視頻分析技術在火災調查中的應用

劉興華

(廣東省消防總隊，廣東 廣州　510640)

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視頻分析技術在火災調查中的應用

劉興華

(廣東省消防總隊，廣東 廣州510640)

在火災調查工作中，根據火災現場視頻早期出現的光線、火焰、速度變化等起火特征，通過不同的視頻分析方法，分析火災的起火過程和機理，可為準確判斷火災起火部位、起火點，認定起火原因，揭示火災真相提供客觀公正的依據。

火災視頻；視頻分析；火災調查

視頻監控的普及、社會安全技術防范工程建設的不斷推進和信息化、數字化時代的到來，使整個城市和群眾的活動軌跡都納入了大數據監控范圍，火災現場監控提供的時間、空間信息以及附帶的其他信息如人、車、物的信息，通過科學方法系統分析可以直接或者間接對火災調查提供幫助。

1　火災調查視頻監控分析的重要性

視頻泛指將一系列靜態影像以電信號的方式加以捕捉、記錄、處理、儲存、傳送與重現的各種技術。火災現場中，一般而言，視頻監控離起火點越近，其記錄相關參數越多，在具體的實踐中提供給調查人員的有用信息就越直接和豐富。然而，簡單的提取視頻不加分析，不一定能有效對火災調查提供幫助。比如當火災視頻連續的圖像變化每秒超過24幀畫面以上，人眼無法辨別單幅的靜態畫面，無法觀察到肉眼觀察不到的信息。另外，就算監控直接拍攝到了起火的全過程，但由于距離、物品遮擋、起火速度、拍攝清晰度等原因，也未必能準確分析起火部位、起火點，有時甚至還會出現誤判。因此，針對火災視頻早期出現的光線、火焰、速度等變化特征，采用科學的視頻分析方法，分析起火的過程和機理，才能有效為火災調查提供幫助。

一個經驗豐富的火災視頻分析人員能充分挖掘視頻中的有用信息，有時是幾幀大小的圖像，有時是在模糊的視頻中發現火災中關鍵的特征，有時是在看似沒有關聯的畫面上經過分析比對找到調查起火原因的關鍵因素。這些專業技術的展現無不體現火災調查人員結合火災現場調查和火災的發生發展蔓延規律對視頻圖像的充分認識，是火災調查專業性的體現。

2　火災現場視頻分析方法和應用

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量。在一段視頻中，一般每一秒都可以提取出標準數量的畫面，即24、25或者30幀不等。在火災快速發生發展的爆炸現場、縱火現場、火源移動現場以及用肉眼難以分辨初期起火物質快速發展現場，采用幀頻分析法，可以發現火災從小到大逐步蔓延擴大的特征，為分析起火原因提供強有力的支撐。

2009年9月30日5時43分，東莞市某大酒樓廚房發生燃油泄漏爆炸事故，造成5人死亡，廚房內視頻監控正好記錄了油品從泄漏到起火的全過程。通過將1秒內的視頻采用幀頻分析法分解，清晰地發現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秒鐘以內現場已經全部是明火，則無法準確分辨起火點和引火源的位置(如圖1)。

圖1　監控視頻前后1秒鐘內的對比

2.2特征分析法

火災的發生發展，必定伴隨發煙、發光的過程，根據從初期到發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。根據一個起火場所監控拍攝的光照強度的變化、煙氣流動速度快慢，可以反推起火物質的種類，為起火原因調查提供幫助。

圖2監控拍攝的起火過程快速而猛烈，在1幀畫面(1/25秒)內，火災摧毀了建筑卷簾門，火光充滿整個空間，為可燃氣體充滿受限空間后達到爆炸濃度極限范圍，遇火源發生爆炸。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，產生大量不完全燃燒產物，為明火起火特征。圖4起火場所地面一片火海，旁邊站著的人還來不及躲避，火勢已經將其包圍，空間上方并未出現蔓延現象，為液體流淌燃燒特征。通過特征的分析，反推可燃物，可以為認定起火物質、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

幾何光學中，光線以直線傳播為基礎，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的分界面時，一部分反射、一部分折射。在現實火災現場中，由于監控視頻的客觀條件，并不一定能全部覆蓋起火區域，并記錄起火的整個發生發展過程，現場調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控資料。一個優秀的火災調查分析人員，往往可以通過火災初期火焰的光線傳播方向和強弱變化來準確判定起火點的方向，進而在大空間、復雜現場縮小勘驗范圍，判斷最初起火部位，提高工作效能。

2015年4月東莞A公司車間發生火災，波及相鄰B公司倉庫，現場僅有一個A公司門口外面的監控。由于B公司存儲貨物較多，火災發現較晚，從現場燃燒情況看，B公司燃燒比A公司更重，第一發現人發現火災時已經是A、B公司都已經起火。A公司門口的監控并沒有直接拍攝到起火過程，但調查人員結合現場，認真分析視頻后發現，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有力的證據(如圖5、6)。

2.4證據邏輯思維法

能否提取到有價值線索的監控視頻，并從中獲取對起火原因有價值的線索，需要長期從事火災調查人員的邏輯思維培養并結合不同現場的特征加以分析研究。看似雜亂無章的畫面，當畫面記錄的時間、空間、物品、人員活動、光線等與現場勘驗分析的起火原因聯系在一起的時候，往往是突破思維局限、打破僵局、指明方向的關鍵。

圖5　起火單位平面示意圖

圖6　A公司大門監控火光情況

2014年3月26日13時許，廣東揭陽某內衣作坊發生重大火災事故，造成12人死亡。現場勘驗起火部位位于一樓樓梯口附近，起火物質為制作內衣的海綿原材料。經過調查分析，現場排除電氣、吸煙、生活用火不慎的因素，不能排除放火或者其他明火點燃的因素。但由于事故沒有直接的目擊證人，現場監控沒有記錄起火過程僅對著一樓大門出入口，一時無法給火災調查提供幫助。但調查人員通過反復認真查看，發現起火2 min前，戶主的一名小女孩在起火建筑門口玩耍，其手中拿著一個類似打火機的物品在門口多次出入。結合現場勘驗懷疑的明火點燃特征，現場調查指揮員立即圍繞這一重大線索部署相關固定證據的工作，通過進一步偵查和固定證據，最終證實事故正是該小孩玩打火機導致。監控視頻記錄的小女孩手持打火機的畫面以及現場勘驗的結論，通過邏輯思維將兩者結合起來，創造性地打破了現場調查僵局，同時也體現和印證了視頻分析的重要作用。

2.5應當注意的問題

視頻分析中，由于監控設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情況有時會出現視覺的偏差，如視頻設備鏡頭采用廣角鏡頭、畫面變形、出現色差、信號增益等等，需要加以辨別分析，有時肉眼看到的并不是一個火災真實的反映，而是一個遠處火光的影子或者受到某種客觀條件的影響使光線發生變化的情況。這種現象必須要結合現場條件、可燃物種類等加以認真分析，不能過早下結論，避免出現誤判。

3　幾點建議

3.1我國火災調查領域中視頻分析的隊伍亟待加強。過去20多年我國火災調查隊伍中對火災現場痕跡體系、實驗驗證、調查詢問等調查方法已經研究得比較深入，但對新型的視頻分析領域及隊伍建設目前還處于相對空白狀態，基層調查人員對于視頻重視和技術分析有些地方還處于零狀態。公安機關對于刑事偵查，已經在實戰中逐步摸索出了一套較為完善的工作機制。因此，學習、借鑒該機制并應用于消防火災調查領域，尤其是建立火災案件的視頻專業隊伍、培養人才骨干，十分重要。

3.2視頻提取分析裝備、技術方法有待進一步提升。火災現場由于高溫、水漬破壞，監控儲存設備經常會被破壞，能否恢復、提取，是一個非常重要的環節。我國電子物證的科研機構和研究部門應當探索火場條件下，此類數據的保存恢復方式，所以有條件的省市應建立獨立的電子物證采集室，便于快速讀取和儲存。

3.3視頻的采集、運用還有待進一步加強規范。由于大部分調查人員對視頻的特性、采集方式、注意事項不了解，沒有接受過專門的培訓，導致火場中視頻采集了不會用、不會保留的現象較為普遍。有些甚至錯過了最佳采集時間，新的錄像對原有的進行了覆蓋，有些對介質保存不當，造成人為二次損壞，因此制定和規范火災現場的視頻采集和分析方法，可以更好地為調查提供服務。

3.4視頻分析的思維深度需進一步加強。視頻記錄的圖像是深入挖掘內部信息的重要資料，關鍵信息有時是隱性的，有時不關聯，如何提取、挖掘有價值線索，需要調查人員深度思考，反復觀察，結合現場進行剖析。必要時將視頻圖像與現場調查訪問情況、現場勘驗情況、物證信息、人員信息、網絡信息、通信信息、車輛信息等有機結合、關聯使用。那些非線性的、非常規的、創造性的思維，往往是打破僵局、突破案件的明燈。

火災調查采用現場和視頻相結合的調查分析方法，已經廣泛運用于調查實戰。總結經驗教訓，進一步提高、拓展視頻分析方法，對于驗證傳統的火災調查痕跡和物證鑒定結論、提高我國火災調查水平、研究火災發生發展蔓延規律，進而采取措施防控火災有著重要意義和作用。

[1] 金河龍.火災痕跡物證與原因認定[M].長春：吉林科學技術出版社，2005：480-490.

[2] 劉安成.視頻偵查學[M].北京：中國人民公安大學出版社，2012.

[3] 陳剛，續磊.視頻監控圖像偵查方法的研究[J].中國人民公安大學學報(社會科學版)，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.模擬畫像[M].北京：群眾出版社，2014.

(責任編輯、校對李蕾)

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，廣東韶關人，高級工程師。

●火災調查

X928.7

A

1008-2077(2016)04-0085-04