Orientador: Siome Klein Goldenstein

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação

Resumo: A criminalidade, crescente em termos de volume e sofisticação, vem determinando a necessidade de conhecimento e aplicação de métodos científicos para sua prevenção e investigação. Isso faz com que essas tarefas mereçam significativa atenção de governos e pesquisadores. A investigação forense...

Resumo: A criminalidade, crescente em termos de volume e sofisticação, vem determinando a necessidade de conhecimento e aplicação de métodos científicos para sua prevenção e investigação. Isso faz com que essas tarefas mereçam significativa atenção de governos e pesquisadores. A investigação forense de um crime é um processo complexo, que tem seu início na cena do evento e continua no laboratório, suprindo o tribunal onde o julgamento _e realizado, de informações e argumentos necessários a materializar a ocorrência do delito e a identificação dos culpados. Os investigadores precisam de suporte técnico e de conhecimento para que os resultados alcançados sejam os mais eficientes e eficazes possíveis. Esta tese apresenta três métodos de visão computacional, que podem ser aplicados no processo de investigação forense: um para fotogrametria, que possibilita medir alturas de objetos em imagens; um framework para reconstrução tridimensional de impressões de calçados (pegadas tridimensionais) em cenas de crime; e um método para a reconstrução de imagens a partir de uma coleção de pequenos fragmentos. Obter medidas de objetos em imagens -fotogrametria - é um requisito consuetudinário em Ciência Forense. Em um sistema confiável, a altura estimada de uma pessoa pode ser usada como evidência corroborativa. No segundo método, utilizam-se técnicas de visão estéreas para a obtenção de um modelo tridimensional, reconstruído a partir de fotografias tiradas de impressões de calçados em cenas de crime. No terceiro método, a necessidade de reconstruir imagens fragmentadas é explorada. Imagens podem ser danificadas a _m de ocultar informações e cabe à Computação Forense explorar metodologias para a reconstrução automática de tais imagens, já que o processo manual é muito laborioso. As contribuições desta tese são: (a) novo e eficaz detector de pontos de fuga, em uma única imagem, que possui maior acurácia do que os presentes na literatura e que foi desenvolvido para facilitar medições de altura em uma única imagem bidimensional; (b) pipeline para reconstrução tridimensional de impressões de calçados, a partir de fotografias tiradas do vestígio em diferentes ângulos, e sua validação em comparação aos métodos utilizados na prática atualmente; (c) novo método determinístico de reconstrução automática de imagens, a partir de uma coleção de pequenos fragmentos retangulares, baseado em programação quadrática e que fornece resultados com maior acurácia do que os propostos na literatura

Abstract: Crimes in our society, increasing in volume and sophistication, have determined the need for knowledge and use of scientific methods to their prevention and investigations, deserving significant attention from governments and researchers. The forensic investigation of a crime is a complex...

Abstract: Crimes in our society, increasing in volume and sophistication, have determined the need for knowledge and use of scientific methods to their prevention and investigations, deserving significant attention from governments and researchers. The forensic investigation of a crime is a complex process that starts at the scene of the event and continues on the laboratory, providing the court, where the trial is conducted, with information and arguments needed to confirm the occurrence of the offense and to identify suspects. Investigators need technical support and knowledge to achieve efficient and effective results. This thesis presents three Computer Vision methods that can be applied in forensic investigations: one for photogrammetry, which allows measurement of objects' heights in images; a framework to the recovery of footwear impressions from crime scenes; and a method for image reconstruction from a collection of small unordered fragments. The process of obtaining measurements in images - photogrammetry - is a customary requirement in Forensic Science. In a trusted system, the estimated height of a person can be used to corroborate or refute pieces of evidence. In the second method, multiview stereo techniques are used to obtain a three-dimensional model, reconstructed from photographs taken from footwear impressions at the crime scene. In the third method, the need for reconstructing shredded images is explored. Photographs can be shredded in order to hide information and it is up to the field of Computer Forensics to explore methodologies for the automatic reconstruction of such images, since their manual assembling is very laborious. The contributions of this thesis are: (a) new effective vanishing point detector that achieves better accuracy than the previous methods in the literature and that was designed to facilitate the process of making measurements in single 2D image; (b) a new methodology for the recovery of 3D footwear impression, from images taken from the evidence at different angles, and its validation in comparison to methods currently used in practice (c) new deterministic method, based on quadratic programming, to reconstruct images from a collection of small rectangular fragments, providing more accurate results than other proposed methods in the literature