白笙學(xué)，劉 濤，王 昕，楊 鳴

（重慶市公安局物證鑒定中心，重慶 400021）

·論 著·

視頻中人像靜態(tài)特征和 動態(tài)特征研究

白笙學(xué)，劉 濤，王 昕，楊 鳴

（重慶市公安局物證鑒定中心，重慶 400021）

視頻偵查以提取到的與案件有關(guān)的視頻為研究對象，分析視頻中的人、事、物獲得相關(guān)偵查線索。視頻畫面由多幀圖像組合而成，直觀性和動態(tài)連續(xù)性是視頻非常顯著的特點。視頻反映出的信息不僅包括靜態(tài)信息，也包括了各種動態(tài)信息。人像分析檢驗是視頻偵查的重要組成部分，以動態(tài)形式顯現(xiàn)的人像不僅能提供人像的靜態(tài)特征信息，也能提供人像的動態(tài)特征信息。本文闡述了視頻中人像分析檢驗的重點內(nèi)容，即人像的靜態(tài)特征和動態(tài)特征的分析和檢驗。在視頻條件比較好的情況下，相貌、體態(tài)等人像的靜態(tài)特征是人像分析檢驗的重點。但是對質(zhì)量差、難以提取嫌疑人清晰相貌特征的視頻，僅依靠分析視頻中人像的靜態(tài)特征無法得到更多的信息，這就需要結(jié)合人像的步態(tài)、體態(tài)等動態(tài)特征分析來獲得更多有價值的信息。本文結(jié)合實際案例分析，闡明了人像特征分析檢驗過程是人像靜態(tài)、動態(tài)等特征的綜合分析過程，人像動態(tài)特征和靜態(tài)特征相互關(guān)聯(lián)，共同構(gòu)建成人像比對基礎(chǔ)，為視頻偵查中人像的比對、認(rèn)定以及案件的串并提供線索和依據(jù)。本文提出了視頻人像檢驗的規(guī)范化流程，將有助于視頻中人像特征分析檢驗過程的規(guī)范化和程序化，提高分析檢驗效率，為案件的偵破提供強(qiáng)有力的保障。

視頻偵查；人像靜態(tài)特征；人像動態(tài)特征

視頻中人像特征的分析檢驗是視頻偵查非常重要的內(nèi)容之一。人像特征分為人體外貌的解剖學(xué)特征、人體動態(tài)特征、人體特殊標(biāo)記特征及人體著裝、配飾特征等［1］。以動態(tài)形式顯現(xiàn)的人像提供了人像靜態(tài)和動態(tài)特征信息，諸如相貌、體態(tài)特征等人像靜態(tài)特征是視頻偵查人像分析檢驗的重點，在通過視頻獲得清晰的人像相貌特征后，可以快速確定偵查方向，也可以結(jié)合各種人像庫實現(xiàn)案件的串并或嫌疑人的鎖定。但由于受到設(shè)備、環(huán)境等因素的影響，監(jiān)控系統(tǒng)得到的視頻往往達(dá)不到理想的條件，無法得到嫌疑人清晰的相貌特征，僅依靠分析視頻中人像的靜態(tài)特征將無法得到有效的信息，需要在分析人像靜態(tài)特征的同時結(jié)合人像動態(tài)特征分析來獲得更多有價值的信息。

1 人像特征分析

1.1 人像靜態(tài)特征分析

對視頻畫面中的人像分析，一般從人像靜態(tài)特征分析開始，對視頻進(jìn)行預(yù)處理，如取幀、去噪、去模糊等一系列操作，然后，分析視頻中人像的相貌、體型、體態(tài)、衣著、手持物等靜態(tài)特征。其中人臉特征最具偵查辨認(rèn)價值。人臉特征屬于生物特征范疇［2］，是內(nèi)在屬性，其穩(wěn)定性和差異性很強(qiáng)，可作為身份識別的依據(jù)［3］。人臉特征識別技術(shù)已經(jīng)比較成熟，在很多特定行業(yè)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。在公共安全領(lǐng)域，人臉識別技術(shù)結(jié)合人像庫，如重點人員人像庫、二代身份證人像庫等，可快速實現(xiàn)對嫌疑人的鎖定，明顯提高破案效率，隨著我國各種人像庫的建設(shè)和完善，人臉識別技術(shù)正在逐漸推進(jìn)和完善，發(fā)揮的作用越來越大。但是目前大多數(shù)人臉識別技術(shù)只能用于正面像，且需要較好的視頻條件。對偏轉(zhuǎn)角度較大、視頻質(zhì)量差的視頻，其識別效率就明顯降低，這就大大限制了人臉識別技術(shù)在視頻偵查中的應(yīng)用。

我國的監(jiān)控設(shè)備多種多樣，監(jiān)控視頻質(zhì)量良莠不齊，很多監(jiān)控視頻無法提供清晰的人像相貌特征，且僅局限于人像體型體態(tài)特征，這些特征很難直接認(rèn)定嫌疑人或進(jìn)行串并案分析。同時很多犯罪嫌疑人的反偵察意識越來越強(qiáng)，在進(jìn)行犯罪活動時，經(jīng)常會采用低頭、戴口罩、遠(yuǎn)離監(jiān)控攝像頭等手段有意識地掩蓋自身相貌特征，這種偽裝影響了人像相貌等靜態(tài)特征給偵查帶來了很高的難度。最近出現(xiàn)的多起帶仿真人皮面具從事犯罪活動的案件更表明了目前犯罪的智能化趨勢。諸多的不利因素使得人像靜態(tài)特征分析在視頻偵查中的作用受到很大的限制，單純利用人像的靜態(tài)特征分析很難得到有價值的線索。

1.2 人像動態(tài)特征分析

人像動態(tài)特征包括人像的顏面動態(tài)特征，頭部、四肢、腰部等的體態(tài)動態(tài)特征。動態(tài)特征屬于生物特征的一種，人在一定時期內(nèi)形成的動作行為特征具有獨特性和穩(wěn)定性，不同的人在身體結(jié)構(gòu)和運(yùn)動行為方面存在差異性［2］。人像動態(tài)特征的獨特性、穩(wěn)定性和差異性 奠定了人像動態(tài)特征分析認(rèn)定基礎(chǔ)。

視頻動態(tài)連續(xù)性是視頻的主要特點，監(jiān)控視頻畫面不僅記錄了人像個體靜態(tài)特征，也以動態(tài)方式記錄了人像動作行為過程。分析視頻中人像動態(tài)特征，主要是分析人像頭部、四肢、腰部等動態(tài)特征，其中最典型的是對視頻中人像步態(tài)特征的分析和檢驗。與人像靜態(tài)特征相比，視頻畫面中的人像動態(tài)行為特征受設(shè)備和外界環(huán)境因素的影響要小的多，如擺臂、行走等過程，具有重復(fù)性和周期性特點，在視頻中會有非常完整的記錄，攝像頭與人像之間的距離以及環(huán)境因素等外界條件對動作過程記錄的影響要比對人像相貌特征記錄的影響要小的多。相貌特征在監(jiān)控系統(tǒng)里的成像容易受到設(shè)備和外界環(huán)境因素的影響而造成圖像的模糊，而且人像的外貌特征容易隱蔽和偽裝。與之相比，人體的動態(tài)行為特征具有相對穩(wěn)定性，人的步態(tài)、動作行為習(xí)慣等動態(tài)特征在形成后在一定時期內(nèi)很難發(fā)生變化，且不易隱蔽和偽裝。這種易于感知、難于偽裝、難于隱藏的特點使得人像動態(tài)特征分析在視頻偵查中具有非常大的應(yīng)用潛力和發(fā)展空間。視頻中人像的各種行為動作有著清晰的動態(tài)顯現(xiàn)，可以通過分析人像的步幅步頻、雙臂的擺動幅度和頻率、步態(tài)、身體運(yùn)動姿態(tài)等動態(tài)特征，確定并提取各種有價值的特征形成特征點構(gòu)建人像分析比對基礎(chǔ)，用于案件的串并和嫌疑人的認(rèn)定。

人像靜態(tài)特征分析和動態(tài)特征具有非常強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。靜態(tài)特征分析和動態(tài)特征分析提取到的各個特征點共同組成人像比對基礎(chǔ)，人像的體態(tài)、體型、身形各個部分的比例關(guān)系等靜態(tài)特征是人像動態(tài)特征分析的基礎(chǔ)，人像動態(tài)特征中運(yùn)動姿態(tài)、動作行為等動態(tài)特征可以輔助靜態(tài)特征分析。視頻中人像的分析檢驗是人像各個特征點綜合分析的過程，需要充分結(jié)合靜態(tài)特征分析和動態(tài)特征分析，挖掘人像特征點，獲得更多有價值的偵查線索。

2 人像特征檢驗程序

視頻人像特征檢驗包括如下的步驟和程序（見圖1）：（1）確定待分析檢驗的各段視頻，并導(dǎo)入視頻分析檢驗系統(tǒng)；（2）視頻處理，包括對視頻取幀，截取視頻片段，對視頻或幀圖像進(jìn)行常規(guī)圖像調(diào)節(jié)如對比度和亮度調(diào)節(jié)，清晰化等；（3）對處理后的視頻或幀圖像進(jìn)行分析，確定具有分析檢驗條件的圖像或裁剪視頻，提取關(guān)鍵幀圖像和重點視頻；（4）對提取的幀圖像進(jìn)行分析，重點分析人像的靜態(tài)特征，如體型、相貌、特殊標(biāo)記點等靜態(tài)特征，對提取的重點視頻重點分析人像的動態(tài)特征，如步態(tài)、面部、軀干等動態(tài)特征；（5）對人像靜態(tài)特征和動態(tài)特征相關(guān)聯(lián)進(jìn)行綜合分析研判，得出結(jié)論。

規(guī)范化和程序化的檢驗流程將有助于提高檢驗效率，對人像的比對和認(rèn)定以及串并案等工作有非常大的作用。目前人像特征檢驗的規(guī)范化和程序化還沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，仍需要在實踐中不斷發(fā)展和完善。

3 案例應(yīng)用

2013年1月某日凌晨，某市兩個加油站先后發(fā)生持槍搶劫案，兩個加油站內(nèi)間隔距離約7 km。根據(jù)被搶加油員描述的情景判斷，兩起案件中嫌疑人衣著特征差異很大。提取兩加油站內(nèi)嫌疑人作案視頻分析檢驗，發(fā)現(xiàn)兩起案件中嫌疑人所穿衣服樣式、顏色明顯不同，第一起搶劫案中作案嫌疑人進(jìn)行了刻意遮擋，利用衣服所帶的帽子蓋住了頭部，第二起搶劫案中的嫌疑人畫面質(zhì)量差，兩段視頻均無法提取到清晰的外貌特征，無法確定是否為同一人作案，而案件發(fā)生的時間和地點所反映的時空關(guān)系與同一人作案的時空關(guān)系并不矛盾。兩起案件是否可以串并成為案件偵辦中關(guān)鍵問題。

兩起案件均發(fā)生在凌晨，視頻質(zhì)量不高光線條件差，提取到的兩段作案視頻以及中心現(xiàn)場外圍提取到的4段嫌疑人逃離視頻均不能提取到清晰的相貌特征，無法利用相貌特征進(jìn)行串并案分析，所以分析的重點集中在除相貌特征以外的人像靜態(tài)、動態(tài)特征，以及衣著特征等的分析和檢驗。

3.1 對第一段和第二段視頻的串并案分析

靜態(tài)特征：所穿上衣不同；兩段視頻中的人物體型均偏瘦，兩處作案時所穿褲子均呈深色，褲腳偏長，均穿深色鞋，底部環(huán)繞有白邊（見圖2 A、B）。

動態(tài)特征：跑步姿態(tài)相符，步幅基本一致；走路姿態(tài)基本相符，均有前傾動作，右肩前傾（見圖2 C）；均右手持槍，均從身體左側(cè)掏出塑料袋遞給受害人用于裝錢（見圖2A、B）。

圖 1 視頻人像特征分析檢驗過程示意圖Fig.1 Schematic diagram of identifi cation process of characteristics in video

通過以上分析，雖然第一段和第二段視頻中的人物所穿上衣明顯不同，但兩段視頻中人像的靜態(tài)特征和動態(tài)特征基本相符，考慮到著裝特征不屬于穩(wěn)定特征，兩處作案中間過程中有換裝的可能，故傾向于認(rèn)定第一段和第二段中出現(xiàn)的人物為同一人。

3.2 對第三段視頻中出現(xiàn)的人像串并案分析

靜態(tài)特征：第三段視頻中出現(xiàn)的人物體型偏胖，下肢更為明顯，與第一、二段視頻中出現(xiàn)的人物體態(tài)特征存在差異；所穿鞋子整體呈白色，褲腿較第一、二段視頻中的人像褲腿偏粗；下肢衣著特征存在差異（見圖2 D）。

動態(tài)特征：第三段視頻中人物走路腰板比較直，無明顯的前傾動作（見圖2 D）。

通過以上分析，傾向于認(rèn)定第三段視頻中出現(xiàn)的人物與第一、二段視頻中的人物不為同一人。3.3 對第五段視頻進(jìn)行分析檢驗

靜態(tài)特征：第五段視頻中人物上衣袖口、上衣下沿、領(lǐng)子基本一致，上衣特征基本符合；與第一、二段視頻中人物相比，所穿褲子均呈深色，褲腳偏長，均穿深色鞋，底部有白邊（見圖2 E）。

圖 2 視頻截圖。A：第一段視頻截圖；B：第二段視頻截圖；C：第一段視頻中人像；D：第三段視頻中人像；E：第五段視頻中人像；F：第五段視頻中人像；G：第一段視頻中人像。Fig.2 Screenshots . A： Screenshot of 1st video； B： Screenshot of 2nd video； C： Human image in 1st video； D： Human image in 3rd video； E：Human image in 5th video； F： Human image in 5th video； G： Human image in 1st video.

動態(tài)特征：步幅基本一致；走路姿態(tài)基本相符，兩腳外展明顯，右肩前傾；均有右手抄兜的動作（見圖2 F、圖2 G）；

通過以上分析，傾向于認(rèn)定第五段視頻中出現(xiàn)的人物與第一、二段出現(xiàn)的人物為同一人。

第四段視頻因攝像頭散焦，光線暗，人物特征少，不具備分析檢驗條件。第六段視頻中人物與第一、二段視頻中出現(xiàn)的人物著裝相近，但行走時頭部隨步伐左右晃動與第一、二段視頻中人物存在差異，視頻圖像中環(huán)境光線差、目標(biāo)距離遠(yuǎn)，其它人像特征無法辨識，不具備分析檢驗條件。

在處理該案件過程中，利用警視通、識慧影像分析系統(tǒng)對視頻中人物所具備的靜態(tài)和動態(tài)特征進(jìn)行分析檢驗，并對人像特征進(jìn)行綜合研判，確定先后發(fā)生的兩起搶劫案系同一人所為。第三段視頻中出現(xiàn)的人物與案件無關(guān)，綜合三段嫌疑人逃離視頻得出了作案嫌疑人的行動軌跡，并推斷嫌疑人可能在第一次作案后更換了外套，在兩個案發(fā)現(xiàn)場之間的路上扔掉外套的可能性也較大。專案組沿第一現(xiàn)場至第二現(xiàn)場公路搜索，在公路旁水溝垃圾站附近發(fā)現(xiàn)一件男性深色外套，經(jīng)DNA檢驗并入庫比對，比中一前科人員彭某。抓獲犯罪嫌疑人后其交待的內(nèi)容與以上的分析檢驗基本吻合，兩起案件均為彭某作案，在實施完第一次搶劫后彭某扔掉上衣，隨后又實施了第二次搶劫。在視頻質(zhì)量不高無法提取清晰外貌特征的情況下對多段視頻中的人像靜態(tài)和動態(tài)特征等進(jìn)行了綜合分析和檢驗，根據(jù)分析意見對兩起搶劫案件進(jìn)行了串并，為案件的偵破提供了線索和依據(jù)。

4 結(jié) 論

人像特征檢驗過程是各種特征分析檢驗的綜合過程，不僅包括人像靜態(tài)特征、動態(tài)特征的分別檢驗，也包括靜態(tài)特征和動態(tài)特征相關(guān)聯(lián)的綜合分析檢驗，同時還要包括時空特征、環(huán)境特征等其它各種特征的關(guān)聯(lián)分析檢驗，綜合各種特征形成特征點，構(gòu)建分析比對基礎(chǔ)。同時檢驗過程中的人像特征檢驗的規(guī)范化和系統(tǒng)化將有助于提高分析檢驗的效率，更好發(fā)揮人像特征分析檢驗在視頻偵查中的作用。人像特征檢驗過程的規(guī)范化和程序化將成為必然趨勢。

［1］ GA/T 1023-2013，視頻中人像檢驗技術(shù)規(guī)范［S］. 北京， 2013.

［2］ 趙秀萍.生物特征識別技術(shù)發(fā)展綜述［J］. 刑事技術(shù)，2011（06）：44-48.

［3］ 宮一. 人像識別技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用［J］. 中國人民公安大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版， 2007（04）：46-49.

Analysis of Human Static and Dynamic Characteristics in Video

BAI Shengxue， LIU Tao， WANG Xin， YANG Ming
（Institute of Forensic Science， Chongqing Public Security Bureau， Chongqing 400021， China）

Video investigation focuses on the videos involved in criminal cases and the relevant clues could be obtained through analyzing the persons and objects in videos. A video is composed of multi frame images， and characterized by intuitiveness and dynamic continuity. As the video provides both the static and dynamic human feature， some important characteristics can be extracted from the video， which are favorable for criminal investigation. In this paper， it is expounded that the main content of video image analysis and inspection of a human is to extract and analyze the static and dynamic characteristics. With video of high quality， the static characteristics such as the appearance and posture become the key points of video image analysis and inspection. In reality， the surveillance video is often apt to be infl uenced by various factors， such as lamplight， bad weather， distance， image distortion. The videos recorded by the monitoring system often tend to be blurring and it is diffi cult to extract the suspect's facial features from those poor quality videos. Therefore， it is unlikely to get enough information if only relying on the static characteristics. However， movement and gait of the suspect could be totally recorded by surveillance video， which are less susceptible to the external environment. It is advantageous to combine human static and dynamic characteristics in videos to obtain more valuable information. An actual case determination indicates that both the static and dynamic characteristics could be closely interrelated， hence provides new clues for the criminal investigation and new methods for portrait comparison， suspect identifi cation as well as case linkage. At the same time， this paper proposes a standard inspection procedure of human characteristics in surveillance video， which promotes the standardization and routinization of video inspection and greatly enhance the effi ciency of the analysis and inspection.

video forensics； human static characteristics； human dynamic characteristics

DF793.2

A

1008-3650（2015）03-0218-04

2014-10-23

格式：白笙學(xué)， 劉濤， 王昕， 等. 視頻中人像靜態(tài)特征和動態(tài)特征研究 ［J］. 刑事技術(shù)， 2015，40（3）：218-221.

重慶市公安局科技攻關(guān)計劃項目（No. G2013-01）

白笙學(xué)（1963—），男，高級工程師，碩士，研究方向為影像技術(shù)。 E-mail： nkliutao@foxmail.com

10.16467/j.1008-3650.2015.03.012