視頻分析技術(shù)在火災(zāi)調(diào)查中的應(yīng)用

劉興華

(廣東省消防總隊(duì)，廣東 廣州　510640)

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視頻分析技術(shù)在火災(zāi)調(diào)查中的應(yīng)用

劉興華

(廣東省消防總隊(duì)，廣東 廣州510640)

在火災(zāi)調(diào)查工作中，根據(jù)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)視頻早期出現(xiàn)的光線、火焰、速度變化等起火特征，通過(guò)不同的視頻分析方法，分析火災(zāi)的起火過(guò)程和機(jī)理，可為準(zhǔn)確判斷火災(zāi)起火部位、起火點(diǎn)，認(rèn)定起火原因，揭示火災(zāi)真相提供客觀公正的依據(jù)。

火災(zāi)視頻；視頻分析；火災(zāi)調(diào)查

視頻監(jiān)控的普及、社會(huì)安全技術(shù)防范工程建設(shè)的不斷推進(jìn)和信息化、數(shù)字化時(shí)代的到來(lái)，使整個(gè)城市和群眾的活動(dòng)軌跡都納入了大數(shù)據(jù)監(jiān)控范圍，火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控提供的時(shí)間、空間信息以及附帶的其他信息如人、車、物的信息，通過(guò)科學(xué)方法系統(tǒng)分析可以直接或者間接對(duì)火災(zāi)調(diào)查提供幫助。

1　火災(zāi)調(diào)查視頻監(jiān)控分析的重要性

視頻泛指將一系列靜態(tài)影像以電信號(hào)的方式加以捕捉、記錄、處理、儲(chǔ)存、傳送與重現(xiàn)的各種技術(shù)。火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)中，一般而言，視頻監(jiān)控離起火點(diǎn)越近，其記錄相關(guān)參數(shù)越多，在具體的實(shí)踐中提供給調(diào)查人員的有用信息就越直接和豐富。然而，簡(jiǎn)單的提取視頻不加分析，不一定能有效對(duì)火災(zāi)調(diào)查提供幫助。比如當(dāng)火災(zāi)視頻連續(xù)的圖像變化每秒超過(guò)24幀畫(huà)面以上，人眼無(wú)法辨別單幅的靜態(tài)畫(huà)面，無(wú)法觀察到肉眼觀察不到的信息。另外，就算監(jiān)控直接拍攝到了起火的全過(guò)程，但由于距離、物品遮擋、起火速度、拍攝清晰度等原因，也未必能準(zhǔn)確分析起火部位、起火點(diǎn)，有時(shí)甚至還會(huì)出現(xiàn)誤判。因此，針對(duì)火災(zāi)視頻早期出現(xiàn)的光線、火焰、速度等變化特征，采用科學(xué)的視頻分析方法，分析起火的過(guò)程和機(jī)理，才能有效為火災(zāi)調(diào)查提供幫助。

一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的火災(zāi)視頻分析人員能充分挖掘視頻中的有用信息，有時(shí)是幾幀大小的圖像，有時(shí)是在模糊的視頻中發(fā)現(xiàn)火災(zāi)中關(guān)鍵的特征，有時(shí)是在看似沒(méi)有關(guān)聯(lián)的畫(huà)面上經(jīng)過(guò)分析比對(duì)找到調(diào)查起火原因的關(guān)鍵因素。這些專業(yè)技術(shù)的展現(xiàn)無(wú)不體現(xiàn)火災(zāi)調(diào)查人員結(jié)合火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和火災(zāi)的發(fā)生發(fā)展蔓延規(guī)律對(duì)視頻圖像的充分認(rèn)識(shí)，是火災(zāi)調(diào)查專業(yè)性的體現(xiàn)。

2　火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)視頻分析方法和應(yīng)用

2.1幀頻分析法

幀頻是指每秒視頻中放映或顯示的圖像的數(shù)量。在一段視頻中，一般每一秒都可以提取出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量的畫(huà)面，即24、25或者30幀不等。在火災(zāi)快速發(fā)生發(fā)展的爆炸現(xiàn)場(chǎng)、縱火現(xiàn)場(chǎng)、火源移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)以及用肉眼難以分辨初期起火物質(zhì)快速發(fā)展現(xiàn)場(chǎng)，采用幀頻分析法，可以發(fā)現(xiàn)火災(zāi)從小到大逐步蔓延擴(kuò)大的特征，為分析起火原因提供強(qiáng)有力的支撐。

2009年9月30日5時(shí)43分，東莞市某大酒樓廚房發(fā)生燃油泄漏爆炸事故，造成5人死亡，廚房?jī)?nèi)視頻監(jiān)控正好記錄了油品從泄漏到起火的全過(guò)程。通過(guò)將1秒內(nèi)的視頻采用幀頻分析法分解，清晰地發(fā)現(xiàn)起火最初是在地面一部手推車明火爐具處引燃的。如不采用幀頻分解模式，1秒鐘以內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)全部是明火，則無(wú)法準(zhǔn)確分辨起火點(diǎn)和引火源的位置(如圖1)。

圖1　監(jiān)控視頻前后1秒鐘內(nèi)的對(duì)比

2.2特征分析法

火災(zāi)的發(fā)生發(fā)展，必定伴隨發(fā)煙、發(fā)光的過(guò)程，根據(jù)從初期到發(fā)展蔓延的快慢和燃燒物的不同，可劃分為陰燃、明火、液體流淌、氣體爆炸等燃燒特征。根據(jù)一個(gè)起火場(chǎng)所監(jiān)控拍攝的光照強(qiáng)度的變化、煙氣流動(dòng)速度快慢，可以反推起火物質(zhì)的種類，為起火原因調(diào)查提供幫助。

圖2監(jiān)控拍攝的起火過(guò)程快速而猛烈，在1幀畫(huà)面(1/25秒)內(nèi)，火災(zāi)摧毀了建筑卷簾門(mén)，火光充滿整個(gè)空間，為可燃?xì)怏w充滿受限空間后達(dá)到爆炸濃度極限范圍，遇火源發(fā)生爆炸。圖3起火空間彌漫著大量煙氣并慢慢飄散，頂棚有火光映出，由于氧氣消耗，產(chǎn)生大量不完全燃燒產(chǎn)物，為明火起火特征。圖4起火場(chǎng)所地面一片火海，旁邊站著的人還來(lái)不及躲避，火勢(shì)已經(jīng)將其包圍，空間上方并未出現(xiàn)蔓延現(xiàn)象，為液體流淌燃燒特征。通過(guò)特征的分析，反推可燃物，可以為認(rèn)定起火物質(zhì)、起火源、起火原因提供幫助。

圖2　氣體爆燃特征

圖3　明火特征

圖4　液體流淌燃燒特征

2.3光線傳播法

幾何光學(xué)中，光線以直線傳播為基礎(chǔ)，光線的方向代表光能的傳遞方向，光傳播途中遇到兩種不同介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分反射、一部分折射。在現(xiàn)實(shí)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)中，由于監(jiān)控視頻的客觀條件，并不一定能全部覆蓋起火區(qū)域，并記錄起火的整個(gè)發(fā)生發(fā)展過(guò)程，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查人員往往得到的是偏離起火部位或者僅僅記錄部分光線的視頻監(jiān)控資料。一個(gè)優(yōu)秀的火災(zāi)調(diào)查分析人員，往往可以通過(guò)火災(zāi)初期火焰的光線傳播方向和強(qiáng)弱變化來(lái)準(zhǔn)確判定起火點(diǎn)的方向，進(jìn)而在大空間、復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)縮小勘驗(yàn)范圍，判斷最初起火部位，提高工作效能。

2015年4月東莞A公司車間發(fā)生火災(zāi)，波及相鄰B公司倉(cāng)庫(kù)，現(xiàn)場(chǎng)僅有一個(gè)A公司門(mén)口外面的監(jiān)控。由于B公司存儲(chǔ)貨物較多，火災(zāi)發(fā)現(xiàn)較晚，從現(xiàn)場(chǎng)燃燒情況看，B公司燃燒比A公司更重，第一發(fā)現(xiàn)人發(fā)現(xiàn)火災(zāi)時(shí)已經(jīng)是A、B公司都已經(jīng)起火。A公司門(mén)口的監(jiān)控并沒(méi)有直接拍攝到起火過(guò)程，但調(diào)查人員結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)，認(rèn)真分析視頻后發(fā)現(xiàn)，最初火源光線傳播只能在A車間傳播，順著光線傳播的反方向，調(diào)查人員很快確定了起火部位，并為判斷最初起火的公司提供了強(qiáng)有力的證據(jù)(如圖5、6)。

2.4證據(jù)邏輯思維法

能否提取到有價(jià)值線索的監(jiān)控視頻，并從中獲取對(duì)起火原因有價(jià)值的線索，需要長(zhǎng)期從事火災(zāi)調(diào)查人員的邏輯思維培養(yǎng)并結(jié)合不同現(xiàn)場(chǎng)的特征加以分析研究?？此齐s亂無(wú)章的畫(huà)面，當(dāng)畫(huà)面記錄的時(shí)間、空間、物品、人員活動(dòng)、光線等與現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)分析的起火原因聯(lián)系在一起的時(shí)候，往往是突破思維局限、打破僵局、指明方向的關(guān)鍵。

圖5　起火單位平面示意圖

圖6　A公司大門(mén)監(jiān)控火光情況

2014年3月26日13時(shí)許，廣東揭陽(yáng)某內(nèi)衣作坊發(fā)生重大火災(zāi)事故，造成12人死亡。現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)起火部位位于一樓樓梯口附近，起火物質(zhì)為制作內(nèi)衣的海綿原材料。經(jīng)過(guò)調(diào)查分析，現(xiàn)場(chǎng)排除電氣、吸煙、生活用火不慎的因素，不能排除放火或者其他明火點(diǎn)燃的因素。但由于事故沒(méi)有直接的目擊證人，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控沒(méi)有記錄起火過(guò)程僅對(duì)著一樓大門(mén)出入口，一時(shí)無(wú)法給火災(zāi)調(diào)查提供幫助。但調(diào)查人員通過(guò)反復(fù)認(rèn)真查看，發(fā)現(xiàn)起火2 min前，戶主的一名小女孩在起火建筑門(mén)口玩耍，其手中拿著一個(gè)類似打火機(jī)的物品在門(mén)口多次出入。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)懷疑的明火點(diǎn)燃特征，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查指揮員立即圍繞這一重大線索部署相關(guān)固定證據(jù)的工作，通過(guò)進(jìn)一步偵查和固定證據(jù)，最終證實(shí)事故正是該小孩玩打火機(jī)導(dǎo)致。監(jiān)控視頻記錄的小女孩手持打火機(jī)的畫(huà)面以及現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)的結(jié)論，通過(guò)邏輯思維將兩者結(jié)合起來(lái)，創(chuàng)造性地打破了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查僵局，同時(shí)也體現(xiàn)和印證了視頻分析的重要作用。

2.5應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題

視頻分析中，由于監(jiān)控設(shè)備的不同或者因距離、物品遮擋等客觀條件，視頻中反映的情況和真實(shí)情況有時(shí)會(huì)出現(xiàn)視覺(jué)的偏差，如視頻設(shè)備鏡頭采用廣角鏡頭、畫(huà)面變形、出現(xiàn)色差、信號(hào)增益等等，需要加以辨別分析，有時(shí)肉眼看到的并不是一個(gè)火災(zāi)真實(shí)的反映，而是一個(gè)遠(yuǎn)處火光的影子或者受到某種客觀條件的影響使光線發(fā)生變化的情況。這種現(xiàn)象必須要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件、可燃物種類等加以認(rèn)真分析，不能過(guò)早下結(jié)論，避免出現(xiàn)誤判。

3　幾點(diǎn)建議

3.1我國(guó)火災(zāi)調(diào)查領(lǐng)域中視頻分析的隊(duì)伍亟待加強(qiáng)。過(guò)去20多年我國(guó)火災(zāi)調(diào)查隊(duì)伍中對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)痕跡體系、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、調(diào)查詢問(wèn)等調(diào)查方法已經(jīng)研究得比較深入，但對(duì)新型的視頻分析領(lǐng)域及隊(duì)伍建設(shè)目前還處于相對(duì)空白狀態(tài)，基層調(diào)查人員對(duì)于視頻重視和技術(shù)分析有些地方還處于零狀態(tài)。公安機(jī)關(guān)對(duì)于刑事偵查，已經(jīng)在實(shí)戰(zhàn)中逐步摸索出了一套較為完善的工作機(jī)制。因此，學(xué)習(xí)、借鑒該機(jī)制并應(yīng)用于消防火災(zāi)調(diào)查領(lǐng)域，尤其是建立火災(zāi)案件的視頻專業(yè)隊(duì)伍、培養(yǎng)人才骨干，十分重要。

3.2視頻提取分析裝備、技術(shù)方法有待進(jìn)一步提升?；馂?zāi)現(xiàn)場(chǎng)由于高溫、水漬破壞，監(jiān)控儲(chǔ)存設(shè)備經(jīng)常會(huì)被破壞，能否恢復(fù)、提取，是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。我國(guó)電子物證的科研機(jī)構(gòu)和研究部門(mén)應(yīng)當(dāng)探索火場(chǎng)條件下，此類數(shù)據(jù)的保存恢復(fù)方式，所以有條件的省市應(yīng)建立獨(dú)立的電子物證采集室，便于快速讀取和儲(chǔ)存。

3.3視頻的采集、運(yùn)用還有待進(jìn)一步加強(qiáng)規(guī)范。由于大部分調(diào)查人員對(duì)視頻的特性、采集方式、注意事項(xiàng)不了解，沒(méi)有接受過(guò)專門(mén)的培訓(xùn)，導(dǎo)致火場(chǎng)中視頻采集了不會(huì)用、不會(huì)保留的現(xiàn)象較為普遍。有些甚至錯(cuò)過(guò)了最佳采集時(shí)間，新的錄像對(duì)原有的進(jìn)行了覆蓋，有些對(duì)介質(zhì)保存不當(dāng)，造成人為二次損壞，因此制定和規(guī)范火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的視頻采集和分析方法，可以更好地為調(diào)查提供服務(wù)。

3.4視頻分析的思維深度需進(jìn)一步加強(qiáng)。視頻記錄的圖像是深入挖掘內(nèi)部信息的重要資料，關(guān)鍵信息有時(shí)是隱性的，有時(shí)不關(guān)聯(lián)，如何提取、挖掘有價(jià)值線索，需要調(diào)查人員深度思考，反復(fù)觀察，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行剖析。必要時(shí)將視頻圖像與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查訪問(wèn)情況、現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)情況、物證信息、人員信息、網(wǎng)絡(luò)信息、通信信息、車輛信息等有機(jī)結(jié)合、關(guān)聯(lián)使用。那些非線性的、非常規(guī)的、創(chuàng)造性的思維，往往是打破僵局、突破案件的明燈。

火災(zāi)調(diào)查采用現(xiàn)場(chǎng)和視頻相結(jié)合的調(diào)查分析方法，已經(jīng)廣泛運(yùn)用于調(diào)查實(shí)戰(zhàn)。總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，進(jìn)一步提高、拓展視頻分析方法，對(duì)于驗(yàn)證傳統(tǒng)的火災(zāi)調(diào)查痕跡和物證鑒定結(jié)論、提高我國(guó)火災(zāi)調(diào)查水平、研究火災(zāi)發(fā)生發(fā)展蔓延規(guī)律，進(jìn)而采取措施防控火災(zāi)有著重要意義和作用。

[1] 金河龍.火災(zāi)痕跡物證與原因認(rèn)定[M].長(zhǎng)春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，2005：480-490.

[2] 劉安成.視頻偵查學(xué)[M].北京：中國(guó)人民公安大學(xué)出版社，2012.

[3] 陳剛，續(xù)磊.視頻監(jiān)控圖像偵查方法的研究[J].中國(guó)人民公安大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2012，28(3)：120-122.

[4] 劉黎明.偵查思維[M].北京：群眾出版社，2007.

[5] 楊武杰，楊璐銘.模擬畫(huà)像[M].北京：群眾出版社，2014.

(責(zé)任編輯、校對(duì)李蕾)

On the Application of Video Analysis in the Fire Investigation

LIU Xinghua

(FireCropsofGuangdongProvince,Guangzhou510640,China)

This paper explains that a fire investigation may make uses of video analysis to determine the light, flame, speed changes and other fire characteristics，and it also analyze the fire process and mechanism by different video analysis method to accurately determine the fire site and fire point, identify the cause of the fire, to provide an objective and fair basis for a fire investigation.

fire video; video analysis; fire investigation

2016-03-02

劉興華(1977—)，男，廣東韶關(guān)人，高級(jí)工程師。

●火災(zāi)調(diào)查

X928.7

A

1008-2077(2016)04-0085-04