CN107014396A - 精确测量视频中目标人的鞋长与步幅的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精确测量视频中目标人的鞋长与步幅的方法，包括以下步骤：(1)对包括目标人的原始视频进行选择并截图保存，截图中能看到目标人两只脚的脚尖和脚后跟，目标人的两脚都接触地面，且其中一只脚要踏实地面；(2)选择至少2名参照人员，要求所选择的参照人员的各人鞋的尺码大小不等且尽量靠近目标人脚的尺码；(3)采用控制变量法和变量法，利用包括目标人的原始视频截图对目标人两脚位置和鞋子位置进行精确定位；(4)进行场景还原实验；(5)对场景还原实验得到的视频图像进行测量。本发明采用计算机图像处理技术对影像进行恢复，尤其解决了视频拍摄空间变化后无法测量目标人特征数据的难题。

Description

精确测量视频中目标人的鞋长与步幅的方法

技术领域

本发明涉及计算机图像处理技术、视频检查以及视频人像鉴定技术领域，尤其涉及一种精确测量视频中目标人的鞋长与步幅的方法。

背景技术

随着数字视频技术的迅猛发展，视频监控记录影像像素的不断提高，视频影像中目标人的影像越来越清晰，这为获取目标人的精确数据提供了很好的条件，专业人员通过科学的方法能够获取目标人的非直观的数字(数据)化的内在信息，从而为认定和准确追踪目标人提供科学的依据和数据支撑。

视频监控不仅客观记录了准确的时间信息(通过校对，可精确到秒)，更客观记录了人、车、物、环境等的丰富的空间影像信息，这些空间影像信息中既有稳定的静态影像信息(如道路、建筑物、树木等)，又有随时变化的动态影像信息(如：人、车等运动物体)，既有直观的表象信息(如：人的性别、体态、步态、衣着等，这些信息相对容易被伪装和改变)，也有非直观的数字(数据)化的内在信息(如：人的身高、鞋长、步长、步幅等，这些信息须通过科学的测量才能获取，这些信息相对不易被伪装和改变)。

目前传统用于刻画目标人特征的方法存在以下共同的缺陷：侧重个人的主观推理、判断，经验的成分居多，缺少客观的科学的数据支撑。虽然足迹能够提供一些较为准确的信息和数据，但由于沙地、泥地现场极少及目标人伪装等原因，绝大部分的现场中很难提取到目标人清晰完整的足迹，且足长与身高在很多情况下并不成比例，矮个大脚，高个小脚的人很多，并不是个例。

基于视频影像对目标人的鞋长、步幅精确刻画的方法，是指根据涉案视频中目标人影像，技术人员运用专业知识对嫌疑目标的鞋长、步幅进行精确测量，确定目标人脚的大小和步幅尺寸，从而为案件侦查中排查嫌疑人及司法鉴定中人像鉴定提供科学数据支撑。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种精确测量视频中目标人的鞋长与步幅的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，精确测量视频中目标人的鞋长与步幅的方法，包括以下步骤：

(1)对包括目标人的原始视频进行选择并截图保存，要求所选择的原始视频截图中能看到目标人两只脚的脚尖和脚后跟，截图中目标人的两脚都接触地面，且其中一只脚要踏实地面；目标人位于视频探头下方或离探头较近；尽量选择目标人附近有参照物的截图；

(2)选择至少2名参照人员，要求所选择的参照人员的各人鞋子的尺码大小不等且尽量靠近目标人脚的尺码；并且至少有1名参照人员所穿的鞋与原始视频影像中目标人所穿鞋的款式相同或基本接近；

(3)采用控制变量法和变量法，利用包括目标人的原始视频截图对目标人两脚位置和鞋子位置进行精确定位，为进一步精确测量目标人的足长、步幅创造合适的实验环境；

(4)进行场景还原实验；所述场景还原实验系利用原始视频现场进行；

在场景还原实验的现场用计算机图形处理软件打开所保存的原始视频截图；依次让所有参照人员依据原始视频截图中目标人所在的大体位置进行站立；要依据原始视频截图让参照人员逐步移动到原始视频截图中目标人所在的准确位置，特别是参照人员脚的位置一定要准确；让参照人员模仿原始视频截图中目标人的姿态站立，并将参照人员两脚的位置进行固定；以视频记录场景还原实验过程；

(5)将场景还原实验得到的视频进行拷贝和截图，并将场景还原实验截图与之前包括目标人的原始视频截图进行比对和测量；通过平面图像处理软件运用等宽线法测算目标人所穿鞋的实际尺寸，即运用等宽线测出至少2名参照人员已知鞋子尺码在场景还原实验视频截图中的像素差值或长度差值，从而测算出目标人鞋的实际尺寸。

作为优选，参照物为相对目标人而静止不动的固定物体。

作为优选，控制变量法和变量法包括以下步骤：

(6)控制变量法：根据照相和物体成像等原理，在视频探头未移动、镜头未转动、未调焦的情况下，视频影像中道路、建筑物、树木等单个固定物体的影像在整个影像画面中的位置坐标及成像大小是稳定不变的；因此可以运用参照物目测法和坐标法来确定目标人两脚的准确点位，再采用图像重合法和坐标比对法来验证和矫正实验人员脚的点位，最终确定目标人鞋在原始视频影像中的精确点位；

(7)变量法：实践中经常会遇到拍摄原始视频的视频探头被人为转动或调焦等情况，使得实时拍摄的事发现场视频影像中道路、建筑物、树木等单个固定物体影像与整个影像画面边线的点位关系及成像大小，与原始视频相比都发生了变化；在上述情况下可以运用图像重合法和坐标比对法将探头方向、角度及镜头焦距进行恢复后，再进行实验测量；所述变量法的具体步骤如下：

a)将探头实时拍摄的事发现场视频影像画面的长度和宽度进行精确测量；

b)依据实时拍摄的事发现场视频影像画面的长度和宽度的精确数值，运用平面图像处理软件将原始视频截图进行缩放，直至与实时的事发现场视频影像画面等大；

c)依据原始视频截图中道路、建筑物、树木等单个或多个固定物体影像在原始视频截图中位置及成像大小对探头进行转动和调焦；

d)依据原始视频影像中道路、建筑物、树木等单个或多个固定物体影像在原始视频截图中的某一至两个明确点位，如道路的某一拐点、建筑物墙面或窗户的一角、树木的某一节点，在画面中的精确坐标位置，将探头方向进行精确矫正。

作为进一步的优选，

参照物目测法是根据原始视频截图中目标人影像附近的道路、建筑物、树木等固定物体影像的点位找到目标人两脚的精确位置；

坐标法是根据原始视频截图中目标人影像与整个截图画面边线的准确点位关系找到目标人两脚的精确位置；

图像重合法是运用平面图像处理软件对原始视频截图中目标人影像与场景还原实验截图的参照人影像进行重合比对的方法；

坐标比对法是运用平面图像处理软件，将原始视频截图中目标人影像鞋子的最下沿点位(即最靠近截图画面下边框的点)在整个截图画面中的精确坐标与场景还原实验截图中参照人影像鞋的最下沿点位在整个截图画面中的精确坐标进行比对。

更进一步的优选是，点位是指某人或物具体坐标位置；点位关系是指两个点位之间的方位和/或距离关系。

作为优选，等宽线法包括以下步骤：

(8)根据至少2名参照人员的已知鞋子尺码或长度在截图中以像素或刻度表达的长度的相对差值，测算得出截图中单位像素或单位刻度代表实际长度的具体比例；

(9)将截图中以像素或刻度表达的目标人鞋子长度与参照人员鞋子长度的相对差值，按具体比例换算出目标人鞋子的实际长度，再根据鞋子款式得到目标人的鞋子实际尺码。

作为优选，平面图像处理软件是Photoshop计算机平面图像处理软件。

本发明的有益效果是：

将现场模拟实验测量法应用于目标测量中，可以精确测量出目标人的鞋长和步幅；采用了视频处理技术，采用计算机图像处理技术可以对影像进行恢复，尤其解决了对于事后被刻意转动或调焦的探头，视频拍摄空间变化后无法测量目标人特征数据的难题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明精确测量视频中目标人的鞋长、步幅的方法实施例的参照人员与目标人以同样姿态站立示意图。

图2是本发明精确测量视频中目标人的鞋长、步幅的方法实施例的鞋长测量示意图。

图3是本发明精确测量视频中目标人的鞋长、步幅的方法实施例的步幅测量示意图。

图中标记：A-参照人员A，B-参照人员B，C-目标人。

具体实施方式

一种精确测量视频中目标人的鞋长与步幅的方法，具体包括以下步骤：

1、对包括目标人的原始视频进行选择并截图保存。通常情况下，要求所选择的视频影像中目标人位于探头下方或离探头较近时，目标人影像分辨率相对较高，目标人行走时，其两脚点位通常可以较为清晰地看到，这样就可以对目标人的两脚的点位进行预判(或初步定位)，并在原始视频的影像截图中对两脚的点位分别作出标记。

点位是指在视频截图中的坐标位置及在视频发生的实际现场中的具体位置，其包括个体影像点位与整个影像截图画面边线的点位关系，以及个体影像之间的点位关系。

标记点位时需要视频中目标人附近有道路、建筑物、树木等相对于目标人固定不动的参照物，若无固定的参照物，在镜头未移动的情况下，影像截图边的线即可作为参照物对嫌疑人两脚在画面中的位置进行坐标定位。

2、采用以下的“控制变量法”和“变量法”，利用包括目标人的原始视频截图对目标人两脚位置和鞋子位置进行精确定位，为进一步精确测量目标人的足长、步幅创造合适的实验环境。

1)控制变量法：根据照相和物体成像等原理，在视频探头未移动、镜头未转动、未调焦的情况下，视频影像中道路、建筑物、树木等单个固定物体的影像在整个影像画面中的位置坐标及成像大小是稳定不变的。我们可以运用“参照物目测法”、“坐标法”来确定目标人两脚的准确点位，再采用“图像重合法”和“坐标比对法”来验证和矫正实验人员脚的点位，最终确定目标人鞋在原始视频影像中的精确点位。

2)变量法：实践中经常会遇到视频探头被人为转动或调焦等情况，使得视频影像中道路、建筑物、树木等单个固定物体影像与整个影像画面边线的点位关系及成像大小都发生了变化。在上述情况下可以运用“图像重合法”和“坐标法将探头方向、角度及镜头焦距进行恢复后，再进行实验测量，变量法的具体步骤如下：

a)将探头实时拍摄的事发现场视频影像画面的长度和宽度进行精确测量；

b)依据实时拍摄的事发现场视频影像画面的长度和宽度的精确数值，运用平面图像处理软件将原始视频截图进行缩放，直至与实时的事发现场视频影像画面等大；

c)依据原始视频截图中道路、建筑物、树木等单个或多个固定物体影像在原始视频截图中位置及成像大小对探头进行转动和调焦；

d)依据原始视频影像中道路、建筑物、树木等单个或多个固定物体影像在原始视频截图中的某一至两个明确点位，如道路的某一拐点、建筑物墙面或窗户的一角、树木的某一节点，在画面中的精确坐标位置，将探头方向进行精确矫正。

参照物目测法是根据原始视频截图中目标人影像附近的道路、建筑物、树木等固定物体影像的点位找到目标人两脚的精确位置。

坐标法是根据原始视频截图中目标人影像与整个截图画面边线的准确点位关系找到目标人两脚的精确位置。

图像重合法是运用Photoshop等平面图像处理软件对原始视频截图中目标人影像与场景还原实验截图的参照人影像进行重合比对的方法。

坐标比对法是运用Photoshop等平面图像处理软件，将原始视频截图中目标人影像鞋子的最下沿点位(即最靠近截图画面下边框的点)在整个截图画面中的精确坐标与场景还原实验截图中参照人影像鞋的最下沿点位在整个截图画面中的精确坐标进行比对。

3、选择至少2名参照人员参与场景还原实验。为了能够尽可能模拟和还原现场，需要参照人员满足以下3个条件：1)各人鞋子的尺码大小不等；2)至少有一人须穿与视频影像中目标人所穿鞋的款式相同或基本接近；3)如果选择三名参照人员，各人所穿鞋的实际尺寸不等。

4、在包括目标人的原始视频的现场进行场景还原实验。进行场景还原实验的时候，先依据原始视频截图找到目标人所在的大体位置。具体做法是依据原始视频截图指挥其中一名参照人员逐步移动到原始视频截图中目标人所站的准确位置并且模仿原始视频截图中目标人的姿态站立(在图1中，参照人员A、B与目标人C站立姿态基本一致)。然后精确地固定双脚位置，再让其余参照人员依次在已经固定的双脚位置以同样的姿势站立。用视频记录实验过程并记录准确的实验时间，以便实验结束后将对应的视频片段进行拷贝和截图。

5、对场景还原实验得到的实验视频进行拷贝和截图，并与之前包括目标人的原始视频截图进行比对和测量。

(1)运用等宽线法测算目标人所穿鞋的实际尺寸，即运用等宽线测出参照人员鞋子长度与目标人鞋子长度的像素差值或刻度差值，从而测算出目标人鞋的实际尺寸。

在图2中，分别在场景还原实验截图中参照人员和原始视频截图中目标人的鞋跟和鞋尖之间画出相互平行的等宽线，再将参照人员A已知的鞋子长度为L1(实际鞋长29厘米，穿42码尖头皮鞋)的截图、参照人员B已知的鞋子长度为L2(实际鞋长28厘米，穿39码圆头皮鞋)的截图和目标人C的鞋子长度进行比对，截图中的L1比L2长10个像素或10个单位长度(每个单位长度可在截图中用刻度来表示)，目标人C所穿鞋子的款式与参照人员A所穿鞋子的款式相同，目标人C在截图中尖头皮鞋的长度比参照人员A所穿鞋子长度的像素(或刻度)相同，则目标人像所穿鞋子长度的实际尺寸为29厘米(42码)。如有必要，还可进一步利用同款鞋不同鞋码的尺寸差来确定鞋码，以此类推。

上述等宽线法的运用原理类似于地图比例尺，即先通过至少2名参照人员的已知鞋子尺码(或长度)的差值测算出截图中单位像素或单位长度代表实际长度的比例，然后利用该比例将截图中目标人的未知鞋子尺码测出其实际长度。

(2)在测量出目标人的鞋子尺码或长度之后，运用“参照物目测法”、“坐标法”及“等宽线法”能够精确测量出目标人的单个步幅长度、平均步幅长度和步速。

单个步幅长度的测量：即对视频影像中直线行走的目标人单个步幅进行测量，具体有以下两种测量方法。

测量方法1：在图3中，目标人像两脚尖之间的实际距离为L3，由于已经测量出目标人鞋长为28厘米，通过像素差值或刻度差值测算出两脚尖之间的距离L3为48厘米，步幅即为48厘米，经后来验证确与目标人的实际步幅相同。

测量方法2：在原始视频影像中截取目标人的两脚都接触地面且其中一只脚踏实地面的一帧截图，运用“参照物目测法”或“坐标法”准确找到目标人影像两脚尖或两脚后跟在原始视频现场中的具体位置，运用刻度尺在原始视频现场测量出两脚尖或两脚后跟之间的准确尺寸，即得到目标人的实际步幅。

平均步幅的测量：先对视频影像中目标人直线行走10步以上距离(实际总尺寸)进行测量，测量得到数值与实际步数的比值即为目标人的平均步幅。利用视频对目标人平均步幅的测量须满足以下两个条件：

一是视频中有目标人匀速直线行走10步以上的画面；二是这个10步以上的画面中能够看见目标人起落脚的点位。

平均步幅的具体测量方法如下：

1)通过逐帧播放原始视频，对目标人直线行走10步中的第一步和最后一步进行截图；

2)选择目标人的两脚都接触地面且其中一只脚踏实地面的一帧进行截图；

3)运用“参照物目测法”或“坐标法”准确找到两帧原始视频截图中目标人一只脚尖或脚后跟在原始视频现场中的具体点位；

4)运用刻度尺测量出上述两脚尖或两脚后跟之间的两个具体点位之间的实际总长度；

5)用上述实际总长度除以总的行走步数，即得出目标人的平均步幅值。如：通过在原始视频的现场测量，第一帧截图中目标人一只脚尖(或脚跟)所在现场的准确点位到第二帧截图中目标人一只脚尖(或脚跟)所在现场的准确点位之间的实际总长度为6米，再通过原始视频数出此段距离目标人的总行走步数为10步，则目标人的平均步幅为60厘米。

步速的测量：根据上述平均步幅的测量值及原始视频记录的精确时间进行计算，得出视频中目标人的平均步速。如：视频显示上述目标人10步行走6米距离用时5秒，则视频中目标人步速为1.2米每秒，即4.32公里每小时。

本实施例利用了计算机坐标定位技术对视频画面进行恢复，能够更加有效地精确判断目标人的鞋长与步幅，从而解决了探头被人为移动或调焦造成的空间变化后目标人鞋长与步幅无法测量、判断的难题，该方法适用于刑侦视频、司法鉴定中对目标人鞋长、步幅的确定。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.精确测量视频中目标人的鞋长与步幅的方法，包括以下步骤：

(1)对包括目标人的原始视频进行选择并截图保存，要求所选择的原始视频截图中能看到目标人两只脚的脚尖和脚后跟，截图中目标人的两脚都接触地面，且其中一只脚要踏实地面；目标人位于视频探头下方或离探头较近；尽量选择目标人附近有参照物的截图；

(2)选择至少2名参照人员，要求所选择的参照人员的各人鞋子的尺码大小不等且尽量靠近目标人脚的尺码；并且至少有1名参照人员所穿的鞋与原始视频影像中目标人所穿鞋的款式相同或基本接近；

(3)采用控制变量法和变量法，利用包括目标人的原始视频截图对目标人两脚位置和鞋子位置进行精确定位，为进一步精确测量目标人的足长、步幅创造合适的实验环境；

(4)进行场景还原实验；所述场景还原实验系利用原始视频现场进行；在场景还原实验的现场用计算机图形处理软件打开所保存的原始视频截图；依次让所有参照人员依据原始视频截图中目标人所在的大体位置进行站立；要依据原始视频截图让参照人员逐步移动到原始视频截图中目标人所在的准确位置，特别是参照人员脚的位置一定要准确；让参照人员模仿原始视频截图中目标人的姿态站立，并将参照人员两脚的位置进行固定；以视频记录场景还原实验过程；

(5)将场景还原实验得到的视频进行拷贝和截图，并将场景还原实验截图与之前包括目标人的原始视频截图进行比对和测量；通过平面图像处理软件运用等宽线法测算目标人所穿鞋的实际尺寸，即运用等宽线测出至少2名参照人员已知鞋子尺码在场景还原实验视频截图中的像素差值或长度差值，从而测算出目标人鞋的实际尺寸。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述参照物为相对目标人而静止不动的固定物体。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述控制变量法和变量法包括以下步骤：

(6)控制变量法：运用参照物目测法和坐标法来确定目标人两脚的准确点位，再采用图像重合法和坐标比对法来验证和矫正实验人员脚的点位，最终确定目标人鞋在原始视频影像中的精确点位；

(7)变量法：实践中经常会遇到拍摄原始视频的视频探头被人为转动或调焦等情况，使得实时拍摄的事发现场视频影像中道路、建筑物、树木等单个固定物体影像与整个影像画面边线的点位关系及成像大小，与原始视频相比都发生了变化；在上述情况下可以运用图像重合法和坐标比对法将探头方向、角度及镜头焦距进行恢复后，再进行实验测量；所述变量法的具体步骤如下：

a)将探头实时拍摄的事发现场视频影像画面的长度和宽度进行精确测量；

b)依据实时拍摄的事发现场视频影像画面的长度和宽度的精确数值，运用平面图像处理软件将原始视频截图进行缩放，直至与实时的事发现场视频影像画面等大；

c)依据原始视频截图中道路、建筑物、树木等单个或多个固定物体影像在原始视频截图中位置及成像大小对探头进行转动和调焦；

d)依据原始视频影像中道路、建筑物、树木等单个或多个固定物体影像在原始视频截图中的某一至两个明确点位，如道路的某一拐点、建筑物墙面或窗户的一角、树木的某一节点，在画面中的精确坐标位置，将探头方向进行精确矫正。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述参照物目测法是根据原始视频截图中目标人影像附近的道路、建筑物、树木等固定物体影像的点位找到目标人两脚的精确位置；

所述坐标法是根据原始视频截图中目标人影像与整个截图画面边线的准确点位关系找到目标人两脚的精确位置；

所述图像重合法是运用平面图像处理软件对原始视频截图中目标人影像与场景还原实验截图的参照人影像进行重合比对的方法；

所述坐标比对法是运用平面图像处理软件，将原始视频截图中目标人影像中鞋子的最下沿点位在整个截图画面中的精确坐标与场景还原实验截图中参照人影像中鞋子的最下沿点位在整个截图画面中的精确坐标进行比对。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述点位是指某人或物具体坐标位置；所述点位关系是指两个点位之间的方位和/或距离关系。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述等宽线法包括以下步骤：

(8)根据至少2名参照人员的已知鞋子尺码或长度在截图中以像素或刻度表达的长度的相对差值，测算得出截图中单位像素或单位刻度代表实际长度并制作比例尺；

(9)将截图中以像素或刻度表达的目标人鞋子长度与参照人员鞋子长度的相对差值，按所述比例尺换算出目标人鞋子的实际长度，再根据鞋子款式得到目标人的鞋子实际尺码。

7.根据权利要求1～6任何一项所述的方法，其特征在于：所述平面图像处理软件是Photoshop计算机平面图像处理软件。