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| 編輯推薦： |
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本书的领域知识覆盖面广，难度适中，不仅适合作为公安刑侦、图像处理、人工智能、计算机及相关专家“红外图像处理”或“刑事侦查”课程的教材，也可作为技术人员学习刑事侦查技术的参考书。
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| 內容簡介： |
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本书结合作者多年的科研和教学经验编写而成，深入浅出地介绍了刑事侦查和红外图像概述，基于生物先天性免疫、适应性免疫、内分泌系统、神经系统之间协作机制的人工免疫智能算法理论，并结合实际红外图像示例说明了人工免疫算法在各类刑侦红外图像处理领域的应用。全书包含了多类前沿的生物免疫算法及其在刑侦红外图像目标提取、识别中的应用。本书的领域知识覆盖面广，难度适中，不仅适合作为公安刑侦、图像处理、人工智能、计算机及相关专家“红外图像处理”或“刑事侦查”课程的教材，也可作为技术人员学习刑事侦查技术的参考书。
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| 關於作者： |
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于晓，天津理工大学副教授，硕士生导师，天津市“131”创新型人才培养工程第三层次人选；中国人工智能学会高级会员，天津市人工智能学会理事、天津市激光技术学会理事。主持参与国家自然科学基金、天津市自然科学基金、北京科技大学优秀博士学位论文培育基金、中捷政府间科技合作项目等。主要研究方向为人工智能、图像处理、刑事侦查等。
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| 目錄：
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第一部分绪论
第1章刑事侦查
1.1刑侦的现状
1.1.1刑侦办案流程
1.1.2获取刑侦证据
1.2刑侦技术
1.2.1刑侦照、录像技术
1.2.2理化检验技术
1.2.3生物检验技术
1.2.4人体特征鉴别技术
1.2.5痕迹检测技术
1.3痕迹检测技术在刑侦中的作用
1.3.1痕迹检测技术的工作内容
1.3.2痕迹检测技术的发展
1.3.3痕迹检测设备
1.4当前侦查方案的弊端
1.5刑侦红外目标检测的可行性分析
1.6本章小结
本章参考文献
第2章红外图像
2.1光学原理
2.1.1光的产生
2.1.2光的学说
2.1.3光的特性
2.1.4红外光
2.2红外热成像技术
2.2.1红外热成像基础
2.2.2红外热像仪介绍
2.3红外图像目标提取难点分析
2.3.1红外图像目标提取难点
2.3.2现有图像目标提取算法分析
2.4本章小结
本章参考文献
第二部分免疫智能算法
第3章生物免疫机理
3.1免疫系统的组成与结构
3.1.1淋巴系统
3.1.2补体系统
3.1.3免疫系统的层次结构
3.2免疫细胞
3.2.1淋巴细胞
3.2.2细胞因子
3.2.3自然杀伤细胞
3.2.4噬菌细胞与粒细胞
3.3免疫系统的功能与免疫过程
3.3.1免疫系统的功能
3.3.2免疫过程
3.4免疫学的发展
3.4.1免疫学发展史
3.4.2现代免疫学的研究
3.5本章小结
本章参考文献
第4章先天性免疫与适应性免疫
4.1先天性免疫系统
4.1.1先天性免疫系统的组成
4.1.2先天性免疫系统的工作机制
4.1.3先天性免疫系统机理给智能算法带来的启示
4.2适应性免疫系统
4.2.1适应性免疫系统的组成及作用
4.2.2适应性免疫系统机理给智能算法带来的启示
4.2.3适应性免疫因子算法的提取与处理
4.3先天性免疫系统与适应性免疫系统的区别、协作机制
4.3.1先天性免疫系统与适应性免疫系统的区别
4.3.2先天性免疫与适应性免疫的协作机制
4.4本章小结
本章参考文献
第5章免疫系统与神经系统
5.1免疫细胞与免疫系统
5.2免疫系统与神经系统
5.2.1神经系统
5.2.2神经系统与免疫系统的关系
5.3神经系统与免疫系统协同作用机制带来的算法启示
5.4本章小结
本章参考文献
第6章免疫系统与内分泌系统
6.1内分泌系统
6.2内分泌系统与免疫系统的关系
6.2.1内分泌系统与免疫系统的协作机制
6.2.2内分泌系统、免疫系统与神经系统的关系
6.3本章小结
本章参考文献
第7章免疫系统与补体系统
7.1补体系统
7.2补体系统中的成分
7.3补体激活的三条途径
7.3.1补体激活的经典途径
7.3.2补体激活的旁路途径
7.3.3补体激活的MBL途径
7.4补体系统的功能
7.5补体对免疫系统的调节
7.5.1补体与免疫系统的协作原理研究
7.5.2补体对免疫细胞的调控
7.6补体与免疫系统的算法启发
7.7本章小结
本章参考文献
第三部分免疫智能算法在刑侦红外图像中的应用
第8章生物免疫学对刑侦红外图像处理算法的启发
8.1近年国内外免疫算法研究
8.1.1国内免疫算法研究现状
8.1.2国外免疫算法研究现状
8.1.3现有的人工免疫算法研究
8.2图像处理技术在刑侦领域的应用
8.3生物免疫学对刑侦红外图像处理的启发
8.3.1问题表示与免疫描述
8.3.2生物免疫认知网络机制的模拟、延伸和拓展
8.4本章小结
本章参考文献
第9章免疫极值区域的刑侦红外图像目标提取算法
9.1基于区域的传统目标提取算法
9.1.1区域生长的概念
9.1.2区域生长算法
9.2免疫极值区域原理
9.3基于免疫极值区域的目标提取算法
9.3.1图像预处理
9.3.2最大熵初分割
9.3.3免疫极值区域算法
9.4免疫极值区域算法的应用与验证
9.4.1检测算法准确性的对比分析实验
9.4.2定量评价准则及结果分析
9.5本章小结
本章参考文献
第10章自适应生长免疫域的刑侦红外图像目标提取算法
10.1传统区域生长算法分析
10.2克隆阈值的选择原理
10.2.1最优熵阈值的概念
10.2.2克隆阈值的获取
10.3生长免疫域的原理
10.4生长免疫域的分割算法
10.5自适应生长免疫域分割算法
10.5.1聚类获取种子点
10.5.2边缘梯度信息
10.5.3自适应生长免疫域
10.6自适应生长免疫域的刑侦红外图像目标提取算法分析
10.6.1最佳自适应生长免疫域的选择
10.6.2分割算法的准确性对比
10.7本章小结
本章参考文献
第11章基于可免域的免疫模板刑侦热痕迹提取算法
11.1图像特征提取
11.1.1手部痕迹红外图像的初分割
11.1.2设计模板提取区域特征
11.2检测器设计
11.2.1可免域
11.2.2基于可免域的集成检测器
11.2.3基于可免域的球面检测器
11.3仿真研究
11.3.1提取结果
11.3.2提取结果的定量评价
11.4本章小结
本章参考文献
第12章免疫网络模板的刑侦红外图像提取算法
12.1人工免疫协调算法
12.2刺激球体免疫网络提取算法
12.2.1抗原生成
12.2.2先天性免疫识别
12.2.3先天性免疫提呈
12.2.4适应性免疫识别
12.3最优可免域免疫网络提取算法
12.3.1最优划分
12.3.2最优划分的几何方法
12.3.3抗原生成
12.3.4先天性识别与提呈
12.3.5最优可免域识别
12.4提取结果分析
12.4.1提取结果
12.4.2提取结果评价
12.5本章小结
本章参考文献
第13章协调免疫聚类模板的刑侦红外图像目标提取算法
13.1随机过程简述
13.2协调免疫聚类
13.2.1抗原的生成
13.2.2先天性免疫识别
13.2.3先天性提呈与分泌因子的产生
13.2.4免疫聚类
13.3算法性质分析
13.4仿真研究
13.4.1提取结果
13.4.2提取结果评价
13.5本章小结
本章参考文献
第14章细胞凋亡基因调控机制的刑侦红外图像轮廓模型提取算法
14.1传统的刑侦图像目标提取算法
14.1.1基于边缘的目标提取算法
14.1.2基于阈值的目标提取算法
14.1.3基于区域的目标提取算法
14.2主动轮廓模型算法
14.3细胞凋亡的机理
14.3.1影响细胞凋亡的要素
14.3.2细胞凋亡的过程
14.4细胞凋亡模型改进刑侦图像轮廓提取
14.5本章小结
本章参考文献
第15章细胞凋亡机制的刑侦红外图像目标恢复算法
15.1手印、脚印模糊问题分析
15.1.1手印、脚印模糊的产生原因
15.1.2脚印及手印目标痕迹弥散程度监测
15.1.3实际环境中红外脚印痕迹图像特性分析
15.1.4红外手印痕迹图像特性分析
15.2细胞凋亡过程理论
15.3构建红外刑侦手印痕迹恢复模型
15.4确定图像恢复模型的作用范围
15.5细胞凋亡极值的刑侦红外图像目标恢复算法应用
15.5.11s与1min的红外手印痕迹图像
15.5.21min与2min的红外手印痕迹图像
15.5.32min与3min的红外手印痕迹图像
15.6本章小结
本章参考文献
第16章结构形态几何生长的刑侦边缘模糊红外目标提取
16.1手印痕迹提取问题分析
16.2补体系统调节机制
16.3图像预处理
16.3.1图像滤波
16.3.2图像预分割
16.4区域几何生长的目标提取
16.4.1目标区域特征点的提取
16.4.2区域几何生长过程
16.5结果与分析
16.6本章小结
本章参考文献
第17章红外刑侦重叠手印目标提取算法
17.1手印目标重叠问题分析
17.2基于可变阈值和坐标变换融合的目标提取算法
17.3红外重叠图像预处理
17.3.1阈值分割预处理
17.3.2坐标变换
17.3.3图像融合
17.3.4单手印目标提取
17.4算法验证与分析
17.5本章小结
本章参考文献
第18章基于运动估计的红外刑侦目标跟踪
18.1刑侦目标检测跟踪的关键因素
18.2红外刑侦目标跟踪问题分析
18.2.1刑侦遮挡问题分析
18.2.2目标特征的选择
18.3匀速运动的刑侦遮挡目标跟踪算法
18.3.1基于运动估计的刑侦目标跟踪算法
18.3.2实验结果分析
18.4非匀速运动的刑侦遮挡目标跟踪算法
18.4.1背景差分法
18.4.2基于背景差分和运动估计的刑侦目标跟踪算法
18.4.3实验结果分析
18.5本章小结
本章参考文献
第19章模糊警务图像文字目标提取
19.1警务图像处理的发展现状
19.2模糊警务图像
19.2.1轻度模糊警务图像
19.2.2深度模糊警务图像
19.3传统文本识别算法在警务图像处理中的应用
19.3.1中值滤波
19.3.2传统文本提取算法
19.4自适应免疫因子算法
19.4.1自适应免疫因子算法的原理
19.4.2自适应免疫因子算法的提取预处理
19.5自适应免疫因子算法在模糊警务图像文字目标提取中的应用
19.5.1自适应免疫因子设计
19.5.2自适应免疫因子的匹配过程
19.6自适应免疫因子算法提取效果分析
19.6.1分割效果对比分析
19.6.2分割效果定量分析
19.7本章小结
本章参考文献
第四部分总结与展望
第20章免疫智能算法在刑事侦查中的应用总结与展望
20.1免疫智能算法在刑事侦查中的应用总结
20.2免疫智能算法在刑事侦查中的应用展望
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| 內容試閱：
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刑侦，即刑事侦查，是指公安等机关对已经立案的案件依据法定程序进行证据收集、犯罪证实、嫌疑人查获等强制措施的行动。通常刑侦目标的主体是嫌疑人，展开侦查的范围则包括嫌疑对象位置的定位、行为的掌握、体征信息的采集。通过对复杂的案发现场进行嫌疑人残留痕迹的检测，包括现场残留的毛发、脚印、指纹及物理破坏遗留等痕迹的分析，缩小嫌疑人的候选范围，锁定目标。
当前对于嫌疑对象痕迹提取的刑侦检测技术手段包括理化检验、作案工具及DNA检验等多种方式，但这些方式大多需要烦琐的采集、提取、分析、化验等工作，会耗费大量时间、人力、物力。此类刑侦技术在提取痕迹结果期间，嫌疑目标或许早已逃逸，甚至再造成多起恶性案件。除此之外，现有的刑侦技术还存在诸多的弊端，例如，指纹采集这类高效的目标确定方式，在实际采集中需要依赖检测人员丰富的经验才能确定指纹可能存在的位置，而更多情况下则需要大量时间进行全面的人工搜索。这就需要人为地接触现场环境，难免会出现破坏现场痕迹的情况，也难以实现快速全面检测现场的要求。又例如，犯罪嫌疑人的反侦查意识越来越强，通过穿戴、擦拭等行为，或者使用电子设备隐匿作案，减少了作案痕迹残留于现场，极大地降低了现场检测到痕迹信息的可能性。在案发现场复杂且混乱的环境因素影响下，刑侦案件的破获效率大大降低，而刑侦过程原本就是执法部门和犯罪分子在争夺时间。基于以上分析，发展能够快速、高效、准确地获取目标痕迹且不破坏案发现场环境的刑侦技术至关重要。
对于刑侦领域问题，我国政府出台了相应的政策。在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》中明确指出： 以信息化为支撑加快建设社会治安立体防控体系； 大力推进基础信息化、警务实战化； 加强打击违法犯罪、禁毒等基础能力建设； 建成与公共安全风险相匹配的突发事件应急体系； 增强突发事件预警发布和应急响应能力； 加强大中城市反恐应变能力建设。
根据党和国家的要求与号召，以及目前刑侦领域的需求。为研发高效、快速、准确的刑侦痕迹检测技术和方案，考虑到人体温度普遍高于作案现场环境温度，容易在案发现场遗留热痕迹，本书将突破点倾注于热成像技术，利用热成像技术将不可见的热辐射转化成可见的热像图，实现精准且非接触地检测犯罪痕迹。对案发现场的热痕迹目标检测、刑事案件侦查，通过红外成像技术能够将现场作案人员残留的热痕迹分布以红外图像的形式快速、全面、准确地呈现出来，实现在不破坏现场(非接触式)、不受是否有可见光限制的状态下完成现场残留热痕迹的检测，以保证现场的完整性。在实际的案发现场，犯罪嫌疑人可能通过穿戴、破坏、擦拭、遮挡等手段掩盖可检测的典型犯罪痕迹，但往往缺乏对肉眼不可见热痕迹的干预意识。而红外图像能够采集、呈现可见光条件下难以获得的热辐射信息，捕捉作案残留的细微温度信息，获得肉眼无法察觉的痕迹，为确定侦查方向、锁定犯罪嫌疑人的身份提供帮助和参考，为刑事侦查、证据提取等工作提供有力的技术支持。
针对红外成像系统所捕获的图像进行目标物体的检测、识别、跟踪是目前计算机视觉及其应用领域中的重要研究方向之一。可见光成像系统通过物体反射阳光、灯光或其他可见光源的光线而获得图像，它们反映了物体在光线反射方面的强度变化。红外成像与可见光成像在反映目标和周围环境的背景信息方面有着显著的差异，红外图像目标与背景区域的信息对比不强，并且存在待测目标边缘模糊、特征量少的问题，可见光图像的处理方法往往不一定适用于红外图像的处理。此外，红外刑侦图像目标的检测与提取还存在诸多现实困难： 第一，由于相关刑侦团队抵达案发现场的时间不一，现场残留的热痕迹受热传递、热扩散、热对流等因素的影响，加速了目标周围温度场的变化，使得目标与背景边界模糊，目标区域不清晰、不连续，目标边缘失真严重，导致无法划分目标区域，难以获得目标的真实轮廓； 第二，由于案发现场环境的复杂性与不确定性，以及犯罪嫌疑人的故意破坏、遮掩，现实中的红外刑侦图像存在类目标干扰、残缺、背景复杂等特点，加大了目标区域检测与提取的难度； 第三，由于犯罪嫌疑人作案活动的随机性与无序性，可能造成遗留的热痕迹重叠、覆盖、遮掩，使得所采集的红外刑侦图像出现严重模糊、失真等情况，极大地影响了后续刑侦工作的顺利进行。因此，刑侦图像目标检测与跟踪迫切需要设计能够处理针对以上复杂背景、存在特殊模糊等问题的红外图像目标提取、检测方法。故而，针对刑侦红外图像目标进行理论和方法的研究探索，具有非常重要的理论研究与实际应用价值。
为推进刑侦红外图像处理的研究，研发高效且精准的目标识别、提取算法，本书通过借鉴生物先天性免疫系统、适应性免疫系统，以及这两类免疫系统的协作机制在抗原检测、提取、识别中所展现出的学习、记忆、耐受和协调配合等特性，及其具备的进化学习、联想记忆、模式识别等能力，设计实现进化分布式的免疫智能计算模型，可以弥补当前复杂系统优化策略所缺乏的学习容错等特性。又由于先天性免疫、适应性免疫、补体系统、内分泌系统、神经系统之间的内在联系在免疫系统整体运行中发挥重要作用，且具有学习和遗忘机制，所以结合两类免疫与补体系统、内分泌系统、神经系统的整体运行机制和网络协同机理，并借鉴其学习和遗忘机理设计相应的免疫智能算法模型。将这些人工免疫智能模型应用于背景复杂、目标边缘模糊等特殊情况下的刑侦红外图像目标痕迹检测与提取，探索设计免疫智能刑侦红外图像处理算法。
本书所设计的免疫智能刑侦红外图像处理算法，利用生物免疫作用机理，借鉴生物免疫优异的学习、记忆、耐受和协调配合特性，能够胜任多数侦查过程中拍摄的红外图像目标检测和痕迹分析。对于案发现场背景信息较多、红外图像存在干扰的问题，设计免疫极值区域的刑侦红外图像目标提取算法、自适应生长免疫域的刑侦图像目标提取算法，有效地排除了图像中的背景干扰，提取出刑侦人员所需的热痕迹信息。对于热扩散、热传递、热对流等因素造成案发现场的热痕迹边缘模糊、深度模糊等特性，设计基于可免域免疫模板的刑侦热痕迹提取算法、免疫网络模板的刑侦红外图像提取算法、协调免疫聚类模板的刑侦红外图像目标提取算法、细胞凋亡基因调控机制的刑侦红外图像轮廓模型提取算法、细胞凋亡机制的刑侦红外图像目标恢复算法，有效地从特殊模糊、深度模糊、严重弥散的热痕迹图像中将嫌疑人的遗留痕迹检测出来，使刑侦工作人员能够分析出嫌疑人的生理特征及作案信息。对于犯罪嫌疑人的作案随机性，存在嫌疑人手部与案发现场物体表面存在接触不充分、手印重叠问题，分别设计结构形态几何生长的刑侦边缘模糊红外图像目标提取算法、红外刑侦重叠手印目标提取算法，有效地从随机分布的遗留手印图像中将犯罪嫌疑人的手部痕迹和特征检测出来。对于犯罪嫌疑人在抓捕过程中存在逃逸、隐匿等问题，设计基于运动估计的红外刑侦目标提取算法，有效地对犯罪嫌疑人的位置进行定位与实时追踪，掌握犯罪嫌疑人的行动。此外，为协助刑侦办案人员对于卷宗、档案的高效处理，设计模糊警务图像文字目标提取算法，有效地解决了警务图像因字迹褪色、模糊、消散、污染等因素影响而无法高效提取的问题。
通过本书设计的一系列免疫智能刑侦红外图像处理算法，对技术原理的解读分析由浅入深、环环相扣，既能够为技术侦查人员提供原始性技术，扩展侦查人员的技术支持，又能够通过设计的侦查方案加快对案发现场痕迹的检测分析及刑侦目标的跟踪效率，对于刑侦案件的快速破获有着重要的意义。
本书受到天津理工大学教材建设项目“人工智慧(No.JC2011)”、国家自然科学基金项目“边带模糊红外图像目标的最优可免域免疫因子网络提取研究（No.61502340）”等的支持。课题组研究生薛浩带领梁枭杰、李智、杨梦瑶等对本书内容进行了大量的整理、校验工作； 课题组研究生周子杰、白梓璇、叶溪、庞佩佩、田雪松、李凯臣等也参与了书稿的整理。此外，清华大学出版社支持本书的出版工作，清华大学出版社刘杨老师为本书提供了宝贵的建议和指导。感谢主审专家天津理工大学陈胜勇教授对本书提出指导性的意见和建议，为本书提供了专业支持与学术保障。在本书即将出版之际，对以上为本书的撰写、出版付出辛勤工作的人员表示感谢。书中有些内容引用了国内外文献，向所有被引用文献的作者表示由衷的感谢。
由于作者水平有限，书中不妥之处在所难免，敬请读者指正。
作者
2023年10月
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