一种基于漫水填充法的物证信息添加方法

姚莹莹

【摘要】本文首先对物证图像进行预处理得到二值图像，然后运用漫水填充法对二值物证图像做进一步处理，得到更加清晰的物证掩码图。利用得到的掩码图将物证添加到案件现场全景图中。实验表明，本文的方法可以实现将物证信息添加到案件现场全景图中，使重建的案件现场更加完整。

【关键字】漫水填充 掩码 案件现场 添加

【中图分类号】TP309 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0157—01

0、引言

在真实的案件现场中大多数情况下是利用相机对案件现场的物证和场景进行拍摄，后期利用拼接技术实现案件现场的重建。但是，由于案件现场的特殊性，现场不能长时间保留，有时候甚至会因为现场被破坏丢失一些重要物证信息，这样就需要在重建的案件现场添加这些物证信息使案件现场更加形象完整，为后续案件过程分析带来极大的帮助。本文采用一种基于漫水填充法的物证信息添加方法可以很好的将白色背景下物证添加到案件现场全景图中，使物证和现场合成一体。物证添加的关键是创建物证的掩码图，掩码图是一个单色位图，只有黑白两种颜色组成。然后利用掩码把物证复制到指定区域，而背景区被掩码遮挡，不被复制，完成最后的物证逼真添加。基于漫水填充法的物证添加方法主要分为物证图片预处理、漫水填充法处理和物证添加三个步骤完成。其核心在于利用漫水填充法进行处理得到去除噪声的掩码物证图。

1、物证图片预处理

对图像进行预处理的目的是得到物证图像的黑白掩码图，以便用漫水填充法做进一步处理和添加，是后续操作的准备工作。具体步骤包括：创建物证灰度图、做纯白背景和物证灰度图的差和阈值处理。创建物证灰度图和物证同大小的纯白背景图然后按像素作差的目的是使背景完全变为黑色，扩大背景和目标的色差，同时缩小目标内部的色差，方便下一步做阈值处理时阈值的有效选取。阈值处理模块的核心步骤是图像二值化。

一幅物证图像通常由物证目标、背景及噪声等构成。将多值的数字图像进行二值化处理，使目标和背景分离，得到物证目标为白色，其余背景为黑色的物证掩码图，普遍采用的方法是通过设定某一阈值口，并以此阈值作为门限，将图像整体数据分割成两大部份。因为经过图像预处理使得处于物证目标和背景内部相邻像素间的灰度值高度相关，而处于物证目标与背景交界处两边的像素的灰度值有较大的差别，因此可以通过设定一个合适的阈值T，将图像中灰度值大于T的像素归为一类，统一设定为白色或者黑色（物证目标或背景），而将灰度值小于T的像素归为另一类，同样统一设定为白色或者黑色（物证目标或背景）。为了简化程序和提高运行速度本文采用人工选取阈值的全局阈值法对图像进行二值化处理。

2、漫水填充法

通过物证图像预处理得到了物证图像二值化掩码位图，但是物证图像边缘含有很多噪声，对后期物证添加影响很大，所以本文利用漫水填充法对二值化图像做进一步处理，得到噪声更小的二值图像，使添加效果更加逼真完美。

漫水填充法涉及初始种子点，目标颜色判定规则和替换颜色三个参数，是基本的种子填充算法，漫水填充算法的基本思想是首先假定区域内某一点是己知的，称之为种子点，本文漫水填充法的初始种子点采用阈值法自动进行选取，然后算法从区域内的这点（种子）开始搜索与该种子点相邻（四连通或八连通）的点，如果此点满足填充条件且未被访问过，那么填充此点，并且将这一点作为新的种子点，然后继续地搜索下去，由内向外将填充色扩展到整个区域。本文定义的区域是四连通区域。算法从点（x，Y）开始检测其相邻的四个方向（上下左右）像素是否满足填充条件，若满足，就用填充色填充，并检测此点的相邻位置，一直到整个区域内的像素全部被检测到。

漫水填充算法的步骤如下：将种子像素压入堆栈；当堆栈非空时作如下3步操作（1）从堆栈中取出一个像素（即栈顶像素出栈）；（2）将该像素的值设置成填充色（即填充该像素）；（3）检查每个与当前像素相邻的4连通像素是否在边界上或是否已设置成填充色。若不是上述两种情况之一，则把该像素压入堆栈，重复上述过程。

3、物证添加

经过图像预处理和漫水填充处理得到更加清晰的物证掩码位图。接下来介绍如何使用掩码位图将物证逼真的添加到案件现场全景图上，实现案件现场的重建。

经过图像预处理和漫水填充处理得到更加清晰的物证掩码位图。以掩码图中的白色区域（物证区域）作为窗口，在添加过程中顺序扫描掩码图像，当掩码值为1时，即像素位于白色窗口内，则将像素保留并复制到案件现场全景图中鼠标点击的位置上；当掩码值为0时，即像素位置白色区域外，像素点被掩码遮挡，不进行复制处理。一直做这样的处理直到掩码图像被扫描完毕，此时没有背景的物证就被完全添加到了案件现场全景图的指定位置。添加完一个物证，我们还可以实现点击鼠标任意改变物证位置，并且可以设置下一个循环添加另一个目标。

4、实验结果与分析

图1为物证图像的处理结果图。图（a）为预处理得到的二值化效果图，图（b）为经过漫水填充处理后的效果图。通过图（a）和图（b）进行比较可以看出，图（a）中物证周围存在大量的噪声，而图（b）中物证目标边界周围的噪声明显减少，物证更加清晰。

图2是物证添加效果图。图中物证图像经过漫水填充处理后添加到全景图上，物证周围虽然还存在少量的白色点点，但是相比未经过漫水填充处理的效果明显改善，使得物证目标和场景很好的融合为一体。我们通过鼠标点击改变物证的位置并且可以设置鼠标响应函数实现一个目标添加完成后跳出循环进入另一个目标的添加循环，实现在一个场景中添加多个物证。

5、结论

本文运用漫水填充法对物证二值化图像做进一步处理，得到更加清晰的物证掩码图，最后利用掩码图将物证添加到案件现场全景图中。通过实验结果可以看出，运用本文的方法进行添加后的物证目标周围还是存在一些噪声，使得目标和场景的融合不是很完美，这是在今后的研究中需要改进的主要目标和方向。