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模糊影像增强技术在交通事故鉴定中的应用

2017-08-01
一、模糊影像增强技术在交通事故鉴定应用的背景与概况
所谓模糊影像增强,通俗地说,就是通过专业技术手段与设备,把不清楚、无法辨识关键信息的图像或视频进行清晰化处理,使之达到人眼可以辨识的程度。
近年来,随着视频监控设备的普及以及后期配套侦查能力的提升,监控视频在交通事故、交通肇事、危险驾驶、以危险方法危害公共安全等各类交通案件的侦办中发挥着越来越重要的作用。此外,由于涉案地点不仅局限于城市干道,部分案件涉案地点超出公安自建监控网络覆盖范围,在实际办案中,有大量民用视频监控系统也为案件的侦办提供了重要线索。据不完全统计,目前交通事故视频来源中,交通或治安摄像头来源占比约70%,由民用视频设备提供的视频占比为30%,且民用视频占比还在逐年增加。从视频质量上看,民用监控设备整体性能及提供的视频质量参差不齐,而公安部门自建监控系统,也会由于各种原因,导致图像或视频模糊不清,无法直接服务于司法鉴定,需要进一步增强处理。正是这个原因使得模糊影像增强技术和产品在交通案件中应用提供了广泛的空间。
 
造成图像模糊的原因,通常包括以下几大类。
 
第一,监控设备原因:摄像机分辨率不够、设备老化图像背景噪声大、镜头失焦、灰尘遮挡;
第二,拍摄环境原因:大风造成的摄像机抖动,夜间环境视场过暗,环境存在强光源,白天日光过强,雾霾、沙尘、雨雪天气等;
第三,拍摄目标原因:目标车辆由于路面、行驶方向等原因造成的运动模糊,目标车辆行驶速度过快,目标距离摄像机较远,目标车辆开大灯造成的眩光;
其他原因:由于设备拍摄角度固定与涉案目标拍摄角度不合适,视频图像压缩传输信息损失等。
 
二、模糊影像增强技术在交通事故鉴定中的要解决的问题及应用场景
 
1.模糊车牌识别模糊车牌识别,是交通类案件中常见需求,如肇事逃逸案件。此类案件中,如能确认车牌信息,则案件可以迅速侦破。与模糊车牌相关的视频中,造成模糊的原因主要包括:
 
1.1运动模糊:即由于摄像时摄相机和被摄景物之间有相对运动而造成的图像模糊,车速快,车辆急转弯,路面造成的颠簸,摄像头抖动都有可能造成运动模糊。
 
1.2失焦模糊:清晰的成像对应着一个固定的焦距,超出这个焦距,物体的成像就会模糊,就产生了失焦的现象。失焦模糊多见于设备调节问题。
 
1.3车牌小角度透视:由于拍摄角度,车牌平面可视角度过小,人眼无法在较短面积内识别车牌。
 
2.移动轨迹认定:对事故双方,甚至多方的移动轨迹认定,是还原事实真相,认定交通事故责任的关键步骤。在轨迹认定的相关案例中,通常需要进行以下模糊影像增强处理:
 
2.1对暗环境的处理:许多交通事故发生在光照条件不好的夜间,视频现场环境非常模糊,处理此类视频的第一步,就是要增强整个视频中的暗场环境,使整个场景亮度增加,采用亮度对比度调节的方式,对暗场景进行增强。
 
2.2移动轨迹确认:车辆的复杂移动,人物的复杂移动,在视频中,我们需要对这两种移动密切关注,追踪行动轨迹,此时,我们可以使用图像增强处理中的自动追踪功能,追踪对象轨迹,描绘轨迹线路。
 
2.3远端对象增强:在某些交通事故中,事故发生在视频镜头的远端,在画面中占比很小,细节很难确认,在此条件下,我们需要使用图像增强中的线性插值放大功能,尽可能的将事故场景放大,便于辨别和观察。
 
2.4事故对象的轮廓增强:在一些案例中,受到编码效率、天气因素、镜头因素的影响,事故对象的轮廓并不清晰,为了便于轨迹追踪,我们可以使用轮廓增强和锐化功能,增强对象的轮廓和边缘,使观察对象在视频中更加清晰明了。
 
2.5事故对象间像素(距离)的测量:有很多疑似“碰瓷”的交通事故,在确定当时双方轮廓和边缘的基础上,我们可以利用像素点测量方式,测量双方边缘之间的像素点值,将测量的结果,通过实景测量功能,精确计算出在事故发生的一瞬间,事故双方之间的距离,以确定是否真的发生了碰撞,以及碰撞程度。
 
3.驾乘关系认定:出现交通事故后,车内人员的驾乘关系,是判断事故责任的重要依据,在一些严重交通事故中,由于事故车辆中人员被甩出车外死亡,或者由于醉驾、毒驾等原因,驾驶者往往找其他人员“顶包”,如何确认事故发生时,车内驾乘关系,是此类交通事故处理的重点。
 
3.1根据车内人员的衣着特征判断:在视频中,车内人员的衣着特征是判断驾乘关系的重要手段,衣服的颜色判、款式、图案都是判断衣着特征的重要依据。可以利用图像增强中的色彩增强,边缘轮廓增强,帧融合等手段,对衣着的特征进行增强,以判断车内的驾乘关系。
 
3.2根据车内人员的面部特征判断:面部特征包括五官清晰化处理、去躁以及面部其他特征(如眼镜,耳环,胡子等)的处理。可使用模糊图像增强中的稳定、帧融合、去躁等处理手段进行处理。
 
 
三、考察与评价模糊影像增强设备性能需要考虑的问题
 
结合前面两点的讨论,模糊影像增强技术是交警和承担交通事故勘验的社会鉴定机构的必备技术,与此相应,模糊影像增强相关设备是必备工具。
目前,市场上宣传具备模糊影像增强功能的产品不少,作为实际的使用者,应该多从专业性上考察。以下几点可供参考:
 
1.滤波器的专业性。既然是模糊影像增强设备,所有同类设备落实到"清晰化"这一核心能力的对应工具都是“滤波器”,滤波器种类的多少、针对性是否明确、参数细化程度都是重要考察内容。举例来说,目前较为优秀的产品不仅具备多种去模糊的专业算法如FFT、Landweber、Wiener、GPU Landweber、迭代、GPU迭代等,而且在滤波器中,都可根据水平运动模糊,垂直运动模糊,不规则运动模糊,失焦模糊等更细微的参数进行调整和设置。此外,就整体而言,针对模糊影像增强的实际功能,作为一个具备实际功能产品的滤波器数量通常不会低于50种,一些较为专业的优秀产品如荷兰的影博士,各类滤波器数量可达到70种以上。
   
与此相反,一部分产品表面上名目繁多,但真正跟模糊影像增强相关的“有用功能”不仅数量少,而且十分笼统,其真正功能性过滤器往往是“简单几项,包治百病”,虽然名目繁多,但是具体到每个过滤器都做不深入。
 
2.产品架构。涉及图像、视频的处理由于运算量大,势必对设备的软硬件性能有较高的要求,通常较为优秀的产品从软件方面来说都是真64位程序,而非32位程序可以跑在64位操作系统上的“假”64位模式,道理非常简单,只有真64位程序,才能充分利用硬件平台的内存,而32位程序最大内存利用能力小于4G,无论硬件平台的配置多高,都无助于效率的提升。
   
核心功能是否支持GPU加速,也是必要的指标,GPU本身就是专业高端显卡,基于其自身的高速运算能力,已经广泛应用在专业影像处理,超算等领域,而模糊影像处理设备无论从显示的需要还是从运算的需要,GPU都是不二之选。
 
3.产品的专业性与易用性
与模糊影像相关的技术与产品,由于涉及大量的数字图像与视频的专业算法,必然对使用者有一定的技术要求,同时任何一款优秀的产品都会为使用者最大限度的提供使用的便利。片面强调简单易用忽视产品性能,与片面强调产品专业性而让产品使用极度复杂都不可取。目前较为优秀的产品,在软件易用性上具备如下典型能力。
 
  • 自动遍历参数可设置范围,最终以视频的形式呈现所有结果,在一些较为复杂耗时的处理时,技术人员可以从繁琐的手动处理过程中解放出来,只需指定过滤器参数范围,设备就会把所有的可能结果自动运算、处理并以视频的形式呈现出来,使用者只需观看视频,挑选最佳的结果即可。
  • 高度智能化的向导,好的设备必然过滤器多,能处理的情况多,当遇到实际检材时,马上反应出用哪类手段,哪个过滤器有可能取得好的效果即使是对有一定经验的使用者也并非易事。产品能够根据用户输入的类似“模糊”、“边缘”、“轮廓”、“车牌”、“运动”等关键词,不论从检材特点,处理对象特点,技术归类等用户所能提供的信息,设备就能自动的给使用者推荐出优选的手段与滤波器。

 

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