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    虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在犯罪現(xiàn)場重建中的應(yīng)用研究

    2018-12-21 06:46:04
    物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 2018年11期
    關(guān)鍵詞:犯罪現(xiàn)場物證使用者

    白 冰

    (陜西警官職業(yè)學(xué)院,陜西 西安 710043)

    0 引 言

    虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)屬于一個全新的研究領(lǐng)域,主要通過鍵盤、鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)手套、頭盔等交互設(shè)備對人類的視覺、觸覺等進(jìn)行模擬,有效實(shí)現(xiàn)三維壞境,達(dá)到犯罪現(xiàn)場重建的目的,讓使用者有身臨其境之感。因?yàn)槭占C據(jù)和線索是現(xiàn)場勘察的主要手段,因此在各類案件的偵查過程中,完整的犯罪現(xiàn)場是案件獲取證據(jù)和線索的重要前提。在傳統(tǒng)的犯罪現(xiàn)場勘查中,人員勘查完畢后,犯罪現(xiàn)場的情形只存在于當(dāng)時勘查人員的頭腦中,在進(jìn)行案情分析和分工合作的過程中,因?yàn)椴⒎敲總€工作者都可以獲取詳細(xì)的現(xiàn)場情況,所以很難客觀、全面地了解現(xiàn)場。為了能夠讓人員獲取更多現(xiàn)場信息,需對犯罪現(xiàn)場進(jìn)行保護(hù),因此有必要減少接觸犯罪現(xiàn)場的人員。傳統(tǒng)的做法多為人員在現(xiàn)場進(jìn)行筆錄、拍照、錄像、鑒定結(jié)論和口頭描述等,但這些方法在表達(dá)信息的同時存在一定的局限性,同時采取的信息量也與勘察人員的數(shù)量存在一定關(guān)系[1]。

    1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在犯罪現(xiàn)場重建中的應(yīng)用

    犯罪現(xiàn)場是一個整體,其中不僅包含有實(shí)體狀況,還包含了犯罪的主要器件,這些因素對后期現(xiàn)場勘察有重要影響。犯罪現(xiàn)場重建的重點(diǎn)是將犯罪現(xiàn)場內(nèi)的相關(guān)要素整理成為一個有序的環(huán)境,并且可以從中演示完整的犯罪過程。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對犯罪現(xiàn)場進(jìn)行重建,需以犯罪現(xiàn)場的物證和鑒定作為基礎(chǔ),采用人機(jī)對話的方式,利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的程序和動畫效果進(jìn)行模擬。重建過程不僅可以展示整個案發(fā)詳情,還有利于辦案人員對案情作出正確判斷。同時也方便偵查人員對部分無法長時間保留的犯罪現(xiàn)場進(jìn)行詳細(xì)觀察、記錄和重現(xiàn)。

    在以往的犯罪現(xiàn)場重建過程中,大多采用拍照、記錄現(xiàn)場信息等方式,具有較大的局限性,無法適用于較為復(fù)雜的犯罪現(xiàn)場。針對較為復(fù)雜的現(xiàn)場,偵查人員不僅要確定犯罪對象的位置、與受害人的關(guān)系,還要還原犯罪對象的樣貌特征等。目前,在犯罪現(xiàn)場重現(xiàn)的過程中,最常采用拍照、攝像和畫圖等技術(shù)。攝像不僅可以有效表現(xiàn)概貌、方向和重點(diǎn)部位等,還可以通過單項(xiàng)拍攝和多向拍攝還原犯罪現(xiàn)場的原貌。在犯罪現(xiàn)場勘查過程中,無論采用哪種方法,拍攝也只是將三維物體成像在感光平面,無法準(zhǔn)確表達(dá)、確定物體和空間位置的具體關(guān)系。為了能夠準(zhǔn)確重現(xiàn)犯罪現(xiàn)場,勘查人員一般會在拍攝的照片上附加一些文字說明,但這也僅僅是簡單的文字表述,有時還可能存在歧義。偵察人員使用傳統(tǒng)方法對犯罪現(xiàn)場進(jìn)行記錄時,很大程度上會因?yàn)榭辈槿藛T個體的專業(yè)素質(zhì)和責(zé)任感對結(jié)果造成影響,同時也在一定程度上影響專家對案件的判斷[2]。

    2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)場地漫游

    人機(jī)交互是虛擬現(xiàn)實(shí)研究中的重點(diǎn),也是重建犯罪現(xiàn)場的關(guān)鍵。交互性主要體現(xiàn)在以下兩個方面:

    (1)使用者可以在虛擬現(xiàn)實(shí)場景中進(jìn)行操作,而在虛擬現(xiàn)實(shí)場景中的對象也根據(jù)使用者的操作做出反應(yīng);

    (2)在虛擬現(xiàn)實(shí)場景中,使用者的位置和視角若發(fā)生改變,漫游引擎也能夠根據(jù)具體情況生成新的畫面,并提供給使用者。使用者不僅可以進(jìn)行有效控制,還可以切換狀態(tài),重點(diǎn)在于可以對視覺移動進(jìn)行相應(yīng)的控制。視點(diǎn)相應(yīng)參數(shù)不斷變換,連續(xù)生成圖像并輸出至顯示設(shè)備。形成固定漫游的條件為在文件上記錄視點(diǎn)的空間參數(shù)。與此相反,自主漫游的條件為記錄由交互設(shè)備或交互原語確定的時視點(diǎn)的空間參數(shù)。

    需要說明的是,實(shí)現(xiàn)任意角度的視角或觀測點(diǎn),都可以通過選擇本系統(tǒng)上不同的按鈕來控制。同一場景在不同的角度下觀察會得到不同的圖像[3]。

    3 物證管理和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

    物證主要是犯罪現(xiàn)場留下的作案痕跡和物品信息,可以在犯罪現(xiàn)場通過勘驗(yàn)技術(shù)取證并記錄。物證管理主要是將提取的物證進(jìn)行妥善保存,在需要時將物證取出用以配合調(diào)查和分析。

    設(shè)計(jì)物證數(shù)據(jù)庫的主要目的在于有效儲存物證,包括現(xiàn)場拍攝的照片、物證細(xì)節(jié),及參數(shù)說明等。為了更方便地實(shí)現(xiàn)物證數(shù)據(jù)庫及其擴(kuò)展,照片的存儲應(yīng)該設(shè)定相應(yīng)的地址,之后通過調(diào)用地址來調(diào)用圖片[4]。

    4 犯罪現(xiàn)場重建中的場景建模

    在犯罪現(xiàn)場重建的過程中,完善犯罪現(xiàn)場的逼真效果十分重要,不僅可以讓使用者有身臨其境之感,還可以提高勘察人員的積極性和破案效率,并完善犯罪現(xiàn)場重建的效果。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要從兩個方面對犯罪現(xiàn)場進(jìn)行重建,一是利用三維建模工具,二是利用OpenGL圖形接口。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要通過兩種建模技術(shù)進(jìn)行構(gòu)造,一種是直接通過OpenGL圖像對犯罪現(xiàn)場進(jìn)行建模,從而有效實(shí)現(xiàn)對模型的控制,其中在虛擬現(xiàn)實(shí)中還包括幾何變換、顏色等。另一種是先通過3DMAX建模,之后用OpenGL讀取和控制。3DMAX作為目前較為廣泛應(yīng)用的一種建模工具,雖然可以讓建造的模型更加逼真,但相對而言控制不便。應(yīng)用OpenGL建模雖然整體畫面效果缺乏真實(shí)感,但更容易控制、實(shí)現(xiàn),操作也較為簡單[5]。

    在光柵圖形屏顯器出現(xiàn)之前,圖形在計(jì)算機(jī)上的顯示都由線畫出,而在光柵圖形屏顯器興起后,計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的主流則是具有連綿色調(diào)的,具有真、實(shí)性質(zhì)的圖形。正常情況下,具有真、實(shí)特質(zhì)的圖形創(chuàng)造大概需要經(jīng)歷四個步驟,分別為幾何結(jié)構(gòu)繪型、景點(diǎn)獲取和光柵的交替、光明亮值的計(jì)算以及撞碰實(shí)驗(yàn)。顯而易見,傳統(tǒng)意義上不具有實(shí)時特質(zhì)的真、實(shí)特質(zhì)的圖形創(chuàng)造比較注重圖形的真和實(shí)以及更高的質(zhì)量,與之相反,對于創(chuàng)造圖形的速度則要求不高,虛擬現(xiàn)實(shí)的推廣使用歸屬于實(shí)時圖形學(xué)類別,限時的CP技術(shù)滿足了實(shí)時圖形創(chuàng)造的要求,換言之,就是在規(guī)定的時間內(nèi)用繪制算法完成對場景的創(chuàng)造。當(dāng)需要創(chuàng)造的場景比較復(fù)雜且模型數(shù)量較大時,很可能會因?yàn)閿?shù)量過大導(dǎo)致實(shí)時交換無法實(shí)現(xiàn)。如果不采用折中解決的方式,虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用也未必能同時滿足圖形創(chuàng)造時的真實(shí)特質(zhì)要求及繪制創(chuàng)造的實(shí)時特質(zhì)[6]。

    5 虛擬現(xiàn)實(shí)場景中的取景變換效果

    虛擬物體被成功創(chuàng)建后,需要把創(chuàng)建好的虛擬物體安放在三維空間中合適的位置,更重要的是要尋求合適的視角進(jìn)行觀察、檢測。而具有不同坐標(biāo)之間互相轉(zhuǎn)換的取景變幻功能,則能幫助正確檢測場景中的模型。立體幾何均建立在所對應(yīng)的某個場景的坐標(biāo)系中,但我們了解的顯示屏上的二維圖像只是根據(jù)三維的定視點(diǎn)和視線方向的特質(zhì),在二維顯示屏上的折射投影。經(jīng)過一系列坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換變動才能將三維坐標(biāo)投影變換成顯示屏的像素坐標(biāo),上述坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換則涵蓋了場景坐標(biāo)與攝像坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換,攝像坐標(biāo)到顯示屏坐標(biāo)的互換,這些變換即我們所說的變換取景[7]。

    現(xiàn)如今、應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的犯罪現(xiàn)場重建只是初步效果,還存在諸多不足:

    (1)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中,人機(jī)交互還不夠人性化。在重建犯罪現(xiàn)場的系統(tǒng)中,只運(yùn)用了鼠標(biāo)、鍵盤手套等作為輸入工具,應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對虛擬場景的拖動操作。

    (2)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的3D模型庫尚未成熟。對犯罪現(xiàn)場重建系統(tǒng)而言,3D模型庫較為簡單,只能做到基本模型,在進(jìn)行犯罪現(xiàn)場重建的過程中存在一定的局限性。

    (3)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中缺少一定的智能推理模塊。一個較為基礎(chǔ)的案發(fā)環(huán)境里,需要載入的3D模型較多,同時對于各種模型的操作也較多,如此才能夠全方位完成犯罪現(xiàn)場重建。如果虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)沒有智能推理模塊則不能根據(jù)環(huán)境進(jìn)行推理[8]。

    6 結(jié) 語

    虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在犯罪現(xiàn)場重建的過程中有效結(jié)合了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互和犯罪心理學(xué)等技術(shù),有效為勘察人員提供了犯罪現(xiàn)場的原貌,同時還可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)演示整個案件發(fā)生的過程,方便勘查人員通過虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)體驗(yàn)真實(shí)的犯罪現(xiàn)場和犯罪過程,提高我國整體破案率。

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