視頻人像重建設(shè)計(jì)淺析

孫宇琨

摘 要：本文研究的目的在于通過(guò)利用警視通軟件的不同處理功能，探索低分辨率視頻人像多幀重建的更好方法，提升重建圖像的質(zhì)量，以尋找出關(guān)鍵信息來(lái)指證犯罪目標(biāo)，為案件的偵破提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：視頻人像；設(shè)計(jì)；方法

一、人像重建技術(shù)

人像重建技術(shù)是公安圖像技術(shù)中重要的一門技術(shù)手段，它是根據(jù)已知的目標(biāo)對(duì)象臉部信息，通過(guò)各種技術(shù)手段重建出目標(biāo)對(duì)象臉部特征的一門重要技術(shù)。人像重建技術(shù)分為手動(dòng)和自動(dòng)兩類，手動(dòng)人像重建經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，在不斷與時(shí)代新技術(shù)結(jié)合的過(guò)程中逐漸形成各種方法。而自動(dòng)人像重建則通過(guò)運(yùn)用人臉數(shù)據(jù)庫(kù)，依靠建立3D模型和運(yùn)用計(jì)算機(jī)的大量運(yùn)算來(lái)進(jìn)行人像重建。操作過(guò)程主要依靠計(jì)算機(jī)來(lái)完成，因此操作結(jié)果更加客觀、穩(wěn)定。

二、論文研究目的

一般低分辨率視頻人像重建是針對(duì)單幀圖像進(jìn)行的，而不是選擇進(jìn)行多幀重建。原因在于人在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，所拍攝人臉部的圖像會(huì)不斷發(fā)生變化，例如角度的改變，表情的變化以及運(yùn)動(dòng)造成的動(dòng)態(tài)模糊等，這些變化使得多幀圖像重建不容易實(shí)現(xiàn)。但多幀重建對(duì)低分辨率視頻模糊人像的處理效果是十分突出的，它能夠相互補(bǔ)充序列中每一個(gè)低分辨率圖像細(xì)節(jié)信息，構(gòu)成一張高分辨率圖像，突出人像的五官信息，為偵查破案提供重要依據(jù)，因此進(jìn)行低分辨視頻人像多幀圖像重建很有必要。

三、對(duì)低分辨率視頻人像多幀重建的一般方法

（一）低分辨率視頻正面人像多幀重建

與生活中的拍照不同，視頻監(jiān)控由于大部分安裝在較高處且以一定角度進(jìn)行俯拍，所以視頻監(jiān)控所得圖像少有正面圖像。但在案件中也存在拍攝對(duì)象看向視頻監(jiān)控?cái)z像頭，或者當(dāng)拍攝距離足夠遠(yuǎn)，拍攝角度不影響圖像進(jìn)行正面人像重建的情況，這時(shí)就可以捕抓視頻圖像進(jìn)行正面人像重建。

筆者調(diào)取2015年12月21日的校園監(jiān)控24小時(shí)的視頻拍攝內(nèi)容作為實(shí)驗(yàn)檢材，分別提取早上、中午和晚上三個(gè)時(shí)段不同光線方向、光線強(qiáng)度的圖像，選擇有正面人像臉部的圖像進(jìn)行人像重建處理。

（二）低分辨率視頻側(cè)面人像多幀重建

低分辨率視頻側(cè)面人像的多幀重建與正面人像的多幀重建在很多步驟上是一致的，所以在此不再?gòu)?fù)述，在此只說(shuō)明側(cè)面人像重建與正面人像重建不同的部分。

1.從視頻中提取多幀圖像

因?yàn)楸O(jiān)控?cái)z像頭的拍攝角度與拍攝對(duì)象的頭部形態(tài)的影響，監(jiān)控視頻所拍攝的畫面中側(cè)面人像出現(xiàn)的次數(shù)比較高，所以可獲取的圖像也較多。

從視頻中提取多幀圖像的時(shí)候，我們應(yīng)該盡量完整得提取連續(xù)多幀圖像，并挑選出其中質(zhì)量較好、臉部偏轉(zhuǎn)角度較為一致的側(cè)面人像進(jìn)行重建處理，具體可以挑選一下類型的圖像：

1）沒(méi)有運(yùn)動(dòng)模糊或是運(yùn)動(dòng)模糊不明顯；

2）噪點(diǎn)較少或不影響目標(biāo)對(duì)象臉部特征信息；

3）人像臉部的五官特征明顯、位置明確；

4）人像臉部的偏轉(zhuǎn)角度較小，不影響實(shí)驗(yàn)操作。

若人臉在監(jiān)控視頻中偏轉(zhuǎn)角度很大可以多選取幾個(gè)角度進(jìn)行人像重建。

2.人像單張含姿態(tài)重建

在序列超分辨率處理后，會(huì)生成一張側(cè)面人像。在警視通軟件中依次單擊“特殊處理”“人像”“單張含姿態(tài)重建”進(jìn)行圖像的重建操作。接下來(lái)在打開的“姿態(tài)運(yùn)算”對(duì)話框中移動(dòng)原始側(cè)面人像中的特征點(diǎn)，這里需要注意的是單張含姿態(tài)重建這一操作只支持4點(diǎn)法進(jìn)行操作。

另外，不同圖像中，不同人像的臉部偏轉(zhuǎn)角度是不同的，因此需要利用“裝載模型”功能來(lái)建立3D模型。單擊“裝載模型”后，操作框內(nèi)會(huì)出現(xiàn)預(yù)先設(shè)定的模型，根據(jù)重建對(duì)象情況更改臉型，然后使用旁邊的三個(gè)選項(xiàng)“X轉(zhuǎn)角”“Y轉(zhuǎn)角”“Z轉(zhuǎn)角”來(lái)調(diào)整模型的角度變化，讓其與原圖像中人臉的角度相符合。

該步驟十分重要，需要細(xì)心調(diào)整，若角度調(diào)整不當(dāng)，會(huì)使重建后的人像臉部角度與原圖像中人像臉部角度不符合，可以鍵盤上的方向鍵配合鼠標(biāo)進(jìn)行更改調(diào)整。

三個(gè)轉(zhuǎn)角右側(cè)的四個(gè)滑塊選項(xiàng)與圖像的光照條件有關(guān)系，但是一般不需要用到，所以一般不用進(jìn)行調(diào)整。若處理過(guò)程中如果設(shè)置了光照，將重建的人像貼回原圖時(shí)可以增強(qiáng)圖像的細(xì)節(jié)。如果不設(shè)置光照就只會(huì)重建出正面打光的圖像，若將這種重建后的圖像貼回有光照角度的人臉，會(huì)使原始圖像中的側(cè)面光照細(xì)節(jié)特征信息丟失，且添加了正面光照條件這一錯(cuò)誤的特征信息。

下一步是單擊“姿態(tài)運(yùn)算”按鍵，這里需要注意的是，在每次調(diào)整完模型的姿態(tài)過(guò)后，都需要重新進(jìn)行“姿態(tài)運(yùn)算”這一操作。單擊開始超分辨，然后單擊單幅處理選項(xiàng)，生成重建圖像，然后保存即可，最后在photoshop中將重建后的圖像粘貼回原始圖像當(dāng)中。

四、結(jié)論

綜上所述，多幀重建對(duì)低分辨率視頻模糊人像的處理效果是十分突出的，它能夠相互補(bǔ)充序列中每一個(gè)低分辨率圖像細(xì)節(jié)信息，構(gòu)成一張高分辨率圖像，突出人像的五官信息，為偵查破案提供重要依據(jù)，因此進(jìn)行低分辨視頻人像多幀圖像重建很有必要。

而在多幀重建的過(guò)程中，需要注意以下問(wèn)題：

1）篩選的圖像應(yīng)注意：a.沒(méi)有運(yùn)動(dòng)模糊或是運(yùn)動(dòng)模糊不明顯；b.噪點(diǎn)較少或不影響目標(biāo)對(duì)象臉部特征信息；c.人像臉部的五官特征明顯、位置明確；d.人像臉部的偏轉(zhuǎn)角度較小，不影響實(shí)驗(yàn)操作。若人臉在監(jiān)控視頻中偏轉(zhuǎn)角度很大可以多選取幾個(gè)角度進(jìn)行人像重建。

2）在穩(wěn)定化過(guò)程中，應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)幀的選擇。若不確定，可使用“預(yù)測(cè)”功能進(jìn)行選擇。在進(jìn)行超分辨率、多幀平均、多幀融合操作之前都應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定化操作，特別是對(duì)于動(dòng)態(tài)序列圖像進(jìn)行重建，必須進(jìn)行穩(wěn)定化操作。

3）對(duì)于含姿態(tài)的圖像應(yīng)進(jìn)行側(cè)面人像重建，但如果目標(biāo)對(duì)象的臉部偏轉(zhuǎn)角較小，可忽略其對(duì)重建操作的造成的影響時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行正面人像重建，以免錯(cuò)誤進(jìn)行側(cè)面人像重建后，臉部特征信息丟失，重建效果不佳。

另外，警視通與Photoshop相結(jié)合的人像多幀重建具有較高的可行性，不管是重建對(duì)象行走幅度較大的一般類與大幅度類，還是截取圖像大小不一、來(lái)源不同的大小類，都表現(xiàn)出較好的重建效果。因此，可以運(yùn)用到實(shí)際的公安工作中，提升重建圖像質(zhì)量，為尋找出關(guān)鍵信息來(lái)指證犯罪目標(biāo)，案件的偵破提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊武杰.視頻人像重建[J].刑事技術(shù)，2013（01）：56-58.