本文關(guān)鍵詞：基于樣條濾波和全元匹配的三維底火彈痕識(shí)別技術(shù)的研究　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：槍支發(fā)射后留在子彈彈頭和彈殼上的痕跡是偵破案件的重要線索和司法判決的重要物證,具有重要的研究?jī)r(jià)值。槍支的加工過程以及使用過程中的腐蝕和磨損會(huì)在槍支的一些部件上形成獨(dú)一無二的特征。發(fā)射過的彈殼在底火部位殘留的彈底窩痕跡和擊針痕跡,均是彈痕鑒定過程中最重要的痕跡之一。研究基于底火彈痕三維形貌的識(shí)別技術(shù)對(duì)于提高刑偵能力和司法水平有重要的意義。本文對(duì)彈痕的形成過程及采集方法進(jìn)行了分析,并對(duì)彈痕樣本進(jìn)行了識(shí)別測(cè)試,指出了目前三維彈痕識(shí)別技術(shù)面臨兩大主要問題:即缺少有效的三維表面濾波技術(shù)對(duì)三維彈痕特征進(jìn)行提取和缺少能夠適應(yīng)三維表面特征匹配的高正確率的識(shí)別算法。由于邊緣效應(yīng)問題,現(xiàn)有的二維濾波器無法有效去除三維表面中的低頻高階形貌,因此對(duì)于存在復(fù)雜變形的底火彈痕,特別是擊針痕跡呈現(xiàn)碗狀凹陷的表面,需要建立一種新的二維濾波器對(duì)彈痕特征進(jìn)行提取。本文通過對(duì)一維樣條濾波器進(jìn)行深入研究,通過提出新的樣條邊界條件,解決了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO16610-22(2006)中,一維逼近樣條濾波器存在邊緣效應(yīng)的問題。并將新的樣條邊界條件引入一維級(jí)聯(lián)逼近樣條濾波器,構(gòu)建了具有各向同性傳輸特性的二維樣條濾波器。相比高斯濾波器,新的二維樣條濾波器能夠適應(yīng)更廣泛的三維表面濾波,同時(shí)計(jì)算效率也有極大的提高。由于彈底窩痕跡和擊針痕跡的有效數(shù)據(jù)均是非矩形表面,因此在匹配計(jì)算中會(huì)有大面積的空白區(qū)域參與運(yùn)算。本文通過實(shí)驗(yàn)證明了經(jīng)典的歸一化互相關(guān)(NCC)函數(shù)的計(jì)算結(jié)果會(huì)受到空白區(qū)域的影響。本文通過在NCC函數(shù)中引入模板建立了基于有效數(shù)據(jù)的VDNCC算法,能夠有效減弱空白區(qū)域?qū)ζヅ浣Y(jié)果的影響。VDNCC算法相比其他改進(jìn)方案,能夠應(yīng)用經(jīng)典的NCC快速算法,在不降低計(jì)算效率的同時(shí),提高匹配準(zhǔn)確性。本文對(duì)NIST提出的全元匹配(CMC)理論進(jìn)行了研究,通過將彈痕形貌分割為相對(duì)較小的相關(guān)單元來分離有效相關(guān)區(qū)域和無效相關(guān)區(qū)域,并通過尋找相關(guān)單元的匹配結(jié)果之間的一致性,來提高彈痕識(shí)別準(zhǔn)確性。結(jié)合新的NCC算法,本文建立了CMC方法并對(duì)彈底窩痕跡的三維形貌樣本及光學(xué)圖像樣本進(jìn)行了識(shí)別。本文建立的識(shí)別方法能夠正確區(qū)分由40支彈殼組成的780對(duì)測(cè)試樣本,相比基于完整形貌或圖像的NCC匹配,識(shí)別能力有很大提高。擊針痕跡在經(jīng)過二維樣條濾波器濾波之后,低頻宏觀形貌能夠被完全去除,提取的彈痕微觀特征能夠被用于匹配計(jì)算。由于擊針痕跡的有效識(shí)別區(qū)域及特征相似程度均不及彈底窩痕跡,因此CMC方法仍然不能得到理想的識(shí)別結(jié)果。本文深入分析了CMC單元的匹配特點(diǎn),利用“CMC-θ”分布建立了改進(jìn)的CMC方法(ICMC)。該方法能夠進(jìn)一步提高彈痕識(shí)別能力。通過對(duì)由90支彈殼組成的4005對(duì)擊針痕跡樣本的測(cè)試并與ATF及NIST的研究對(duì)比,數(shù)據(jù)表明ICMC方法能夠取得更理想的識(shí)別結(jié)果。綜上所述,本文基于樣條濾波器和CMC理論建立了有效的三維彈痕特征提取及匹配技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)彈底窩痕跡和擊針痕跡的識(shí)別,并取得了理想的結(jié)果。本文對(duì)濾波器和形貌匹配技術(shù)的研究豐富了三維表面濾波技術(shù)、隨機(jī)形貌匹配技術(shù)的成果,并具有重要應(yīng)用意義。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41

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