犯罪現(xiàn)場(chǎng)三維建模技術(shù)研究進(jìn)展

孫赫遠(yuǎn)

摘 要：隨著科技的不斷進(jìn)步發(fā)展，警察在破案時(shí)可應(yīng)用的科技技術(shù)也是越來(lái)越先進(jìn)，犯罪現(xiàn)場(chǎng)的三維建模技術(shù)就是其中的一種，我們都知道，警察在破案的時(shí)候需要對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)都是要測(cè)量，勘測(cè)，記錄下現(xiàn)場(chǎng)的各種信息，方便保留，也可作為庭審的證據(jù)，而犯罪現(xiàn)場(chǎng)三維建模技術(shù)就能很好地再現(xiàn)犯罪現(xiàn)場(chǎng)。本文就犯罪現(xiàn)場(chǎng)三維建模技術(shù)展開(kāi)研究，僅供參考。

關(guān)鍵詞：犯罪；三維建模

一、什么叫三維建模

1.1三維建模的重要性

科技的不斷進(jìn)步，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展迅速。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要就是利用計(jì)算機(jī)講現(xiàn)實(shí)生活重現(xiàn)在計(jì)算機(jī)里面的三維動(dòng)態(tài)實(shí)景。隨著大量人員和資金的投入，公安信息技術(shù)的研究人員對(duì)這種發(fā)展迅猛的技術(shù)如何利用進(jìn)行研究，主要就是在計(jì)算機(jī)上對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行還原，對(duì)于傳統(tǒng)的勘察不同的是，傳統(tǒng)勘察主要是勘察現(xiàn)場(chǎng)和提取物證還有對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行口頭問(wèn)詢(xún)描述等等方法。這些方法都有共同的缺點(diǎn)就是工作比較繁瑣耗時(shí)耗力，往往拖慢破案的效率。新方法是將三維建模的設(shè)備到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行掃描，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行測(cè)量，但這種方法本質(zhì)上并不算的是三維建模重現(xiàn)技術(shù)，只能算的上是對(duì)與計(jì)算機(jī)視頻技術(shù)的延伸。但是國(guó)內(nèi)目前的三維建模技術(shù)并不成熟，但對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)的三維模擬技術(shù)的需要卻很急切。在這方面國(guó)內(nèi)目前是根據(jù)一些信息進(jìn)行圖像渲染技術(shù)或者在根據(jù)信息構(gòu)建一個(gè)警用模型。但這些方法較為復(fù)雜，公安現(xiàn)在需要一個(gè)能夠更加便捷的明了的系統(tǒng)，使那些非專(zhuān)業(yè)人員的警察也可以利用這套簡(jiǎn)潔明了的系統(tǒng)進(jìn)行勘察。建立的三維模擬重現(xiàn)犯罪現(xiàn)場(chǎng)的各種大大小小的物件，也可以使公安干警勘察周?chē)h(huán)境。這項(xiàng)技術(shù)可以有效的將工作的時(shí)間和對(duì)于人力的消耗都大大降低，但是這項(xiàng)技術(shù)并沒(méi)有成熟，還需要大量的研究人員進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn)。

1.2三維建模的的有利處

三維建模所創(chuàng)建的犯罪虛擬現(xiàn)場(chǎng)是一種在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上體驗(yàn)一次犯罪現(xiàn)場(chǎng)的感覺(jué)，利用計(jì)算機(jī)三維建模來(lái)所創(chuàng)建的虛擬的犯罪現(xiàn)場(chǎng)，里面包含著周?chē)沫h(huán)境和人員的行為特征，讓調(diào)查人員有一種設(shè)身處地的感覺(jué)。在這種環(huán)境下調(diào)查人員可以更加客觀的對(duì)事實(shí)進(jìn)行分析的調(diào)研。總的來(lái)說(shuō)，三維建模所帶來(lái)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以為調(diào)查人員帶來(lái)存在感、客觀性、人機(jī)的良好交互和一定的實(shí)踐性。如存在感是至調(diào)查人員可以在三維建模的虛擬現(xiàn)實(shí)中犯罪就像發(fā)生在面前一樣，觀察犯罪嫌疑人所犯得的罪行。在客觀性上，三維建模重構(gòu)不能脫離犯罪現(xiàn)場(chǎng)的各種真實(shí)信息，這些信息也是三維建模重構(gòu)的重要信息，信息來(lái)源于客觀存在的各種物證的特征痕跡。在人機(jī)交互性上面，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模擬犯罪嫌疑人的各種行為特征的同時(shí)也在模擬被害人的各種行為和反應(yīng)，從而讓調(diào)查人員能更好的對(duì)案件進(jìn)行系統(tǒng)的分析。

1.3三維建模的快速建模

三維建模是將需要建模的對(duì)象構(gòu)建立體模型，然后利用各種軟件外加編程制作圖形顯示，然后對(duì)其進(jìn)行必要的操作。物體大部分是幾何模型，主要由體模型和面模型外加上線模型構(gòu)成幾何模型。在三維建模時(shí)，大部分由物理建模和運(yùn)動(dòng)建模還有幾何建模.在進(jìn)行建模的時(shí)候，單單只是靜態(tài)模型是不夠的，必要的時(shí)候還需要?jiǎng)討B(tài)模型，比如模型的形變和模型運(yùn)動(dòng)碰撞產(chǎn)生的形變，除此之外還需要對(duì)物體的重量、材料、產(chǎn)生的形變還有一些物體特性等.上述的都需要考慮進(jìn)去優(yōu)化建模.但是上述建模往往需要消耗大部分的時(shí)間，這和原本的需要產(chǎn)生了沖突，所以我們還需要一種快速的建模方法.傳統(tǒng)的建模方法時(shí)需要三維建模軟件進(jìn)行手工操作，對(duì)于最龐大的廣大公安干警來(lái)說(shuō)無(wú)疑是巨大的工作量，所以考慮到這些原因，使用opengl開(kāi)發(fā)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)快速建模，該引擎被廣泛認(rèn)可的使用到游戲和三維虛擬現(xiàn)實(shí)中，喲組合先進(jìn)的圖形渲染技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)快速的三維建模，能夠大大的縮減前面所說(shuō)的手工三維建模的時(shí)間.

1.4前期建立道具模型庫(kù)

在三維快速建立模型的時(shí)候，可以將犯罪現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常遇見(jiàn)的物體建立模型庫(kù).比如常見(jiàn)的家具或者刀具等一些常見(jiàn)的設(shè)備道具.這些模型的也可以進(jìn)行大致的分類(lèi)如家具模型、刀具模型還有一些建筑模型等等.通常并不要求這些模型的高精度.當(dāng)完成建模的時(shí)候可以使用免費(fèi)的OSG插件保存.然后將這些保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，在需要的時(shí)候可以快速的對(duì)這些已經(jīng)建好的進(jìn)行處理.。

1.5建立人物模型

在勘察犯罪現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，公安干警在對(duì)周?chē)畔⒌牟杉瘯?huì)根據(jù)犯罪人員在犯罪現(xiàn)場(chǎng)留下來(lái)的痕跡進(jìn)行推測(cè)，如身高、體重、性別等進(jìn)行大致的推測(cè).對(duì)整個(gè)案情的破解有著重要的作用.使用三維快速建模，利用現(xiàn)場(chǎng)勘察出來(lái)已知的信息建立三維人物模型.

1.6三維模型的應(yīng)用

在三維虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，考慮如何將三維快速建模的技術(shù)良好得應(yīng)用到犯罪現(xiàn)場(chǎng)的建模中.當(dāng)然，三維重建犯罪現(xiàn)場(chǎng)并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的工程，它所包含的技術(shù)非常廣泛，在不同的地域所研究的技術(shù)研究也不盡相同.在上述已經(jīng)講述了如何建立模型庫(kù)，當(dāng)完成這些模型庫(kù)的時(shí)候，接下來(lái)就是對(duì)應(yīng)用框架進(jìn)行使用分析.首先是建立良好的人機(jī)交互（Human–Machine Interaction）和常見(jiàn)的場(chǎng)景。利用OSG優(yōu)秀的引擎技術(shù)如場(chǎng)景交互控制和回調(diào)機(jī)制實(shí)現(xiàn)虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)的三維虛擬動(dòng)態(tài)場(chǎng)景。為了還原真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，在模型的位置存在偏差的時(shí)候，可以對(duì)偏差的場(chǎng)景進(jìn)行修改，增強(qiáng)三維建模的還原度。在對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分析的時(shí)候，也可以對(duì)視角進(jìn)行修改，使公安干警可以更加直面的了解犯罪現(xiàn)場(chǎng)，使之在進(jìn)行分析的時(shí)候不容易漏掉不注意的點(diǎn)。

二、三維建模技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1三維建模分析犯罪嫌疑人

在犯罪分析中，不單單只是現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行三維建模重現(xiàn)，利用技術(shù)對(duì)嫌疑人的心理進(jìn)行分析，還包括對(duì)犯罪嫌疑人的犯罪過(guò)程分析和被害人的在犯罪現(xiàn)場(chǎng)的的行為分析，還包括犯罪嫌疑人使用的器具進(jìn)行分析。所以，在三維建模重現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)候?qū)ο右扇说母黜?xiàng)特征分析是整個(gè)案情的關(guān)鍵點(diǎn)。在對(duì)嫌疑人的關(guān)鍵行為進(jìn)行三維建模時(shí)，應(yīng)該分析嫌疑人的主要各項(xiàng)特征，如外形身高體重等等。在建模的方法上大部分采用的是運(yùn)動(dòng)學(xué)和物理控制，還利用關(guān)鍵幀和動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行行為建模。通過(guò)一些關(guān)鍵性的行為，在使用計(jì)算完成中間的部分，使之整個(gè)行為建模更加豐富和飽滿(mǎn)，也更加有利于整個(gè)案件的突破。

2.2犯罪現(xiàn)場(chǎng)布局

三維快速建模中利用前面所說(shuō)到的建模庫(kù)，便捷的通過(guò)一些操作和處理來(lái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的一些環(huán)境進(jìn)行還原布置。如在使用場(chǎng)景圖形的時(shí)候，為了更加直觀的進(jìn)行表達(dá)，大多采取樹(shù)狀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。也更加符合大多數(shù)人的空間事物的排列，為了增強(qiáng)高效的渲染效果在不同物體的細(xì)節(jié)和層次上和盡量減少系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，可以借助OSG引擎進(jìn)行投影剔除和隱藏面剔除。

三、總結(jié)

三維建模創(chuàng)建犯罪現(xiàn)場(chǎng)的虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)于案件的調(diào)查提供了便利，通過(guò)模型庫(kù)的創(chuàng)建和OSG引擎的幫組渲染，進(jìn)行三維快速建模重新犯罪現(xiàn)場(chǎng)?？梢哉f(shuō)此項(xiàng)技術(shù)在未來(lái)一旦成熟運(yùn)用，對(duì)于案件偵破更加省時(shí)省力，在三維建模里面通過(guò)不同的視角觀看犯罪現(xiàn)場(chǎng)，直白的將各個(gè)視角的場(chǎng)景提供給公安干警。犯罪現(xiàn)場(chǎng)三維建模技術(shù)完全可以滿(mǎn)足偵破案件的實(shí)際需求，在對(duì)技術(shù)進(jìn)行研究的同時(shí)，一些不足之處就表現(xiàn)出來(lái)。如在重現(xiàn)犯罪現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)候，對(duì)于建筑物的建模應(yīng)該是二維草圖構(gòu)建完成三維模型的分析和計(jì)算。但不能否認(rèn)，此項(xiàng)技術(shù)對(duì)于提升案件的效率有著傳統(tǒng)方法不能比擬的效率。

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（作者單位：中國(guó)人民公安大學(xué)（團(tuán)河校區(qū)））