基于GDI+的智能人脸模拟画像系统

基于MFC应用程序框架和GDI+图形界面引擎，设计开发了一种智能人脸模拟画像系统。整个系统具有良好的人机交互界面，操作简单方便，对于公安机关锁定犯罪嫌疑人、开展案件侦查工作具有十分重要的意义。

【关键词】GDI+ 模拟画像 系统设计 部件库构建

在公安机关的侦查工作中，模拟画像是一种有效的辅助手段。本文对智能人脸模拟画像系统进行了研究，并针对系统设计进行了讨论。本系统能为公安机关的侦查破案工作提供极大的便利，为科技强警战略的实施提供强有力的理论支持和技术支撑。

1 系统结构与功能

1.1 系统总体结构

本文设计开发的智能人脸模拟画像系统在人机交互界面的基础上，主要由像库管理模块、人脸合成模块、图像编辑模块以及打印设定模块等四大功能模块组成。

1.2 系统主要功能

（1）像库管理模块：该模块具有对人脸图像的导入、导出功能，并可实现图像文件格式的转换；系统的人脸部件库包含多种类型的人脸器官图、面部特征图和服装饰品图等，为人脸合成提供了基础。

（2）人脸合成模块：该模块是本系统的核心，提供了初始化人像组合和面部特征添加功能，并通过图像无缝融合算法，将调入的人脸部件图进行无缝拼接与融合，消除不同部件在颜色、光照等方面的差异，形成具有真实感的人脸图像。

（3）图像编辑模块：在初始人像组合的基础上，调整各部件的大小和位置，并实现人脸表情变换功能，使模拟画像在“形”和“神”上更加趋近于真实人脸。

（4）打印设定模块：可设定不同的打印模式和打印格式，还可根据需要为画像添加标题及文字描述，形成通缉令，为案件的快侦快破提供强有力的支持。

2 人脸部件库的分类与构建

本系统的人脸部件分为两大类：基础部件类和附加部件类。根据刑事相貌学的知识，将这两大类进行进一步细分，其中基础部件类主要包含面部五官特征，附加部件类主要包含个人特有的相貌特征和装饰物。这些特殊标志在侦查破案时会起到画龙点睛的作用，应予以高度重视。

整个人脸部件库的构建采用的是树状结构。在系统的人机交互界面中，用属性表单管理部件库的大类，用属性页管理各大类下的小类，用位图按钮展示具体的每个部件。这种设计便于用户浏览、查找和调用，便于技术人员对部件及类型增加和修改。进行人脸合成时，用户只需单击位图按钮，系统便会自动从磁盘文件中调出相应图片，并显示在人脸的合适位置上。

3 系统平台搭建

3.1 程序结构

本文采用文档/视图体系结构来设计开发智能人脸模拟画像系统。MFC的Document/View体系结构分为两种：一种是只能打开一个文档的SDI应用程序，另一种是可以同时打开两个以上文档的MDI应用程序。本文根据模拟画像系统的需求采用的是前者。

3.2 GDI+与MFC融合

GDI+图形界面引擎是通过C++实现的应用程序接口，负责系统和绘图程序之间的信息交换。GDI+中的Graphics类封装了与绘图相关的操作，用户不再需要考虑硬件设备，只需要调用Graphics对象的方法即可，真正做到与设备无关，极大地方便了程序开发工作。

在VS2010环境下用GDI+编程，需要将其和MFC融合并添加库文件。

（1）将gdiplus.lib文件联编到项目中。

（2）在标准头文件中包含GDI+头文件，并使用GDI+命名空间。

（3）对GDI+资源初始化。在视类的源文件中，定义一个全局变量ULONG_PTR gdiplusToken，并对其进行初始化。

（4）在退出程序时销毁GDI+资源。

至此，GDI+图形界面引擎与VS2010的MFC融合完成，接下来即可在MFC中调用GDI+对象的方法进行图形图像的编程。

4 系统测试及分析

4.1 系统测试

实验环境需要满足以下软硬件配置：

（1）Windows 7以上操作系统；

（2）中高档个人用电脑；

（3）4G RAM以上内存，50GB以上硬盘；

（4）1024×768以上分辨率，17寸以上彩色显示器；

（5）512MB以上图像显示卡；

（6）系统安装有Visual Studio2010编程环境，并按照上一节所述方法将MFC应用程序框架与GDI+图形界面引擎配合完成。编译连接。

从系统部件库中任意挑选五官特征图和独特的相貌标志图，将其组合起来，利用GDI+中的透明度概念，调用Color类的方法，实现各部件之间的无缝融合，得到自然平滑的人脸图像。

4.2 测试结果分析

系统运行结果表明，人脸合成效果良好，能够得到自然平滑的人脸图像，且运行流畅，能够满足公安人员快速准确锁定犯罪分子相貌特征的需要。

和国内外现有的模拟画像系统（如美国的FACES软件、中国刑警学院的警星CCK系列人像模拟组合系统、西安交通大学郑南宁院士与河南省公安厅合作开发的人像组合与属性变换系统等）相比，本文开发的智能人脸模拟画像系统有其自身的优点。本系统提供的人脸部件库分类合理，对每一类五官特征都做了进一步细分，避免大量图像给目击者带来的干扰。

5 结论

本文在研究了系统结构设计与功能模块后，提出了人脸部件库的分类与构建方法，以及基于MFC应用程序框架和GDI+图形界面引擎的系统框架搭建方法，并对现有模拟画像系统进行了性能优化。此外，本文为后期进一步完善系统留下了程序接口，便于系统改进和升级。本文的研究能够初步满足基层公安机关侦查破案的需要，为快速锁定犯罪嫌疑人提供了重要的技术手段，对于提升公安机关办案效率、增强打击犯罪能力具有重要意义。

参考文献

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作者单位

中国人民公安大学警务信息工程学院 北京市 102600