jìn)行某種運(yùn)算H從而得到目標(biāo)G的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程可以表示為：G=H[(f(x，y)]根據(jù)H性質(zhì)和目標(biāo)的不同可分為：圖像增強(qiáng)(imageenhancement)

圖像壓縮(imagecompression)圖像恢復(fù)(imagerestoration)圖像特征提取(featureextraction)當(dāng)前18頁(yè)，總共81頁(yè)。1、數(shù)字圖像處理（圖像增強(qiáng)）給定一幅圖像f(x，y)，選擇一種操作運(yùn)算H，使得結(jié)果圖像f’(x，y)在某種主觀評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)下比原圖f(x，y)具有更好的視覺(jué)質(zhì)量，這就是圖像增強(qiáng)(imageenhancement)問(wèn)題。對(duì)比度增強(qiáng)前、后圖像增強(qiáng)是個(gè)高度主觀的過(guò)程，增強(qiáng)效果的評(píng)判是否取決于目標(biāo)圖像的最終用途，沒(méi)有一個(gè)普遍適用嚴(yán)格的客觀測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)。注意當(dāng)前19頁(yè)，總共81頁(yè)。2、數(shù)字圖像處理（圖像壓縮）

給定一幅圖像f(x，y)，我們尋找一種操作H，使得f(x，y)對(duì)原圖像f(x，y)的表示（存儲(chǔ)、處理、顯示、傳輸?shù)龋┛梢栽谏倭繄D像細(xì)節(jié)丟失的條件下用更少的比特?cái)?shù)進(jìn)行，這就是圖像壓縮(imagecompression)問(wèn)題。當(dāng)前20頁(yè)，總共81頁(yè)。圖像壓縮的兩種基本類別圖像壓縮：有損壓縮、無(wú)損壓縮

“你的妻子，Helen，將于明天晚上6點(diǎn)零5分在波士頓的Logan機(jī)場(chǎng)接你”無(wú)損壓縮：去除冗余信息你的妻子將于明晚6點(diǎn)零5分在Logan機(jī)場(chǎng)接你有損壓縮：去除非關(guān)鍵信息

Helen將于明晚6點(diǎn)在Logan接你。當(dāng)前21頁(yè)，總共81頁(yè)。3、圖像恢復(fù)

給定一幅損毀或失真圖像f(x，y),找出對(duì)H-1的估計(jì)，恢復(fù)圖像f(x，y)，這就是圖像恢復(fù)(imagerestoration)問(wèn)題。其中，H-1代表對(duì)造成圖像損毀或失真過(guò)程的數(shù)學(xué)模型的逆函數(shù)，對(duì)損毀或失真過(guò)程所建立的數(shù)學(xué)模型越精確，恢復(fù)效果越好。圖像恢復(fù)是個(gè)客觀的過(guò)程，必須依賴于圖像損毀或失真過(guò)程的較為準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，否則難以獲得理想的恢復(fù)結(jié)果。注意當(dāng)前22頁(yè)，總共81頁(yè)。4、圖像特征提取給定一幅圖像f(x，y)，尋找一種操作H，使得處理結(jié)果G為圖像f(x，y)的某種特征（灰度、顏色、紋理等），這就是圖像特征提取(featureextraction)。圖像特征提取往往又需要進(jìn)行邊緣檢測(cè)(edgedetection)、圖像分割(imagesegmentation)。特征提取屬于數(shù)字圖像處理研究與應(yīng)用的中級(jí)層面。即輸入圖像，輸出便于機(jī)器識(shí)別的圖像的特征。當(dāng)前23頁(yè)，總共81頁(yè)。特征提取過(guò)程的例子車牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)中的圖像處理（邊緣檢測(cè)）當(dāng)前24頁(yè)，總共81頁(yè)。圖像分割例子指紋自動(dòng)識(shí)別預(yù)處理（圖像分割）通過(guò)圖像分割算法（基本全局閾值算法）分割得到的圖像當(dāng)前25頁(yè)，總共81頁(yè)。1.2.3數(shù)字圖像處理應(yīng)用領(lǐng)域

圖像處理的應(yīng)用涉及航空航天、生物醫(yī)學(xué)工程、通信工程、工業(yè)和工程、軍事、公安、檔案、文化藝術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等眾多領(lǐng)域和學(xué)科。當(dāng)前26頁(yè)，總共81頁(yè)。數(shù)字圖像處理應(yīng)用領(lǐng)域（醫(yī)學(xué)）對(duì)原始對(duì)比度不夠的CT掃描圖像和經(jīng)過(guò)直方圖均衡化處理(一種圖像增強(qiáng)技術(shù))以后的圖像，可以看出，圖像增強(qiáng)后的CT圖，細(xì)節(jié)得到了突出。當(dāng)前27頁(yè)，總共81頁(yè)。數(shù)字圖像處理應(yīng)用領(lǐng)域（地質(zhì)遙感）遙感圖像的判讀是遙感圖像分析的一項(xiàng)重要內(nèi)容。圖(a)給出一幅灰度遙感圖像，其中海洋、山川等地貌不突出。圖(b)為一幅經(jīng)過(guò)偽彩色處理的圖像，各種地貌的差異變大，便于判讀。人的視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)顏色變化的敏感程度強(qiáng)于灰度變化。當(dāng)前28頁(yè)，總共81頁(yè)。數(shù)字圖像處理應(yīng)用領(lǐng)域（工業(yè)檢測(cè)）裝瓶生產(chǎn)線上，可以通過(guò)圖像檢測(cè)瓶子是否裝滿。原圖通過(guò)合適的圖像分割方法，將液體和沒(méi)有液體的空白圖像區(qū)域分割開(kāi)（增大差異），再通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析檢測(cè)。當(dāng)前29頁(yè)，總共81頁(yè)。1.2.4數(shù)字圖像處理設(shè)備和數(shù)字圖像處理系統(tǒng)

圖像處理系統(tǒng)的5大組成部分其中，計(jì)算機(jī)及圖像處理軟件為核心

當(dāng)前30頁(yè)，總共81頁(yè)。1、圖像采集設(shè)備（數(shù)字化輸入設(shè)備)圖像采集設(shè)備是圖像數(shù)字化輸入單元，常用設(shè)備有：掃描儀（平板掃描儀、膠片掃描儀）CCD（Charged-CoupledDevice）攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)視頻采集器（采集卡）當(dāng)前31頁(yè)，總共81頁(yè)。2、圖像存儲(chǔ)設(shè)備（存儲(chǔ)器）常用存儲(chǔ)容量單位比特(bit,):1個(gè)二進(jìn)制位，數(shù)字技術(shù)最小處理容量單位字節(jié)（Byte，):1byte=8bit

千字節(jié)（KByte，單位縮寫KB),1KB=210Byte

兆字節(jié)(MByte，單位縮寫MB),1MB=210KB

吉字節(jié)(GByte，單位縮寫GB),1GB=210MB

存儲(chǔ)器分類可讀寫存儲(chǔ)（計(jì)算機(jī)內(nèi)存）在線或聯(lián)機(jī)存儲(chǔ)器（軟盤、硬盤）數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器（磁帶、光盤）移動(dòng)存儲(chǔ)器（SD卡,CF卡，U盤等）當(dāng)前32頁(yè)，總共81頁(yè)。3、圖像處理設(shè)備(完成圖像處理運(yùn)算)

計(jì)算機(jī)及圖像處理軟件圖像處理數(shù)字電路硬件模塊:為了提高速度或克服通用計(jì)算機(jī)限制的情況下才用特制的硬件。當(dāng)前33頁(yè)，總共81頁(yè)。4、圖像顯示、輸出設(shè)備顯示器、陰極射線管(CRT)和各種打印設(shè)備。打印機(jī)是一種輸出設(shè)備，可將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的彩色圖像或來(lái)自掃描儀的彩色圖像高質(zhì)量地打印出來(lái)。打印機(jī)的分類針式打印機(jī)噴墨打印機(jī)激光打印機(jī)熱升華打印機(jī)當(dāng)前34頁(yè)，總共81頁(yè)。5、交互設(shè)備

在圖像處理過(guò)程中會(huì)存在大量人機(jī)交互操作，這些操作將通過(guò)鼠標(biāo)、鍵盤進(jìn)行。當(dāng)前35頁(yè)，總共81頁(yè)。1.2.5圖像數(shù)字化過(guò)程圖像數(shù)字化過(guò)程（ImageDigitzingProcess）:

將一副圖像從模擬狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化形式的處理過(guò)程。包括以下三個(gè)基本步驟：掃描(Scanning）：對(duì)模擬圖像進(jìn)行尋址，每個(gè)被尋址的最小單元最終形成數(shù)字圖像的一個(gè)像素采樣(Sampling)：在每個(gè)掃描位置測(cè)定其灰度值。量化(Quantization)：將灰度數(shù)值劃分為不同的等級(jí)并對(duì)像素地址及量化后的像素灰度等級(jí)值進(jìn)行編碼形成離散的二進(jìn)制序列。

灰度值：表征圖像某空間位置處明暗程度的物理量當(dāng)前36頁(yè)，總共81頁(yè)。1、掃描數(shù)字化設(shè)備將模擬圖像劃分成M(行)XN（列）的矩陣，然后對(duì)每個(gè)矩形方格進(jìn)行尋址，進(jìn)行一次灰度值的采樣和量化，最后形成1個(gè)像素點(diǎn)，這個(gè)尋址過(guò)程稱作掃描。n0mM，NMXN叫做數(shù)字圖像的空間分辨率，實(shí)質(zhì)是構(gòu)成數(shù)字圖像的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，通常用于度量數(shù)字圖像的尺寸和也用于說(shuō)明圖像采樣精度。當(dāng)前37頁(yè)，總共81頁(yè)。模擬圖像f(x,y)->

采樣圖像{fc(i,j)}其中,i＝{1、2、3、…n}；j＝{1、2、3、…m}，mxn叫做空間分辨率若將圖像數(shù)字化為灰度圖像，fc(i,j)表示采樣得到的i行j列矩形方格的灰度值(0≤f(i,j)≤Bm)也稱作“抽樣”，指將圖像的連續(xù)表達(dá)方式f(x,y)轉(zhuǎn)換成為空間上離散的表達(dá)方式{fc(i,j)}的操作過(guò)程。2、采樣當(dāng)前38頁(yè)，總共81頁(yè)。像素灰度值像素平均灰度值2、采樣(灰度值的確定)y0f(x,y)

{fc(i,j)}nm0m，n0≤f(i,j)≤Bm的實(shí)數(shù)105.3200.8197181172172170.27195184178170163.4160.3153.26125142131123.7114.41051025108928363.360.57177.6469635133.154.5114124.53831171224834108.8152.526310811745950.4103.1176543210X當(dāng)前39頁(yè)，總共81頁(yè)。均勻分隔等份均勻分隔等份16163232636312812832×32采樣64×64采樣128×128采樣

顯然，采樣小方格的面積取得越?。╩，n越大），采樣區(qū)域數(shù)越多，采樣圖像就越接近原始模擬圖像。模擬圖像16×16采樣采樣后的數(shù)字圖像2、采樣（空間分辨率對(duì)圖像質(zhì)量的影響）當(dāng)前40頁(yè)，總共81頁(yè)。量化：為了便于計(jì)算機(jī)處理,采樣得到的圖像灰度矩陣{fc(i,j)}中的每個(gè)像素的灰度值f(i,j)還必須被離散化為便于計(jì)算機(jī)可以識(shí)別和度量、處理的等級(jí)，這一步操作稱為“量化”。連續(xù)的灰度空間(物理值)量化后的灰度空間(邏輯值)QiQi+1Qi-1IfZi<=Z<Zi+1Q=Qi一般情況下，采取均勻量化，即將像素灰度的取值范圍分成均等的K個(gè)子區(qū)間，為便于計(jì)算機(jī)處理和存儲(chǔ)，通常量化等級(jí)K取為2的整數(shù)次冪，即：

K=2n，(n=1,2,3,……)3、量化K叫做灰度分辨率(圖像最多可能能灰度級(jí)別數(shù)量)n

叫做位深度ziZi+1Zi-1Bm0當(dāng)前41頁(yè)，總共81頁(yè)。概念：灰度灰度：像素的灰度值代表了圖像像素的灰暗和明亮等級(jí)，等級(jí)的范圍從全黑到全白。根據(jù)位深度的不同可劃分為不同的等級(jí)范圍：

在8位（N=8，K=256）灰度圖像中，像素值0代表全黑，而像素值255代表全白?；叶?27代表了恰好處在黑色和白色正中間的一種灰色（中灰），灰度63的灰色則處在中灰和全黑的正中間。

0純黑255純白127中灰64深灰當(dāng)前42頁(yè)，總共81頁(yè)。概念：位深度

灰度圖像的位深可以是1,2、4、6、8、12、16和32，但最常用的還是8位灰度圖像。原因：

1）1個(gè)像素的灰度值（0-255），剛好可由1個(gè)Byte進(jìn)行表示，計(jì)算機(jī)很容易進(jìn)行處理(例,0可表示為00000000,255可表示為11111111)2）8BPP的灰度圖像提供了256個(gè)明顯的灰度色階（人的眼睛能夠同時(shí)區(qū)分的灰度色階不超過(guò)200種），所以它可以如實(shí)地表現(xiàn)出任何的灰度圖像。當(dāng)前43頁(yè)，總共81頁(yè)。N=3,K=8(灰度等級(jí)為8)01234567255075100125150175200105.3200.8197181172172170.27195184178170163.4160.3153.26125142131123.7114.41051025108928363.360.57177.6469635133.154.5114124.53831171224834108.8152.526310811745950.4103.1176543210{fc(i,j)}灰度采樣值(實(shí)數(shù))4777666777766666555445454324233421112443344114622441016176543210灰度量化值（整數(shù)）量化100……………110111………………110110………………100101………………011100………………100011………………110010010100100001000001110001111110101100011001000000離散二進(jìn)制01序列灰度值編碼當(dāng)前44頁(yè)，總共81頁(yè)。當(dāng)n=1時(shí)，K=2，像素值只有黑白兩種，對(duì)應(yīng)二值圖像。當(dāng)n=2時(shí)，K=4，像素值只有黑到白4級(jí)灰度。當(dāng)n=3時(shí)，K=8，像素值只有黑到白8級(jí)灰度。當(dāng)n=8時(shí)，K=256，像素值為黑到白256級(jí)灰度。對(duì)應(yīng)灰度圖像?；叶确直媛蔏對(duì)圖像質(zhì)量的影響:當(dāng)前45頁(yè)，總共81頁(yè)。圖像數(shù)字化過(guò)程

采樣和量化參數(shù)對(duì)圖像質(zhì)量的影響

圖像數(shù)字化時(shí)，行和列的采樣點(diǎn)數(shù)m和n(空間分辨率），量化時(shí)像素灰度值的量化級(jí)K（灰度分辨率）是影響數(shù)字化后的圖像是否忠實(shí)原圖像的重要質(zhì)量參數(shù)。當(dāng)前46頁(yè)，總共81頁(yè)。32×32采樣64×64采樣128×128采樣16×16采樣n=1,k=2n=2,k=4n=3,k=8n=8,k=256當(dāng)前47頁(yè)，總共81頁(yè)。1.2.6數(shù)字圖像處理的基本原理和方法

根據(jù)圖像增強(qiáng)處理所在的空間不同，數(shù)字圖像圖像處理方法可分為兩類基本方法：空間域圖像處理?；叶茸儞Q空域?yàn)V波頻率域（變換域）圖像處理。當(dāng)前48頁(yè)，總共81頁(yè)。1、空間域圖像處理

“空間域“一詞指的圖像平面本身，這種技術(shù)以對(duì)圖像像素進(jìn)行直接處理為基礎(chǔ)。 包括：灰度變換空域?yàn)V波當(dāng)前49頁(yè)，總共81頁(yè)。概念：灰度變換

基于點(diǎn)操作的增強(qiáng)方法，它將每一個(gè)像素的灰度值按照一定的數(shù)學(xué)變換公式轉(zhuǎn)換為一個(gè)新的灰度值，如增強(qiáng)處理中常用的對(duì)比度拉伸、直方圖均衡化、圖像算術(shù)運(yùn)算（加、減）等方法。

特點(diǎn)：某一像素的新值取決于其原值。

例如，灰度級(jí)范圍為【0，K-1】的圖像反轉(zhuǎn)運(yùn)算的變換式為：s=K-1-r， 其中k為灰度分辨率，r為圖像原像素灰度，s為輸出灰度。 又如：圖像減操作獲得的新圖像中的每個(gè)像素值取決于兩幅圖像同一空間坐標(biāo)處像素值之差。當(dāng)前50頁(yè)，總共81頁(yè)。概念：空域?yàn)V波基于鄰域處理的增強(qiáng)方法，依次對(duì)圖像中每個(gè)像素及其周圍一定范圍（鄰域）內(nèi)的像素進(jìn)行某種數(shù)學(xué)運(yùn)算，得到該像素新的灰度值（即輸出值），該輸出值與其自身原來(lái)的值和鄰域內(nèi)的像素值有關(guān)，常用的圖像銳化與平滑技術(shù)就屬于空間域?yàn)V波的范疇。特點(diǎn)：某一像素的新值取決于其自身及其周圍一定范圍內(nèi)像素的值。當(dāng)前51頁(yè)，總共81頁(yè)?？沼?yàn)V波原理：原點(diǎn)：xy圖像f(x,y)(x,y)圖像f(x,y)的子圖像（以x,y坐標(biāo)為中心的3x3大小的鄰域）對(duì)坐標(biāo)位置為x,y的像素為中心的子圖像（鄰域）進(jìn)行某種運(yùn)算T（鄰域內(nèi)像素都參與運(yùn)算），運(yùn)算結(jié)果g作為新圖像坐標(biāo)位置x,y處的像素值。子圖像中心從一個(gè)像素移到下一個(gè)像素，每移動(dòng)一次，對(duì)新的子圖像（鄰域）再次應(yīng)用T運(yùn)算….當(dāng)前52頁(yè)，總共81頁(yè)。2、頻率域（變換域）圖像處理

與空間域處理不同，頻率域處理將圖像中包含的信息成份以頻率的視覺(jué)來(lái)看待（圖像中變化緩慢的內(nèi)容對(duì)應(yīng)圖像低頻成分、變化劇烈的成份對(duì)應(yīng)圖像的高頻成分），在進(jìn)行處理時(shí)，首先經(jīng)過(guò)傅里葉變換將圖像從空間域變換到頻率域，然后在頻率域?qū)D像進(jìn)行操作和處理，去除圖像中某些不需要的成分所對(duì)應(yīng)的頻率，再將其反變換到空間域，從而得到增強(qiáng)后的圖像。當(dāng)前53頁(yè)，總共81頁(yè)。頻率域（變換域）圖像處理例規(guī)則織物上的指紋頻譜圖去除高頻部分后的頻譜圖通過(guò)逆變換得到的去除背景后的指紋圖像空間域指紋圖像指紋圖像對(duì)應(yīng)的頻率域圖像空間域指紋圖像1、空間域轉(zhuǎn)換為頻率域2、頻率域轉(zhuǎn)換為空間域當(dāng)前54頁(yè)，總共81頁(yè)。1.3數(shù)字圖像處理技術(shù)在刑事司法領(lǐng)域應(yīng)用中存在的風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)

數(shù)字圖像易于處理和修改的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也是導(dǎo)致數(shù)字圖像圖像在刑事司法領(lǐng)域的應(yīng)用易受到質(zhì)疑、存在風(fēng)險(xiǎn)的原因。當(dāng)前55頁(yè)，總共81頁(yè)。Leftisoriginalimage.Imageonrighthasbeenalteredtoremoveweaponfromtable. 當(dāng)前56頁(yè)，總共81頁(yè)。Topimagehasbeencreatedbyalteringbottomleftimageandcompositingitwiththebottomrightimage. 當(dāng)前57頁(yè)，總共81頁(yè)。近年來(lái)，造假照片愈演愈烈:《紐約時(shí)報(bào)》記者造假伊拉克士兵驅(qū)趕難民（后期修改制作）美聯(lián)社記者造假陜西洪水漫過(guò)膝蓋（后期制作合成照片）“華賽”大獎(jiǎng)作品造假中國(guó)高樓第一爆（后期修改制作）當(dāng)年“非典”時(shí)期一對(duì)新婚伴侶走上街頭的照片…….當(dāng)前58頁(yè)，總共81頁(yè)。根據(jù)網(wǎng)民提出的質(zhì)疑及劉為強(qiáng)本人確認(rèn)，影響2006·CCTV

圖片新聞年度評(píng)選專業(yè)組銅獎(jiǎng)作品《青藏鐵路為野生動(dòng)物開(kāi)辟生命通道》是劉為強(qiáng)經(jīng)過(guò)電腦合成處理的虛假新聞圖片當(dāng)前59頁(yè)，總共81頁(yè)。上圖曾獲得2005年“華賽”金獎(jiǎng)，但2年后，有網(wǎng)友認(rèn)為圖中兩只鴿子一模一樣，并做了一些技術(shù)分析為證。

當(dāng)前60頁(yè)，總共81頁(yè)。風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)一數(shù)字圖像處理過(guò)程中，主觀故意或無(wú)意的偶然都可能“創(chuàng)造”圖像中原本沒(méi)有的信息或者移去圖像原始信息，取決于圖像處理者的意圖以及其處理圖像的技巧。隨著軟件技術(shù)發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖像處理軟件隨處可得，使用也相對(duì)簡(jiǎn)單。惡意篡改、偽造圖像比以往任何時(shí)候都更相對(duì)容易，直接帶來(lái)的問(wèn)題是：采用數(shù)字圖像處理技術(shù)偽造的圖像比通過(guò)傳統(tǒng)手段偽造的圖像更難于檢驗(yàn)。這使得很多人將數(shù)字圖像技術(shù)用于刑事司法領(lǐng)域心存疑慮和恐懼。當(dāng)前61頁(yè)，總共81頁(yè)。風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)二什么樣的處理技術(shù)手段能夠增強(qiáng)圖像細(xì)節(jié)與什么樣的處理技術(shù)手段會(huì)帶來(lái)圖像信息的歪曲、損失或者會(huì)引入原本沒(méi)有的額外信息，兩者之間的界限并不是簡(jiǎn)明清晰的?！罢胬硐蚯翱缭揭徊骄褪侵囌`”，即便是對(duì)比度調(diào)整之類的源于傳統(tǒng)暗房技術(shù)的處理技術(shù)的簡(jiǎn)單增強(qiáng)處理，如果處理過(guò)度也可能會(huì)導(dǎo)致圖像中關(guān)鍵信息的損失（例如過(guò)度的對(duì)比度調(diào)整會(huì)直接影響圖像中客體的尺寸）。如何定義處理手段的科學(xué)性、有效性？如何證實(shí)？當(dāng)前62頁(yè)，總共81頁(yè)。風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)三

訴訟參與者基本都不是圖像技術(shù)專家，不懂圖像處理的原理和方法，甚至對(duì)該技術(shù)存在偏見(jiàn)。 圖像處理者要從理論的角度向非專業(yè)人員說(shuō)明和論證其所采用的圖像處理手段是否是正確、適當(dāng)?shù)牟⒉皇羌菀椎氖虑椤?當(dāng)處理后的圖像作為證據(jù)使用時(shí)受到質(zhì)疑？如何向訴訟參與者證實(shí)所進(jìn)行的處理不會(huì)帶來(lái)圖像本質(zhì)內(nèi)容的改變？當(dāng)前63頁(yè)，總共81頁(yè)。

因?yàn)橐陨显蚨懦鈹?shù)字圖像在刑事司法領(lǐng)域的使用是不明智的，保證刑事數(shù)字圖像作為證據(jù)使用的可靠性（Reliability），規(guī)避數(shù)字圖像技術(shù)在刑事司法領(lǐng)域中的使用風(fēng)險(xiǎn)，特別需要關(guān)注數(shù)字圖像的四方面的特性：風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避與應(yīng)對(duì)（1）原始性（Originality）（2）真實(shí)性（Authenticity）（3）完整性（Integrity）（4）可重復(fù)性（Repeatability）當(dāng)前64頁(yè)，總共81頁(yè)。風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)需考量的四方面問(wèn)題：原始性（Originality）： 指數(shù)字圖像呈現(xiàn)的圖像信息是否源于最初獲得的場(chǎng)合，是否人為創(chuàng)造或進(jìn)行過(guò)加工處理。原始性是數(shù)字圖像證據(jù)可靠性和真實(shí)性的基石，是評(píng)判數(shù)字圖像是否真實(shí)描繪待證事實(shí)的基礎(chǔ)依據(jù)。

什么是數(shù)字圖像的原件（存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的0，1二進(jìn)制序列？） 國(guó)內(nèi)學(xué)者普片傾向認(rèn)同美國(guó)聯(lián)邦證據(jù)規(guī)則（FederalRulesofEvidence(Rules1001—1008)）中類似的規(guī)定：照片原件包括原始負(fù)片及其打印輸出形式的，如果原始信息以計(jì)算機(jī)等類似設(shè)備存儲(chǔ)，則任何準(zhǔn)確反映這些信息的可視輸出都應(yīng)視為原件。當(dāng)前65頁(yè)，總共81頁(yè)。

真實(shí)性（Authenticity）：數(shù)字圖像的真實(shí)性是指作為圖像所反映的內(nèi)容是否與其形成時(shí)候的場(chǎng)景狀況一致。圖像真實(shí)性的審查依賴于對(duì)圖像來(lái)源的審查，必要時(shí)候還需借助技術(shù)檢驗(yàn)。

來(lái)源審查包括整個(gè)圖像生成到展示過(guò)程的可靠性評(píng)估，包括：拍照：什么情形下拍攝、拍攝人是誰(shuí)、是否符合法定程序和技術(shù)規(guī)范….處理：什么軟件？誰(shuí)進(jìn)行的處理？如何處理？處理方法和步驟是否科學(xué)有效？存儲(chǔ)：原始圖像是否妥善保存，圖像存儲(chǔ)是否安全、可靠？有什么樣的程序和技術(shù)措施予以保證？是否存儲(chǔ)時(shí)候采用有損壓縮導(dǎo)致關(guān)鍵信息丟失？傳送：傳送過(guò)程是否存在被截獲、修改的可能？當(dāng)前66頁(yè)，總共81頁(yè)。原始性與真實(shí)性的關(guān)系數(shù)字圖像原始性不完全等同于待證事實(shí)的真實(shí)性（圖像是原始的，其反映的內(nèi)容就是真實(shí)的嗎？周老虎案說(shuō)明什么?）圖像真實(shí)性改變必然導(dǎo)致原始性的喪失圖像原始性改變未必導(dǎo)致真實(shí)性改變當(dāng)前67頁(yè)，總共81頁(yè)。完整性（Integrity）：數(shù)字圖像證明力之保證。

完整性是用于衡量圖像是否存在真實(shí)性喪失風(fēng)險(xiǎn)，是衡量數(shù)字圖像可靠性的重要指標(biāo)。 圖像完整性是指圖像生成的伴生數(shù)據(jù)信息的完整性，也包括圖像從加工、處理直到交付作為證據(jù)使用的整個(gè)保管鏈所采用的程序及技術(shù)手段的合法規(guī)范及安全可靠程度。 這意味著，為了讓數(shù)字圖像證據(jù)的真實(shí)性經(jīng)得住審查，圖像證據(jù)的舉證方必須盡可能保證數(shù)字圖像的完整性，并且在面對(duì)質(zhì)疑時(shí)，知道如何論證圖像的完整性。例如：假如對(duì)圖像進(jìn)行了加工處理，應(yīng)該記錄處理人、處理時(shí)間、所使用的軟件、功能、步驟及每步驟參數(shù)。

當(dāng)前68頁(yè)，總共81頁(yè)?？芍貜?fù)性(Repeatability)：

當(dāng)需要將處理后數(shù)字圖像作為證據(jù)使用或在其基礎(chǔ)上作出鑒定結(jié)論，應(yīng)確保所采用的技術(shù)手段能夠通過(guò)一組相同的操作得到相同的結(jié)果，即處理過(guò)程的應(yīng)是可再現(xiàn)的。 當(dāng)采用的技術(shù)與方法在法庭上受到質(zhì)疑與挑戰(zhàn)時(shí),通過(guò)操作過(guò)程的再現(xiàn)可以直觀的方式說(shuō)明所采用的技術(shù)給對(duì)于原圖像帶來(lái)的影響和變化。確保圖像處理過(guò)程可重復(fù)、處理結(jié)果可再現(xiàn)是避免可能的爭(zhēng)議或解決爭(zhēng)議的有效辦法。當(dāng)前69頁(yè)，總共81頁(yè)。1.3風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)刑事數(shù)字影像技術(shù)規(guī)則（GA/T592-2006）1、必須在副本上進(jìn)行，避免破壞原件2、處理必須保證不破壞事物本質(zhì)，不能破壞圖像客觀性3、操作過(guò)程應(yīng)能再現(xiàn)每步處理過(guò)程結(jié)果應(yīng)分別存盤記錄每步操作所使用的軟件、功能及參數(shù)記錄處理日期以及操作人員更多可參考的指導(dǎo)細(xì)則可參閱：國(guó)際鑒定聯(lián)合會(huì)（IAI）下的科學(xué)圖像工作組(SWGIT)的指導(dǎo)建議RecommendationsandGuidelinesfortheUseofDigitalImageProcessingintheCriminalJusticeSystem（刑事數(shù)字圖像處理指導(dǎo)）BestPracticesforMaintainingtheIntegrityofDigitalImagesandDigitalVideo(released6-4-2007)（維護(hù)數(shù)字圖像完整性的最佳實(shí)踐）當(dāng)前70頁(yè)，總共81頁(yè)。1.4數(shù)字圖像處理軟件

數(shù)字圖像處理軟件是數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的重要核心。 本質(zhì)是對(duì)原始圖像的數(shù)學(xué)函數(shù)f(x，y)進(jìn)行某些運(yùn)算H從而得到目標(biāo)G的算法程序庫(kù)。

可用于刑事數(shù)字圖像處理軟件既包括：各種被廣泛應(yīng)用于各種科學(xué)研究鄰域的圖像處理軟件(MediaCybernetics公司的Image-Pro)也包括各種被實(shí)現(xiàn)有被廣泛認(rèn)可的處理算法的民用圖像處理軟件(Photoshop)專用的刑事數(shù)字圖像處理系統(tǒng)。當(dāng)前71頁(yè)，總共81頁(yè)。刑事技術(shù)專用圖像處理軟件用于解決刑事技術(shù)領(lǐng)域特有的圖像處理難題1、刑事痕跡、文檢圖像增強(qiáng)處理、檢驗(yàn)分析類代表：大連恒銳公司痕跡/文檢分析系統(tǒng) 北京極名源公司痕跡/文檢分析系統(tǒng)主要功能：重疊指紋、痕跡的分離模糊圖像復(fù)原去除噪聲（圖像干擾）變形校正