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【期刊名称】 《刑事技术》
法庭科学影像解译新框架
【英文标题】 New Framework for Forensic Image Interpretation
【作者】 黎智辉王桂强许小京李志刚黄威谢兰迟张宁郭晶晶许磊晏于文侯欣雨
【作者单位】 公安部物证鉴定中心{博士,研究员}公安部物证鉴定中心公安部物证鉴定中心公安部物证鉴定中心公安部物证鉴定中心公安部物证鉴定中心公安部物证鉴定中心公安部物证鉴定中心公安部物证鉴定中心公安部
【分类】 司法鉴定学
【中文关键词】 法庭科学;应用框架;影像解译;影像分析
【英文关键词】 forensic science; application framework; image interpretation; video/image analysis
【文章编码】 1008-3650(2019)06-0471-06
【文献标识码】 A DOI: 10.16467/j.1008-3650.2019.06.001
【期刊年份】 2019年【期号】 6
【页码】 471
【摘要】

影像资料是法庭证据的重要来源。法庭科学影像分析是运用专门知识和实践经验对视频、照片等影像资料进行深入分析,获取有效信息的过程,为执法办案提供服务。随着影像资料数据量急剧增加,影像分析应用需求日趋复杂多样,建立一套科学、严谨的法庭科学影像分析框架,对影像分析的研究内容和应用范围进行明确界定,有助于进一步促进法庭科学影像分析的发展和应用。本文就法庭科学影像解译的框架问题进行讨论,综合现有的研究和应用成果,并结合当前法庭科学对影像证据的应用需求,梳理出更全面、更准确的法庭科学影像解译应用框架。

【英文摘要】

Image materials are important evidential source for court verdict. Forensic image analysis can obtain effectual information through deep and special interpretation into the involving videos, photos and other image materials, hence providing essential support to litigation. However, the amount-huge image data, plus the ever-complexing and various requirements upon image analysis, demand to build up a scientific and precise framework for forensic image analysis so as to clearly define the scope of investigating viscera and application about the task. This paper tries to build such a framework. Through synthesizing the present research and application achievements into the current applicative requirements about forensic image evidence, a new framework for forensic image interpretation is presented from discussion of the relevant detailed context, influencing factors and application bound.

【全文】法宝引证码CLI.A.1283720    
  
  

影像资料作为重要的事实证明材料,在执法办案中得到广泛使用。法庭科学活动中,经常会遇到各种影像资料,如监控视频、图像、照片等,由于影像资料的应用会受到各种因素的影响,我们需要对影像内容进行深入分析,以期获得有效信息为案件侦破和法庭举证提供服务。如1993年美国联邦执法人员在韦科市围剿大卫教总部时发生韦科惨案,该案的法庭调查中,通过对现场拍摄到的红外录像进行分析,证明录像上的闪光不是由于开枪而是地面碎片反射阳光形成{1-2}。美国波士顿爆炸案和北京大兴摔婴案的调查中,影像证据也得到了有效应用{3}。这些案例体现了影像资料分析在法庭科学领域的重要价值。随着影像资料的种类、数量急剧增加,应用需求也日趋复杂多样,需要综合已有的研究和应用成果,梳理影像分析的内容,建立更全面、更准确的应用框架,更好地适应新时代法庭科学发展的新要求。

1影像分析相关文献

当前,人们在影像分析领域提出的概念主要有:影像分析、视频分析、图像分析、图像解译、图像理解等,在不同的文献中涵义有所区别,框架分类也有所不同{4-11}。在法庭科学领域之外的信息、遥感等领域,影像分析也在广泛应用。文献{4}中将图像研究应用称为图像工程,并将图像工程分为图像处理、图像分析和图像理解。其中图像分析着重于检测和测量,图像理解侧重于图像内容的含义。遥感是影像解译发展比较系统完善的领域。文献{5}中对影像解译也给出了明确的定义,认为解译是提取图像信息的过程,解译的目的在于识别图像并将其中的信息进行传递。文献中列举的图像解译关注特性包括:形状、大小、模式、色彩(色调)、纹理、阴影、位置、布局(关联)、空间分辨率等。

国内法庭科学领域早期系统讨论这类问题的主要有文献{6}。该文献详细介绍了刑事影像技术体系,综合光学检验、影像分析、影像合成等技术手段建立了一个整体应用框架,具有应用指导意义。文中将影像分析分为定量分析和认知分析两大类,其中定量分析包括摄影测量、光度测量、影像证实和色度测量,认知分析包括影像比较、真实性检验、内容解读和形态识别。文献{7}作为实践行为守则,从证据应用的角度讨论了视频资料的分析方式及应用过程中需要注意的事项,强调法庭影像分析人员的角色是协助法庭理解从影像中获取到的什么(信息)是合理的,进而列出了专家解译包含的一些典型内容:图像处理/增强、图像比对(物体或人体)、事件时序、真实性、摄影测量(包括身高测量)、车辆牌号分析、厂家型号确定等。文献{8}中将法庭图像分析分为三个方面,即解译(interpretation)、检验(examination)和技术准备(technique preparation)。其中解译指应用具体的专业知识得出关于图像中反映的对象或目标的结论;检验指应用图像科学专门知识进行图像信息提取、图像特征表达以及图像结构解译,包括水印检测、密写分析、图像处理、真实性检验等;技术准备指为了检验、解译或者输出进行的一些技术准备工作,如数字化、色彩调整等。文献{9}对法庭视频分析也分为类似的三个方面,即解译、检验和技术准备。其中的解译指应用具体的专业知识得出关于视频属性、视频内容的结论,包括视频真实性、特性确定、内容比对等;检验指应用图像科学专门知识从视频中获取信息,包括视频处理、格式转换等预处理;技术准备指在解译和检验之前进行的一些技术准备工作,如设备调试、写保护、媒介特性检查、播放优化等。文献{10}讨论的法庭图像分析框架包括照片比对(photo image comparison)、图像内容分析(image content analysis)、图像真实性检验(image authentication)、图像增强复原(image cnhancement and restoration)和摄影测量(photogrammetry)。文献{11}对视频内容分析给出了简单的方法分类,包括增强(enhancement)、目标追踪(tracking)、图像比对和分析(image comparison and image analysis)。

从上述文献可以看到,国内外学者对影像分析内容的理解存在一定的差异,其分类原则也有细微区别,导致实践中对方法和规则的应用,以及证据表现形式有所不同。文献{4}从视觉结构角度来分类,层次分明、逻辑严密,但具体内容关注图像底层基础方法,难以直接应用于法庭科学。文献{6}从定量分析和认知分析角度分类,逻辑清晰,但关注角度为分析方法的特性。文献{8}和{9}从影像专业知识与其他专业知识的角度仅以罗列的方式进行了分类。文献{10}仅从方法本身分类,方法之间也缺乏逻辑性。文献{11}只有粗略分类,并未具体进一步分析。文献{5}对图像解译的定义与文献{7}相似,内容的分类更客观,具有一定的借鉴作用。总的来看,已有文献中缺乏一个应用于法庭科学视频图像分析的面向证据要求的整体框架,从而导致在理论探讨、技术方法、实践指南等方面的讨论缺乏系统性和全面性。有必要建立一个相对完整的框架,为影像证据的深入理论探讨及其诉讼应用打下基础。为了在下面的讨论中统一说法,将前述的影像分析、视频分析、图像分析、图像解译、图像理解等统一称为法庭科学影像解译。选择该说法一方面是因为从遥感影像图像解译来看,其关注的形状、大小、模式、色彩(色调)、纹理、阴影、位置、布局(关联)、空间分辨率等特性,与法庭科学视频图像分析关注特性有较强的相似性,其使用的技术方法也可在法庭科学中进行借鉴;另外一方面综合国际上的法庭科学文献来看,解译(interpretation)概念使用较多,能够概括影像分析的许多内容。

2法庭科学影像解译特点

法庭科学影像解译主要特点包括:1)资料来源复杂。影像资料可能来自不同途径,具有不同特性、质量、载体等属性。2)分析需求多样。影像资料的解译因案件侦办的进程、诉讼的要求、影像的内容不同,具体需求种类多样。3)方法千差万别。针对应用需求和影像内容的不同,分析方法手段各不相同。4)证据框架约束。影像解译应在法庭证据框架下开展,符合证据使用要求。总的来说,法庭科学影像分析框架应反映现有的需求和方法,更符合证据逻辑和证据特性。在下面的内容中,将在前述文献的基础上,充分考虑近年来的技术进步、需求发展以及法律对证据的要求,尝试建立一个新的法庭科学影像分析框架。

3法庭科学影像解译内容

影像解译是从影像中提取合理的信息,为影像作为证据提供支撑。为构建有效的影像解译框架,需要理解影像和证据的基本要素。文献{12}认为图像是“特定设备的约束下,记录下特定时间、特定空间的特定场景”。如果扩展到影像,该说法依然成立。证据的基本要求是合法性、真实性和关联性,其中合法性主要从法律角度来考虑。综合两方面来看,影像解译涉及到的要素至少包括:影像来源于何时、何地、何设备,何人拍摄,反映何种内容,是否真实。

对上述因素进行分类分析,主要包括两大类:一是对影像的属性进行分析,二是对影像的内容进行解读。下面详细展开讨论。

3.1影像属性分析

对影像属性的分析主要关注影像作为一个拍摄主体的拍摄结果,其属性必定会反映拍摄主体的某些特性,进而可以对影像的拍摄主体特征进行确定、推断或刻画。影像属性分析包括影像自身属性分析和影像之间关系分析两部分。影像自身属性包括时空属性、真实性、完整性、溯源性等,影像之间的关系包括同一性、包含性、从属性、同源性等。

1)时空属性。影像的时空属性反映了影像的基本特征,即拍摄的时间空间范围,是很多案件中关注和争论的焦点,也是影响证据效力的基本属性。在2014年MH17坠毁事件的刑事调查过程中,相关方面对Facebook上传的疑似导弹烟迹照片进行了详细的检验分析,以解读照片拍摄时间和拍摄地点,进而与导弹发射进行关联。确定影像时空属性的方法主要有两种途径:一是直接检验拍摄设备记录保存在影像文件内的信息,包括日期、时间、位置、坐标等信息,尽管这些信息有可能被后期改变,仍然有重要的参考价值;另一种途径是根据影像拍摄内容进行推断,如参考拍摄内容反映出的季节特征、光影情况、标志性建筑、方位等特征。

2)真实性。当前对影像真实性的分析主要关注影像在一次成像后未做更改而呈现出来的特性,影像的真实性直接对应证据的真实性、客观性,目前已有较多的研究,出现了一系列的方法和应用实例。对于图像的真实性分析,一般利用成像物理特性、数据特性的一致性进行检测,如景深、透视、光线关系,色彩滤波阵列插值、重采样、压缩系数、噪声分布等。对于视频的真实性分析,一方面借助图像真实性检测方法,另一方面检测视频帧间的数据和内容关系。

3)完整性。完整性指影像必须能够反映目标特征或过程事实的必要信息,对应了证据的关联性。完整性分析目前还没有系统的方法。

4)溯源性。影像与拍摄设备之间存在溯源关系,这一类关系分析是证明影像证据与影像拍摄者之间特定关系的重要手段,对应证据的关联性。

5)同一性。影像之间的同一性在于证明两份或多份影像是否是同一份(完全或部分相同),常见于数字影像,对应证据的关联性。

6)包含性。影像之间的包含关系分析,对应证据的关联性。在一些版权纠纷等案例中,常会遇到这种关系分析。

7)从属性。特定的情况下,某些影像是其他影像的派生版本,如通过翻拍、扫描、处理之后形成,由此形成从属关系,对应证据的关联性。

8)同源性。如果不同影像来源于同一成像设备可以称其为具有相同来源,对应证据的关联性。同源性分析在刻画影像拍摄者特性方面有重要参考价值。

3.2影像内容解读

对影像内容的解读主要关注影像作为对现实场景成像的结果,是对现实场景的某个角度的不完全的反映。在成像过程中,影像记录的主要是与我们视觉观察尺度相近的形态信息。从这些形态信息中反推真实场景内容的准确信息、细节特征、本质属性,对应证据的关联性。根据应用需求的不同,可以将影像内容解读分为影像内容属性分析、状态分析、过程分析、关联分析等。

3.2.1 影像内容属性分析

对影像内容属性的分析主要关注在影像中反映内容目标的视觉可感知属性,这些属性会由于不同因素的影响,以至于无法被精确地直接感知,需要分析影响因素,对感知结果进行参照、修正。内容属性分析包括目标尺寸测量分析、色彩属性分析、材质属性分析、反光和发光属性分析、阴影属性分析等。目标尺寸测量在案件侦办中得到广泛应用,如测量嫌疑人身高、凶器长度、车辆图像尺寸等,广义的尺寸测量还包括图像中深度信息估计。由于尺寸是一种量化属性,测量方法相对复杂。色彩属性是影像内容的基本属性之一。色彩属性分析主要应用于交通肇事案件中红绿灯分辨,嫌疑人衣服、交通工具、携带物品的

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【注释】                                                                                                     
【参考文献】

{1}WECHT C. Grave Secrets: A leading forensic expert reveals the startling truth about O. J. Simpson, David Koresh, and Vincent Foster and other sensational cases[M]. Penguin, 1998.

{2}KLASEN L M. Waco investigation: analysis of FLIR videotapes[C/OL]//Proc. SPIE 4370, Targets and Backgrounds VII: Characterization and Representation.(2011-09-18)[201812-09]. https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/4370/1/Waco-investigation-analysis-of-FLIRvideotapes/10.1117/12.440087.short.

{3}黎智辉,王桂强,许小京,等.视频侦查中的影像证据应用[J].刑事技术,2014, 39(2):42-45.(LI Zhihui, WANG Guiqiang, XU Xiaojing, et al. Application of image evidence in video investigation [J]. Forensic Science and Technology, 2014, 39(2):42-45.)

{4}章毓晋.图像工程(中册)——图像分析[M].北京:清华大学出版社,2005:3-5.(ZHANG Yujin. Image engineering (II)—image analysis[M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2005:3-5.)

{5}LILLESAND T M, KIEFER R W, CHIPMAN J W.遥感与图像解译[M].彭望琭,徐先川,周涛,等译.北京:电子工业出版社,2003.(LILLESAND T M, KIEFER R W, CHIPMAN J W. Remote sensing and image interpretation[M]. Beijing: Publishing House of Electronics Industry, 2003.)

{6}王桂强.刑事影像技术新体系[J].刑事技术,2003(5):30-35.(WANG Guiqiang. New system of criminal imaging technology[J].Forensic Science and Technology, 2003(5):30-35.)

{7}FORENSIC SCIENCE REGULATOR. Forensic image comparison and interpretation evidence: guidance for prosecutors and investigators[R/OL].(2016-02-02)[2018-12-09].https://www.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/511168/Image_Comparison_and_Interpretation_Guidance_ Issue_2.pdf.

{8}SWGIT. Best practices for forensic image analysis[R/OL].[2018-12-09]. https://www.swgit.org/pdf/Section%2012%20Best%20Practices%20for%20Forensic%20Image%20Analysis?docID=38.

{9}SWGIT. Best practices for forensic video analysis[R/OL].(2009-01-16)[2018-12-09]. https://www.swgit.org/pdf/Section%207%20Best%20Practices%20for%20Forensic%20 Video%20Analysis?docID=51.

{10}HANJI R B, RAJPUROHIT V S. Forensic image analysis - a frame work[J]. The International Journal of Forensic Computer Science, 2013(1):13-19.

{11}FORENSIC SCIENCE REGULATOR. Codes of practice and conduct appendix: digital forensics - video analysis[R/OL].[2018-12-09].https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/fi le/351223/2014.08.28_FSR-C-119_Video_analysis.pdf.

{12}黎智辉,郭晶晶,王永强,等.图像真伪鉴定内涵[J].刑事技术,2013, 38(6):45-46.(LI Zhihui, GUO Jingjing, WANG Yongqiang, et al. Connotation of image forgery detection[J]. Forensic Science and Technology, 2013, 38(6):45-46.)

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