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。

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、携带物品的颜色分析等。材质属性是影像内容的基本属性之一。材质属性分析主要应用于分析目标颜色、形状、形态等特征, 从而推断目标材质属性。如区分携带物品材质, 以及服装材料等。反光和发光属性是影像目标中常见的属性, 这是因为影像记录的就是光强度分布。反光和发光属性分析应用广泛, 如影像记录的爆炸、燃烧现象, 需要分析影像中光线是反光还是发光; 在一些特定的应用中, 发光和反光属性与其他属性结合分析可以推断目标的运动状态。阴影属性也是影像记录的常见属性。阴影属性分析对目标形态、光线方向等分析具有重要意义。

3.2.2 影像内容状态分析

对影像内容状态的分析关注的是影像中目标内容与周围环境相互作用时呈现出的状况和形态。常见的状态分析包括目标形态分析、变形分析、目标运动状态和速度分析等。目标形态是状态分析的常见内容。一些特定的目标具有特定的形态类型, 对形态的辨识和分析也是影像解读最基本的内容, 如车辆类型、工具、凶器、破损痕迹、爆炸抛射物形态, 以及形态分布形成的模式及纹理等。变形是影像目标的一种非正常状态, 可能由于目标本身受不同因素影响而变形, 也可能源于成像过程引起的影像变形, 不同的原因蕴含着不同的信息。运动状态和速度分析指通过影像分析目标是否存在运动、运动方式及运动参数, 如影像内人、物的运动、位移情况, 车速、物体速度测定等。

3.2.3 影像内容过程分析

对影像内容过程的分析主要关注影像目标在一定时间内变化、发展的过程, 一般是视频才能够分析, 包括目标属性、状态变化过程, 目标活动过程, 目标之间的接触等分析。目标属性、状态变化分析主要关注影像目标的属性、状态随时间发生变化的情况。目标活动过程分析指目标在一段时间内的行为、动作过程信息的分析, 常用于将影像内容转化为文字描述信息。目标之间的接触分析指目标之间在影像中表现出时间空间位置上足够接近, 以致发生接触情况的分析, 常用于车辆碰撞、人车碰撞、人物攻击与被攻击等分析。

3.2.4 影像内容关联分析

对影像内容关联的分析主要关注影像目标之间的关联关系分析, 主要包括目标内容的时空顺序分析、关系分析、同一性分析、因果分析等。a）时空顺序分析。时空顺序指影像目标之间在时间或空间上的相对分布或顺序, 表现了影像目标之间客观联系。b）关系分析。关系指影像目标之间存在的相互关系, 如尾随、同行、动物与人跟随、跟车行驶、人物间交流等。c）同一性分析。同一性涉及到两个问题：一是两个或多个影像目标是否同一, 即这些影像目标是否为同一个现实目标留下的影像。分析影像中出现的目标是否是同一目标, 是对目标进行轨迹追踪、确认证据关联性的重要依据; 二是影像目标与现实目标的同一性, 即影像目标是否为某个特定的现实目标所留。影像目标与现实目标的同一性分析, 是确认证据关联性的关键依据。这两个问题既有联系也有区别。第一个问题可以根据影像先验信息进行分析, 也可以通过第二个问题来解决。第二个问题主要通过图像比对来解决, 即比对现实目标的影像和可疑影像之间的特征来确定两者的同一性。d）因果分析。因果分析是一类特殊的关联关系分析, 需要根据影像目标内容的前后属性、状态、过程、关系变化, 分析其中的原因或结果。

上述内容的结构见图1。

图1

Fig.1

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	图1 影像解译结构图Fig.1 Framework for forensic image interpretation

如前所述, 影像是在成像设备约束下对现实场景的反映, 这一反映必然存在一定的精确限度。对影像进行解译能够挖掘出一些潜在信息, 但不可能像研究实体证据那样细致、准确。这意味着影像解译必须有一个合理的边界, 或者说法庭科学影像技术人员必须能够帮助法官把握这个合理的边界。下面对这些边界进行讨论。影像解译的边界, 也就是进行影像属性分析和内容解读的限制范围。这个范围是由成像原理及其过程决定的。如果要确定这个范围, 就需要理解成像原理和过程能够记录哪些信息, 以及能够记录到什么程度, 因为影像解译的客观信息不可能超越记录到的客观信息。从成像原理和过程来看, 影像记录的是从某个距离和角度观测到的场景的光线强度二维分布。其中的基本限制范围包括设备限制、距离限制、角度限制、时间限制、光谱限制、维度限制。

1）设备限制。成像设备限制了影像信息能够表达的精度, 如影像内容的细节特征, 一般情况下用分辨率来表达, 根据抽样定理, 超过分辨率限度的细节特征无法在影像中表现出来。

2）距离限制。不同成像距离造成了影像信息的不同分辨率。距离越远, 分辨率越低, 解译时困难越大。

3）角度限制。不同的观测角度限制了能够观测到的信息量。一般情况下, 从某个固定的角度未观测到信息, 不能够形成信息不存在的唯一依据。

4）时间限制。时间也是对影像造成影响的重要因素。图像是场景光线强度二维分布的某个时间点的采样, 视频则是其一定时间间隔的多次采样。变化频率超过采样时间频率的信息也无法在影像中反映, 从某段视频未观测到的变化信息, 不能够形成信息不存在的唯一依据。

5）光谱限制。影像记录的是光线强度, 必然涉及到光线的光谱范围。影像能够记录到的范围限制于场景光谱范围和设备光谱感应能力范围的重合部分。

6）维度限制。影像记录了光线强度的二维分布, 由此带来维度限制。也就是说, 我们在影像中能够得到的是场景光线强度的二维相对位置, 对其中的深度信息并未客观记录下来, 因而在涉及深度信息的解译时需要考虑更多的因素, 距离成像设备越远, 深度信息解译精度越弱。立体视觉影像的应用将改善这一情况。

上述这几种基本的限制构成了解译影像信息时应遵守的边界范围。

5.2.1 证据关联原则

从证据的意义上来看, 影像是场景在一定条件下的反映。其中场景的内容包含人、物、事。影像解译内容中除了影像真实性的确认, 其他都涉及证据关联性问题。在这些方面的解译目的, 就是通过解译获取到更有效的信息来提升影像证据与待证事实之间的关联性。进一步来看, 真实性也是衡量关联性的一个特殊属性, 即如果真实性不存在, 关联性也理所当然不存在, 真实性是关联性的前提。由此, 前面所列的所有解译内容都与证据关联性有关。根据解译内容的不同, 关联性的产生途径也会不同, 关联度及其评价也有区别。以影像内容的同一性分析为例, 其中一种情况是确定影像目标与现实目标的同一性, 即影像目标是否为某个特定的现实目标所留。主要方法步骤为：a）使用与拍摄待分析影像设备最相似或相同的设备, 采用相同的参数拍摄现实目标获得样本影像; b）将待分析影像目标与样本影像目标进行比对。其中的关联性建立的过程如下：待分析影像记录下了未知目标的影像（简记为检材）, 样本影像记录了已知目标的样本影像（建立了已知目标和样本影像之间的关系）, 两者的比对过程建立了检材与样本影像之间的关系, 由此可以推出检材与已知目标之间的关系。即通过检材与样本影像之间关联, 样本影像与已知目标之间关联, 结合逻辑推理得知检材与已知目标之间的关联。其中建立检材与样本影像之间的关联是最困难的。

5.2.2 信息层次原则

影像中包含的信息有不同的层次。文献^[3]对影像证据应用归纳了四个层次, 对影像信息按照确定性进行了分类。对于任何影像信息而言, 其中有一部分是可以直接确定的信息, 一部分是需要分析处理之后得到部分确定的信息, 一部分需要进行检验, 还有一部分是无法确定的信息。因此在进行解译时要分清这几个层次。