犯罪現場三維建模技術研究進展

孫赫遠

摘 要：隨著科技的不斷進步發展，警察在破案時可應用的科技技術也是越來越先進，犯罪現場的三維建模技術就是其中的一種，我們都知道，警察在破案的時候需要對犯罪現場都是要測量，勘測，記錄下現場的各種信息，方便保留，也可作為庭審的證據，而犯罪現場三維建模技術就能很好地再現犯罪現場。本文就犯罪現場三維建模技術展開研究，僅供參考。

關鍵詞：犯罪；三維建模

一、什么叫三維建模

1.1三維建模的重要性

科技的不斷進步，虛擬現實技術的發展迅速。虛擬現實技術主要就是利用計算機講現實生活重現在計算機里面的三維動態實景。隨著大量人員和資金的投入，公安信息技術的研究人員對這種發展迅猛的技術如何利用進行研究，主要就是在計算機上對犯罪現場進行還原，對于傳統的勘察不同的是，傳統勘察主要是勘察現場和提取物證還有對相關人員進行口頭問詢描述等等方法。這些方法都有共同的缺點就是工作比較繁瑣耗時耗力，往往拖慢破案的效率。新方法是將三維建模的設備到現場進行掃描，并在此基礎上進行測量，但這種方法本質上并不算的是三維建模重現技術，只能算的上是對與計算機視頻技術的延伸。但是國內目前的三維建模技術并不成熟，但對犯罪現場的三維模擬技術的需要卻很急切。在這方面國內目前是根據一些信息進行圖像渲染技術或者在根據信息構建一個警用模型。但這些方法較為復雜，公安現在需要一個能夠更加便捷的明了的系統，使那些非專業人員的警察也可以利用這套簡潔明了的系統進行勘察。建立的三維模擬重現犯罪現場的各種大大小小的物件，也可以使公安干警勘察周圍環境。這項技術可以有效的將工作的時間和對于人力的消耗都大大降低，但是這項技術并沒有成熟，還需要大量的研究人員進行研究實驗。

1.2三維建模的的有利處

三維建模所創建的犯罪虛擬現場是一種在計算機系統上體驗一次犯罪現場的感覺，利用計算機三維建模來所創建的虛擬的犯罪現場，里面包含著周圍的環境和人員的行為特征，讓調查人員有一種設身處地的感覺。在這種環境下調查人員可以更加客觀的對事實進行分析的調研。總的來說，三維建模所帶來的虛擬現實技術可以為調查人員帶來存在感、客觀性、人機的良好交互和一定的實踐性。如存在感是至調查人員可以在三維建模的虛擬現實中犯罪就像發生在面前一樣，觀察犯罪嫌疑人所犯得的罪行。在客觀性上，三維建模重構不能脫離犯罪現場的各種真實信息，這些信息也是三維建模重構的重要信息，信息來源于客觀存在的各種物證的特征痕跡。在人機交互性上面，計算機系統模擬犯罪嫌疑人的各種行為特征的同時也在模擬被害人的各種行為和反應，從而讓調查人員能更好的對案件進行系統的分析。

1.3三維建模的快速建模

三維建模是將需要建模的對象構建立體模型，然后利用各種軟件外加編程制作圖形顯示，然后對其進行必要的操作。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成幾何模型。在三維建模時，大部分由物理建模和運動建模還有幾何建模.在進行建模的時候，單單只是靜態模型是不夠的，必要的時候還需要動態模型，比如模型的形變和模型運動碰撞產生的形變，除此之外還需要對物體的重量、材料、產生的形變還有一些物體特性等.上述的都需要考慮進去優化建模.但是上述建模往往需要消耗大部分的時間，這和原本的需要產生了沖突，所以我們還需要一種快速的建模方法.傳統的建模方法時需要三維建模軟件進行手工操作，對于最龐大的廣大公安干警來說無疑是巨大的工作量，所以考慮到這些原因，使用opengl開發庫來實現快速建模，該引擎被廣泛認可的使用到游戲和三維虛擬現實中，喲組合先進的圖形渲染技術，能實現快速的三維建模，能夠大大的縮減前面所說的手工三維建模的時間.

1.4前期建立道具模型庫

在三維快速建立模型的時候，可以將犯罪現場經常遇見的物體建立模型庫.比如常見的家具或者刀具等一些常見的設備道具.這些模型的也可以進行大致的分類如家具模型、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.當完成建模的時候可以使用免費的OSG插件保存.然后將這些保存到數據庫中，在需要的時候可以快速的對這些已經建好的進行處理.。

1.5建立人物模型

在勘察犯罪現場時，公安干警在對周圍信息的采集會根據犯罪人員在犯罪現場留下來的痕跡進行推測，如身高、體重、性別等進行大致的推測.對整個案情的破解有著重要的作用.使用三維快速建模，利用現場勘察出來已知的信息建立三維人物模型.

1.6三維模型的應用

在三維虛擬現實的基礎技術研究的基礎上，考慮如何將三維快速建模的技術良好得應用到犯罪現場的建模中.當然，三維重建犯罪現場并不是一個簡單的工程，它所包含的技術非常廣泛，在不同的地域所研究的技術研究也不盡相同.在上述已經講述了如何建立模型庫，當完成這些模型庫的時候，接下來就是對應用框架進行使用分析.首先是建立良好的人機交互（Human–Machine Interaction）和常見的場景。利用OSG優秀的引擎技術如場景交互控制和回調機制實現虛擬犯罪現場的三維虛擬動態場景。為了還原真實的現場環境，在模型的位置存在偏差的時候，可以對偏差的場景進行修改，增強三維建模的還原度。在對犯罪現場進行分析的時候，也可以對視角進行修改，使公安干警可以更加直面的了解犯罪現場，使之在進行分析的時候不容易漏掉不注意的點。

二、三維建模技術的關鍵技術

2.1三維建模分析犯罪嫌疑人

在犯罪分析中，不單單只是現場進行三維建模重現，利用技術對嫌疑人的心理進行分析，還包括對犯罪嫌疑人的犯罪過程分析和被害人的在犯罪現場的的行為分析，還包括犯罪嫌疑人使用的器具進行分析。所以，在三維建模重現現場的時候對嫌疑人的各項特征分析是整個案情的關鍵點。在對嫌疑人的關鍵行為進行三維建模時，應該分析嫌疑人的主要各項特征，如外形身高體重等等。在建模的方法上大部分采用的是運動學和物理控制，還利用關鍵幀和動力學方法進行行為建模。通過一些關鍵性的行為，在使用計算完成中間的部分，使之整個行為建模更加豐富和飽滿，也更加有利于整個案件的突破。

2.2犯罪現場布局

三維快速建模中利用前面所說到的建模庫，便捷的通過一些操作和處理來對現場的一些環境進行還原布置。如在使用場景圖形的時候，為了更加直觀的進行表達，大多采取樹狀的數據結構。也更加符合大多數人的空間事物的排列，為了增強高效的渲染效果在不同物體的細節和層次上和盡量減少系統的負擔，可以借助OSG引擎進行投影剔除和隱藏面剔除。

三、總結

三維建模創建犯罪現場的虛擬現實對于案件的調查提供了便利，通過模型庫的創建和OSG引擎的幫組渲染，進行三維快速建模重新犯罪現場。可以說此項技術在未來一旦成熟運用，對于案件偵破更加省時省力，在三維建模里面通過不同的視角觀看犯罪現場，直白的將各個視角的場景提供給公安干警。犯罪現場三維建模技術完全可以滿足偵破案件的實際需求，在對技術進行研究的同時，一些不足之處就表現出來。如在重現犯罪現場的時候，對于建筑物的建模應該是二維草圖構建完成三維模型的分析和計算。但不能否認，此項技術對于提升案件的效率有著傳統方法不能比擬的效率。

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（作者單位：中國人民公安大學（團河校區））