高樹輝, 汪明松, 胡曉光, 蔡能斌

(1.中國人民公安大學刑事科學技術學院， 北京 100038; 2.上海市刑事科學技術研究院現(xiàn)場物證重點實驗室, 上海 200083)

基于PGIS及三維實景圖像的案件現(xiàn)場輔助分析系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

高樹輝1, 汪明松1, 胡曉光1, 蔡能斌2

(1.中國人民公安大學刑事科學技術學院， 北京 100038; 2.上海市刑事科學技術研究院現(xiàn)場物證重點實驗室, 上海 200083)

目的 利用計算機圖形學、三維仿真等技術，將案件現(xiàn)場信息有效結合，設計建立一個結合GIS和現(xiàn)場內容的現(xiàn)場分析重建平臺。方法 通過基于人機交互方式的多媒體高效編輯與整理入庫模塊，為案件分析、現(xiàn)場重建、案情匯報等提供輔助分析的信息化平臺。對系統(tǒng)功能進行設計和模塊劃分，并根據(jù)各功能模塊設計對應的數(shù)據(jù)表。設計和實現(xiàn)系統(tǒng)各功能模塊的界面。結果 將傳統(tǒng)的案件分析匯報集成化、系統(tǒng)化、三維實景化并精確測量現(xiàn)場的全景圖像，以幫助現(xiàn)場勘查部門客觀全面記錄、分析、判斷現(xiàn)場，并從中獲得所需要數(shù)據(jù)，提升工作精度和工作效率。結論 開發(fā)刑事案件現(xiàn)場綜合分析重建匯報整合平臺系統(tǒng)，基于公安地理信息、實景圖像與刑事案件現(xiàn)場內容、物證、視頻偵查等信息相結合，為犯罪現(xiàn)場重現(xiàn)、確定犯罪嫌疑人行蹤、地區(qū)發(fā)案密度分析等提供直觀偵查線索，將現(xiàn)場勘查分析重建及其匯報工作盡可能方便化、信息集成化，使勘查結果盡可能一目了然，在一個平臺上合成案件偵破的多條信息，以新的應用技術武裝基層民警的刑偵能力。

GIS; 案件現(xiàn)場; 輔助分析

0 引言

隨著計算機圖形學、三維仿真、虛擬現(xiàn)實、動畫等技術的發(fā)展，建立在這些技術之上的犯罪現(xiàn)場重建，能夠讓辦案人員對案件現(xiàn)場的整體情況及案情進程有更深入的了解和分析。本文提出基于GIS、視頻偵查資源及現(xiàn)場勘查內容的管理系統(tǒng)方案，并通過案例仿真，驗證此系統(tǒng)的應用效果。

傳統(tǒng)的現(xiàn)場分析建立在“三錄”的基礎上，案件偵破過程中，如果重要物證記錄不全會貽誤戰(zhàn)機，甚至影響訴訟。因此，如何充分利用全部案件信息，客觀、全面、系統(tǒng)地再現(xiàn)現(xiàn)場，為案件提供偵查分析平臺，是一個有待解決的現(xiàn)實問題。本論文通過將地理信息系統(tǒng)(GIS)和案件現(xiàn)場內容融合，研究一種可以將傳統(tǒng)的案件分析匯報集成化、系統(tǒng)化、實景化，又可以從宏觀上刻畫犯罪嫌疑人的逃跑路線，從微觀上測量物證信息的一體化系統(tǒng)。

1 基于GIS和現(xiàn)場內容的案件現(xiàn)場輔助分析重建系統(tǒng)

1.1 需求分析

提高公安辦案部門的工作效率，實現(xiàn)案件錄入、制作分析、匯報的傳統(tǒng)手工化向自動化轉變，為犯罪現(xiàn)場重現(xiàn)、確定嫌疑人行蹤、案情分析、案情匯報等提供一站式服務，解決現(xiàn)場實景與平面圖、地理信息服務的三位一體同步技術，使現(xiàn)場分析重建及其匯報工作方便化、信息集成化，最終自動生成可視文件，勘查結果一目了然。

1.2 功能模塊設計

軟件系統(tǒng)功能設計是設計流程中的一個非常重要的環(huán)節(jié)，系統(tǒng)功能模塊設計要能夠涵蓋輔助分析系統(tǒng)所涉及信息的各個方面。根據(jù)系統(tǒng)結構分析，本系統(tǒng)可以分為4個子系統(tǒng)。根據(jù)前期對系統(tǒng)的需求分析、總結，將系統(tǒng)分為業(yè)務處理部分、數(shù)據(jù)庫管理部分、圖形處理部分。數(shù)據(jù)庫管理部分由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(Access)來實現(xiàn)；圖形處理部分通過GMAP組件完成并顯示，如圖1所示。

圖1 總體功能結構圖

2 系統(tǒng)仿真展示

現(xiàn)場照片采集使用Canon EOS 5D Mark II相機，外圍模型建立使用SketchUp軟件，全景拼接使用PTGui軟件，虛擬漫游使用P2VR軟件，基礎平臺使用Google Earth，主要編程語言為KML。

2.1 登錄功能及界面實現(xiàn)

選擇登錄方式進入主功能界面，如圖2所示。

圖2 登錄界面圖

2.2 地理信息管理功能及界面實現(xiàn)

本系統(tǒng)將地理信息管理設置為主界面，利用GMAP控件技術實現(xiàn)GIS的基本操作功能，便于辦案人員結合地理和案件信息直觀全面地掌握案件情況。地理信息管理界面主要分為兩個部分，分別是案件名稱、案件編號目錄樹和地圖設置，左側目錄樹顯示當前系統(tǒng)已錄入的案件名稱或編號，點擊目錄樹上的案件名稱或案件編號時，右側地圖上便會顯示對應的標記、全景圖點以及其他信息。如果沒有則說明還未對案件相關的地理進行設置，此時可以通過工具欄上的編輯功能設置。如圖3、圖4所示。

圖3 地理信息管理界面

圖4 在地圖上添加標記

2.3 全景圖像精確測量

本系統(tǒng)的全景圖像由幾幅大視場照片組合而成，系統(tǒng)可根據(jù)相機自檢校得到的內外方位元素或者相對方位元素、結合全景圖像的配準精度等，共同完成全景圖像的精確測量。該模塊基于OpenCV計算機視覺函數(shù)庫實現(xiàn)，從而提高了現(xiàn)場全景測量的速度，同時為了測量工作的便利，也提供了測量參數(shù)的調整接口。

2.4 案件信息管理功能及界面實現(xiàn)

案件信息管理模塊，對公安機關日常辦理刑事案件信息進行專項管理，包括4部分：案件基本信息操作、案件信息列表的顯示和查詢、案件信息的下級功能模塊、案情簡介。

2.5 案情分析功能及界面實現(xiàn)

案情分析功能模塊是本系統(tǒng)的最主要部分，地理信息管理功能和案件信息管理功能為案情分析奠定了基礎。案情分析功能主要通過設定某些已知條件生成輔助分析結果，幫助辦案人員和指揮人員進行決策，另外還可以生成案件的專題圖、文信息，以幫助辦案人員快速了解案情。案情分析功能模塊根據(jù)辦案過程中的實際需求，將輔助分析功能分為類似案件區(qū)域分布、嫌疑人逃跑方式、分析結論、案件專題圖文信息4個部分。

2.5.1 案件區(qū)域分布分析功能

系列案件中，犯罪嫌疑人一般會以自己的藏身地為中心，在較遠周圍區(qū)域活動，將某一區(qū)域內同樣類型的有關聯(lián)的案件連接起來，構成一個封閉多邊，多邊形的折點是發(fā)生的案件地點，多邊形所包含的區(qū)域即是嫌疑人的活動區(qū)域，多邊形中心區(qū)域有可能是犯罪嫌疑人的藏身地點，幫助辦案人員確定偵查范圍。此類分析，首先通過數(shù)據(jù)庫檢索符合條件的案發(fā)地址，保存在數(shù)組中，地址是案發(fā)地址的經緯度。但是數(shù)組中保存的地址經緯度并不是按照順序排列的，需要將這些地址按順序排列，將地址按順序連接，起始地址和最后一個地址相連，便形成了一個閉合區(qū)域，用BRUSH控件將閉合區(qū)域刷成紅色半透明樣式。區(qū)域分布分析結果如圖5所示。

圖5 區(qū)域分布分析結果顯示

2.5.2 嫌疑人逃跑方式

嫌疑人作案后的逃跑方式是案件偵查的一個重點。嫌疑人作案后步行、騎自行車、乘車或者先步行后乘車逃跑，獲取關鍵信息對偵查人員非常重要。如確定嫌疑人乘車逃跑，可以通過監(jiān)控獲取這段時間內符合條件的車輛信息，然后進一步偵查。逃跑方式分析主要依據(jù)各種逃跑方式的速度不同判斷。功能實現(xiàn)和結果分析如圖6所示。

2.5.3 分析結論及案件匯報PPT的生成

分析結論模塊的功能可幫助勘查人員全面而有條理地進行匯報。分析結論功能界面如圖7所示。生成匯報PPT時，只需要選擇要生成的案件，點擊生成即可，如圖8所示。

2.5.4 案件專題圖文信息

案件圖文信息包括嫌疑人基本情況、案件基本情況、嫌疑照片及案發(fā)地點四部分信息，輸入案件編號，點擊生成即可生成圖文信息。案件圖文信息主要以最簡便的方式讓幫助協(xié)查的單位快速了解案情和犯罪嫌疑人情況，以便及時作出正確部署。具體如圖9所示。

圖6 逃跑方式分析

圖7 分析結論

圖8 生成匯報PPT

圖9 案件專題圖文信息輸出

3 結語

(1) 基于PGIS及三維實景圖像的案件現(xiàn)場輔助分析系統(tǒng)，主要表達案發(fā)地點、周邊地理與環(huán)境狀況、人員狀況，以及與案件相關的其他必要信息，將傳統(tǒng)的案件分析匯報集成化、系統(tǒng)化、三維實景化，構建人機交互方式的多媒體材料高效編輯與整理入庫模塊， 以幫助現(xiàn)場勘查部門客觀全面記錄、分析、判斷現(xiàn)場，并從中獲得所需要的測量數(shù)據(jù)。永久性保存復雜的第一現(xiàn)場，為現(xiàn)場復查提供形象化的工具。利用軟件比較精確地測量任意空間的距離，為偵查人員有效分析現(xiàn)場提供條件，在較短的時間內重建現(xiàn)場，為案件分析、領導決策、專家遠程會診提供及時和真實的現(xiàn)場實景資料，對復雜案件現(xiàn)場中由于干擾因素引起的疏忽或由于現(xiàn)場撤銷造成的數(shù)據(jù)丟失起到補救測量作用。

(2) 該系統(tǒng)在現(xiàn)場內容之間自由鏈接、互動，全面反映現(xiàn)場，基于PGIS，自由嵌入視頻和音頻，直觀了解現(xiàn)場。實現(xiàn)數(shù)碼影像資料的融合、拼接、縫合技術，解決三維實景與平面圖、地理信息服務的同步確認。同時可結合新舊線索全面分析測量現(xiàn)場，在此基礎上可進一步實現(xiàn)應用計算機人工智能對刑事現(xiàn)場勘查所掌握信息進行輔助推斷、劇情模式、時間軸模式等方式展現(xiàn)線索和物證等案情演繹研究。

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(責任編輯 陳小明)

2016年中國人民公安大學刑事科學技術學院學科建設項目資助；上海市刑事科學技術研究院現(xiàn)場物證重點實驗室開放課題資助。

高樹輝(1971—)，女，內蒙古包頭人，教授，博士。研究方向為刑事科學技術教學和研究。

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