1“攝像測量”給出有力回答　周老虎無法還原“實體虎”

　　新聞關聯

　　2007年12月2日，中國攝影家協會數碼影像鑒定中心、華夏物證鑒定中心、野生動物學家胡慧建、神探李昌鈺、中國刑科協指紋檢驗專業委員會副主任劉持平、中山大學電子與通信工程系教授賴劍煌以及他的5人博士團隊等六方專家，宣布了對周正龍華南虎照的鑒定結論：照片中的老虎是假老虎。

　　眾所周知，攝影是一個將三維場景投影到二維平面的過程，利用攝影測量技術，使用多幅不同角度拍攝的照片，則可恢復出三維場景。

　　可是，目前已公布的虎照中雖然存在不同位置、不同角度，但成像的位置、拍攝者手持相機的姿態等條件都不得而知，因此，傳統的攝影測量方法難以完成“三維老虎”。

　　而國防科大專家們在論文中表示，他們掌握的“攝像測量、計算機視覺中基于多視圖的三維重建法”，則不需要傳統攝影測量中的嚴格內、外參數標定。其原理是：根據成像過程不同的圖像自身所滿足的約束條件來解算三維空間場景中目標的形狀、位置、姿態等參數。

　　記者試著舉一個例子來說明：假設一個人站在一棟建筑物旁邊，被拍下了多個角度的照片，只要已知這個人的身體高度，那么，通過“三維重建法”，就可以根據照片解算出那棟建筑物的真實長、寬、高度——如果這個建筑物只是一個平面圖，那么真相就會大白——平面圖可以一時騙得了肉眼，卻糊弄不了科學。

　　專家們寫道：“通過提取老虎附近較大范圍空間內有較大景深變化的特征點，如樹杈、枝結等，來解算多視圖幾何關系，大大提高了求解精度，由此最終求解得到了老虎在三維空間的位置、結構等參數的定量結果。”

　　那么最終的結果是什么呢？

　　論文中的表述雖然十分專業，但記者第一次閱讀時，還是發現了兩個關鍵數字：1米、0.1米。

　　論文說：在此組照片虎姿狀態下，如果照片對應于三維實體虎，根據常識可知：虎面部與臀部特征點在縱深Z坐標方向的變化應在1米以上，虎面部點和軀干點分別擬合的兩個空間平面的夾角應大于50°。而我們實際重建的三維結構在縱深方向變化僅0.1米，對應的兩個平面夾角約10°，而且所有特征點的擬合平面近似平行于像平面。用這些測量點擬合一個平面的標準方差為0.02m，最大差為0.06m，即深度方向變化最多0.1米。

　　這段話的意思就是：按照常理判斷，在華南虎照片的虎姿狀態下，從虎頭到虎臀，本應有1米多長，但是，經過三維測量還原發現，周老虎無法形成一個“實體虎”。考慮到測量誤差，周老虎的縱深“身長”僅僅最多也只有0.1米——地球上目前還沒有發現體形如此之扁平的老虎！

　　正由于此，論文明確地表達：“因此可以確定這些特征點在空間分布于一個平面上，不符合實體華南虎的三維立體結構特點。”

　　用數碼相機在實驗室拍攝辦公椅和平面板

　　模擬實驗證實方法正確可信

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　　2007年12月31日，陜西省林業廳一位負責人表示：“現在輿論‘一邊倒’認定周正龍造假，即使公安部或國務院相關部門來鑒定虎照，也須考慮民眾聲音，但在考慮輿論的同時必須尊重事實與科學，假如現在報告二次鑒定結果為真實的，周正龍并未造假，那么輿論肯定會質疑鑒定機構的公證性和客觀性，這是鑒定機構遲遲不能出臺報告以及不愿公布鑒定單位名稱的主要原因。”

　　得出周老虎照片無法還原成“實體虎”后，專家并沒有因此而滿足，為了驗證自身算法的準確性，他們還對立體和平面物體進行拍攝重建實驗。

　　他們綜合華南虎照的重建結果和網絡上提供的成像距離做參考，選擇的成像距離約20米，拍照的位置在1.5米之內多次變換，而目標分別為“具有空間立體結構的”辦公椅和“空間的”平面板，分別對辦公椅和平面板進行三維重建，比較重建結果。

　　以圖解說：兩張配圖，為需要重建的辦公椅和平面模板及其特征目標點。圖中辦公椅上的特征點為立體空間散布，不在同一空間平面，而圖中平面板是空間的平面。重建結果表明，辦公椅上目標點的深度變化范圍為1.5米，而平面板上特征點深度變化范圍為0.14米，各點數值與實際分布較一致。

　　專家隨后將上述平面板測量結果用最小二乘法擬合一個平面，測量點與擬合平面距離的標準方差為0.021米，最大差為0.067米，平面板交會結果在深度z方向精度較差，有約6厘米的誤差——這與華南虎照重建結果的深度方向誤差在同一水平。

　　該實驗證實，專家采取的算法正確重建了空間三維結構，能夠滿足利用虎照對老虎三維重建的要求。

　　3分析虎照與年畫虎照的異同 兩張照片相似率接近100%

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　　2007年11月15日,一幅年畫使周老虎事件逼近真相：網友稱虎照原形系年畫,并將年畫傳到網上。而陜西省林業廳副廳長朱巨龍說：“71張虎照我都仔細研究過，放大了看，放大后用放大鏡再看，誰像我這么做過？老虎的眼睛有是變化的，有的是睜圓了的，有的是打盹的，用年畫不可能拍出這種效果。”

　　測完周老虎，專家們還不能夠松一口氣。因為，還有另外一只虎——年畫虎，在“虎視眈眈”地等著他們。

　　嚴謹的專家們首先假設，華南虎照是拍自年畫虎，或者年畫虎拍自華南虎照，然后用平面之間旋轉、縮放和剪切的線性變換，消除了兩張照片之間在拍攝角度、距離不同所造成區別(見配圖)。

　　最終的對照結果表明：“照片虎與年畫虎的主紋理的骨架、輪廓基本重合，相似率為0.9986(1為100%相近——記者注)，滿足平面變換條件。”.

　　對于陜西省林業廳副廳長朱巨龍的“虎眼睛”之說，專家也充分考慮了進去。他們對照片中虎眼的變化用骨架線曲率進行了分析，指出了存在的差異并分析了可能的原因。

　　論文中承認：40幅數碼虎照之間以及它們與年畫虎之間在視覺上存在一些區別，尤其虎眼部分變化明顯。

　　他們將40幅數碼照片中的4張以及年畫虎的兩眼區域，變換到相同的大小和角度。對視覺上差異明顯的右眼局部進行對比，提取虎眼下眼皮(即眼睛下部的白色區域)的骨架線。

　　測試出來的相關數據表明，年畫虎右下眼皮骨架線曲率與6#照片中的曲率非常接近，而與29#和30#圖中的曲率相差較大，尤其與29#圖中的骨架線曲率相差更大，而且29#照片老虎成像較清晰。

　　從這一點來看，照片中的老虎眼睛與年畫中的老虎眼睛存在一定的差別，這也是“挺虎派”的重要支持證據。

　　專家們認為：與29#圖相比，30#圖在眼球長軸方向存在明顯的運動模糊(見配圖箭頭方向)，使29#圖中的圓形眼球模糊成橢圓形，會對曲率計算產生較大影響。圖13(b)中A所示的白角點會被(c)圖中的運動模糊掉，使白色下眼簾曲率發生變化，會誤導視覺效果。但較清晰的29#圖的下眼簾骨架線曲率與年畫虎的曲率有較明顯的不同，由于網上的年畫虎和華南虎照都存在一定運動模糊與離焦模糊，這種曲率不同的原因尚難以確定。

　　4專家坦言：用科技手段解決熱點問題是職責

　　為真相提供一個科學參考

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　　2007年12月9日，國家林業局要求陜西省林業廳本著實事求是、科學嚴謹和對公眾負責的態度，委托國家專業鑒定機構對周正龍所拍攝的華南虎照片等原始材料依法進行鑒定，并如實公布鑒定結果。

　　1月12日上午，記者試圖采訪論文的其中兩位作者：于起峰教授和李立春博士生，可是遭到了婉拒。兩人均表示：這是針對社會關注的熱點問題，布置給研究生的臨時科研小課題，他們的所有觀點和結論都已在論文中表達了。就周老虎的話題，國防科大以及他們本人不會接受任何形式的媒體采訪。這既是領導的要求，也是他們自已的意愿。

　　記者從多個側面打聽到，這個選題是于起峰教授在與學生們閑暇聊天時談起的，初衷并非是沖著新聞的“熱度”。當時，大家只是覺得，這個選題正好與精密光測圖像技術研究中心的研究領域相契合，作為科技工作者不能只冷眼光看熱鬧，有必要探究一下真相。

　　另據了解，發表該論文的《科技導報》曾打算在例行新聞發布會上對外高調公布“測虎”結果，但最終還是放棄了。

　　一篇極有可能按照網絡用語，將被稱之為“最受國人關注的論文”，為什么會如此低調呢？答案也許就在論文的結尾：

　　“用科技手段解決社會關注的熱點問題是科技工作者的職責，希望該研究工作可為有關方面最終確定華南虎事件真相提供一個科學的參考。”（記者 李春）

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