基于監控視頻影像后期的人體身高測量方法

張顏華

摘要

隨著時代的發展，科技的創新，圖像采集設備的普及和日益復雜的犯罪情況，犯罪分子的反偵察意識也在加強，面對監控他們通過偽裝，卡死角，利用嚴峻天氣等各種方法來影響監控視頻畫面的清晰程度，導致監控視頻中直接信息量不高，偵查工作難以為繼。對此我們應該道高一尺魔高一丈，加強對監控視頻中潛在信息的挖掘，如通過監控視頻影像來測量和獲得犯罪分子的身高體型等有效信息，使犯罪分子的身影暴露在法律和科技的面前。面對三維視圖重建的難度過大，其他測量方式過于繁瑣，偵查工作的緊迫性等問題，此次研究為利用圖像編輯軟件Photoshop簡單快捷的測量監控視頻中人體身高的方法應用。

【關鍵詞】Photoshop 人體身高 監控視頻 測量方法

隨著時代的進步，圖像采集設備的普及與圖像編輯軟件功能的日益強大。一方面圖像的獲取與篡改變得越來越簡單，這使得不法分子利用圖像編輯軟件偽造圖像并通過媒體與網絡獲得廣泛傳播，給社會穩定和公眾輿論造成不可估量的影響;但是另一方面，圖像編輯軟件功能也能為我們破案提供有力的作用。此次研究的就是利用圖像編輯軟件Photoshop測量監控視頻中人體身高的方法。

近些年來，國內外越來越多人開始研究通過監控視頻來挖掘潛在信息。關于測量人體身高這一方面而言，就有通過三維視圖的重建法、通過透視作圖法來測量、通過現場重建測量法來測量、通過專用軟件測量法和通過畫面匹配測量法來測量等五種方法。但是這五種方法都需要一定的特定條件，在基層辦案中，這些條件有時候難以滿足，怎樣挖掘出一種簡單、方便、快捷的方法便是此次研究的目的。

1 Photoshop軟件及其消失點功能的介紹

Photoshop全稱為Adobe Photoshop，簡稱“ps”，是由Adobe Systems開發和發行的圖像處理軟件。

目前ps的最新版本為Photoshop CC。在以往的ps版本中所有的修飾圖像是平面的，沒有立體透視感，自從Photoshop CS2開始在濾鏡工具中新增了消失點功能（快捷鍵為Alt+Ctrl+V），填充了這一方面的空白。如當你沿著鐵路路線去看兩條鐵軌，沿著公路線去看兩邊排列整齊的樹木時，兩條平行的鐵軌和兩排樹木連線交與很遠的一點，這點就是消失點。

消失點就是空間中一組平行的直線，在圖像平面上所成的像有而且只有一個交點。消失點有區別于成像平面上的其他特征點，它包含了直線的方向信息，對消失點分析可以挖掘出大量場景三維結構和方向信息。然而在傳統的利用消失點挖掘潛在的三維結構信息是需要復雜的作圖和計算的，但是通過現代技術我們可以省略大量復雜繁瑣的作圖計算，通過Photosh叩中消失點功能就可以直接挖掘出場景中三維信息。

2 Photoshop在測量監控視頻人體身高時的注意事項及特征點的提取

2.1 測量監控視頻中人體身高時的注意事項

測量監控視頻中人體身高時我們要注意很多的問題，例如畫面中人是否是直立站立的，三維空間壓縮至二維畫面時空間信息的隱秘性等問題。一般而言，人體身高的測量是指測量人體從頭頂的最高點到地面的距離。但是在監控視頻中人體通常處于運動狀態，因此對于測量監控視頻中人體身高我們要注意的是兩腳邁開時的身高比實際身高要低一些，站立或單腳支撐時的身高最為接近實際身高。

對于監控視頻中的畫面，我們要截取視頻中人站立或者是單腳支撐的單幅圖像，這時人的身高就是立體空間中人的頭部頂點距離地面的高度，即頭部頂點且垂直地面的垂直線段的長度。

2.2 關于監控視頻中人體身高特征點的提取

一般而言，人體身高的測量是由頭部最高點至地面的垂直高度，因此通過監控視頻所截圖的畫面中準確找到人體頭部頂點和腳部垂足點位置這兩個特征點是測量人體身高的關鍵點也是第一步。

對于在圖像編輯處理技術軟件上提取上述的特征點是相對比較容易的，但是眾所周知，圖片是把立體三維空間壓縮至二維空間，一些必要的幾何約束導致特征點有時不在一個平面上，因此在特征提取時我們要用圖像處理軟件Photoshop來解決這一問題。

首先是頭部特征點的提取。利用Photoshop的曲線選擇功能，選取人體輪廓曲線，并使其與背景分離，當人體處于直立行走狀態時，與地面對應距離值最大的點即為頭部頂點。其次是腳部特征點的提取。利用Photoshop的曲線選擇功能，選取雙腳區域的輪廓線條，并使其與背景分離。由于人在運動中兩腳的區域可能會有分開和重疊兩種情況，因此腳部特征點的提取要分兩種情況。一是兩腳在圖像上的投影不重疊，也就是說提取的兩腳輪廓是兩塊不連通的區域，那么在兩段邊緣曲線中分別提取縱坐標最大的點并連線，其與頭部特征點對地面垂線的交點即為腳部特征點;二是兩腳在圖像上的投影有重疊，也就是說提取的兩腳輪廓是一塊連通的區域，那么就可以提取一段連續的邊緣曲線，在此曲線上分別提取橫坐標的最小點和最大點并連線，其與頭部特征點對地面垂線的交點即為腳部特征點。

3 利用Photosh叩處理監控視頻截圖測量人體身高的方法應用及核心要點

利用Photoshop處理監控視頻截圖測量人體身高方法的核心要點主要有三個部分。一是特征點的選取以及利用消失點功能制作人體身高平面。二是在消失點功能中制作參考平面。三是在參考平面上利用測量工具輸入一個線段的實際長度。

3.1 利用Photoshop提取視頻截圖中人體身高的特征點及利用消失點功能制作人體身高平面

第一步：在Photoshop中選取鋼筆勾圖功能（快捷鍵為P），將截圖中人體的輪廓勾勒出來，在勾勒的時候勾勒圖應該略大于人體本身輪廓，這樣方便我們畫出人體特征點且不影響特征點的位置，然后將勾勒圖另存為一個新的圖層。

當將人體勾勒出來后可以簡單、方便、直觀的選取人體身高特征點，同時我們可以在前期摳圖的時候用曲線功能（快捷鍵為Ctrl+M）對我們的圖片進行對比調整，增強畫面中人體與背景的對比度，方便我們進行操作。

第二步：選取人體身高特征點后，選取畫筆（快捷鍵為B）并選擇紅色將人體身高特征點標記出來，然后選取直線工具（快捷鍵為U）通過兩點畫出兩條紅線，以方便后面的操作。

在通過人體身高特征點畫線的時候需要符合三維結構的正確透視性，紅線在制作時應該垂直墻面且與人體身高特征點在同一平面上。

第三步：將新建圖層與原圖層疊加，并且啟動消失點功能，消失點功能在濾鏡功能中 （快捷鍵為Alt+Ctrl+V）。然后點擊“創建平面工具”的按鈕利用圖中兩條紅線制作出一個測量平面。

3.2 利用Photoshop的消失點功能選取測量人體身高的參考平面

利用Photoshop測量監控視頻中人體身高，最關鍵的是參考平面的選取，參考平面的選取與制作直接關系到測量結果的成功與準確度。

選取人體旁邊的一個墻面，在墻面上選取一個長方形平行于地點制作一個平面，參考平面與測量平面相交，相交線段即為人體身高。

3.3 利用Photoshop消失點的測量功能測量人體身高

在最后，要用到消失點功能中的測量功能，輸出參考平面的一段實際長度（墻面瓷板長度為98cm），通過對比讀數，我們即可以知道視頻中人體的具體身高。

利用Photoshop測量監控視頻中人體身高需要一個參考平面，且需要一段參考平面的實際線段長度，如上述實驗中的墻面。經過實驗，通常在人體站立時所測的人體身高的誤差大致在1-2cm之間，因此這種方法操作簡單且擁有一定的可行性和實用性。

對于利用Photoshop測量監控視頻中人體身高的方法我們在今后的研究中還需要注意很多問題，如是否可以利用人體固定線段比來取代實際的測量參考值來計算人體身高，如是否可以測量不同姿勢的人體準確的身高，如對于Photosh叩消失點功能的精確度進行更系統的分析與驗算，如對于特征點提取的精確度還要注意更多的細節等等，這些都是此方法有待進一步研究的前景。

參考文獻

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