增強現實技術在現場勘查中的應用探討

刁小飛,張　明

(中國刑事警察學院，遼寧 沈陽　110035)

隨著社會主義現代化進程的不斷加快，公眾對公安工作提出了更高的要求，提高辦案效率，提高辦案質量，提高辦案水平，是公安工作獲得民眾支持的必經之路。目前，在偵查實踐中，大案要案的破獲率很高，但是在證據的收集和案件的破獲效率等方面還存在著可以改善的問題。當前，增強現實技術已經成為研究的熱點，其發展于虛擬現實技術，又是對虛擬現實技術的突破與發展，能更好的實現人的沉浸感與交互性。增強現實技術以其獨特的功能和作用，在現場的保護、證據的提取分析、犯罪現場重建等方面都是可以大有作為。

1　增強現實技術概述

1.1　增強現實技術的概念

增強現實(Augmented Reality，以下簡稱AR)技術是一種將虛擬與現實結合的技術。通過對真實物體的識別來生成當前任務所需的虛擬信息，并顯示在真實世界的特定位置，支持用戶與其交互，實現對現實的“增強”。它是一種通過將計算機產生的圖形、文字注釋等虛擬信息有機的融合到使用者所看到的真實世界景象中,對人的視覺系統進行景象增強或擴張的技術。增強現實技術以現實世界為載體，借助于數字技術在現實世界中疊加虛擬景象，能夠幫助用戶更好的探索現實世界并與之交互[1]。

1.2　增強現實技術的應用原理

AR技術的現實應用是由多種操作技術和設備共同完成，如成像設備、跟蹤技術、定位技術和交互技術等。其基本的步驟主要包括(1)由成像設備進行真實場景的信息采集，如攝影和錄像；(2)根據跟蹤定位技術進行數據分析；(3)生成虛擬景象；(4)合成視頻或直接顯示[2]。

如圖1所示，真實場景是AR技術實現的基礎。首先，通過成像設備(攝影或錄像)對真實場景信息的采集輸入；第二步是應用視頻檢測技術、GPS、陀螺儀等技術進行定位，其中視頻檢測技術是AR系統中最常見的精準定位方法；第三步是系統在平面上繪制虛擬物體，進行渲染，疊加到現實場景中，最后通過顯示器進行展示。

圖1

2　增強現實技術在現場勘查工作中的應用可行性分析

增強現實技術在現場勘查工作中功能的發揮主要依賴三個方面，第一，是技術本身。AR技術的成熟是其運用到各個領域的基礎。第二，公安數據庫的建設。數據庫為AR技術的分析比對功能提供必要性條件。第三，偵查和技術人員主體作用的發揮。

2.1　增強現實技術成熟性分析

在勘查工作中，增強現實技術的實現，需要其自身系統技術起到基礎性的作用。20世紀90年代，波音公司的Tom caudell和他的同事首次提出了“增強現實”，將其應用于機械的拆卸過程。之后增強現實技術開始被廣泛的應用到各領域，如教育、醫療、軍事、建筑、娛樂、旅游等。AR技術的應用取決于成像技術、跟蹤與定位技術和交互技術這三大技術。相應的，增強現實系統的正常工作，需要三個組件：頭戴式顯示器、跟蹤系統、移動計算能力。目前常用的增強現實系統組成形式有Monitor-Based增強現實系統、光學透視式和視頻透視式增強現實系統。

同時，增強現實技術也是一種新的信息呈現范式，將數據信息投射到真實的物體和環境中，人們就能通過AR同時處理數字和物理信息，無須再對兩種信息進行轉換。相比以往的工作方法，AR技術大大提升了我們吸收信息、決策和執行的速度和效率。以汽車搭載的AR設備為例，以往使用GPS導航時，需要駕駛者實時注意屏幕上的地圖，然后思考在現實的道路上"按圖索驥"。駕駛者的注意力必須在屏幕和路面上來回切換，并在腦海里建立聯系。AR顯示設備，直接將導航畫面疊加到實際路面上，這大大減少了頭腦處理信息的負擔，避免注意力的分散，將駕駛危險降到最低。經過二十多年的研究，AR技術能力不斷提升，客戶體驗不斷優化，在各領域的應用更加具有契合度。

2.2　公安數據庫建設的逐漸完善

在現場勘查工作中，痕跡物證的比對鑒別需要發揮公安數據庫的作用。AR系統需要和數據庫進行連接，才可以做到數據的實時調取與分析。在大數據時代，我國公安工作更加重視數據庫的建設，目前有比較完善的全國人口基本信息資源庫、全國在逃人員信息資源庫等八大數據庫；還有指紋數據庫、DNA數據庫，鞋底花紋數據庫等比較完善的物證信息庫；在各行業的自建數據庫，公安在特殊情況下也有權限進行查詢，如阿里巴巴集團的數據庫、銀行數據庫、電信集團的數據庫等等。面對特殊的犯罪形勢，公安工作對數據庫建設的重視程度與日俱增，我國的數據庫建設將會越來越完善。

AR技術在偵查工作的應用過程中，需要和各大數據庫進行聯網，以便實時檢索所需要的信息。例如，在犯罪現場發現一枚指紋，通過AR設備進行掃描之后，系統需要自動連接到指紋數據庫進行檢索，之后進行有關這枚指紋的各項信息的展示，整個過程高效便捷。AR技術具有交互的功能，當對特定的物體進行鑒別時，會自動生成虛擬交互界面，然后由操作人員進行指令性操作，以查詢相關信息。數據庫的建設愈加完善，為AR技術的應用提供了可能性。在此基礎上，偵查人員將可以做到更快的破大案，更準的辦好案。

2.3　偵查技術人員辦案能力的可提升性

考慮到AR裝備的成本以及數據信息的保密要求，AR設備的運用只能由具有現場勘查權的偵查和技術人員使用。我國的偵查人員一般具有較高的偵查水平，了解現場勘查的要點所在，能對現場做到全局把握。但是，偵查人員由于專業局限，對于技術方面的知識知之不多，只能等技術人員做完鑒定之后才能獲得準確的相關信息，時間上的延遲，就有可能導致最佳辦案時機的喪失。而AR技術則可以提高偵查人員的技術分析能力。技術人員能夠根據AR技術提供的信息線索，快速的鑒定比對出最準確的結果。借助于AR技術，偵查人員可以快速的獲得現場痕跡物證的信息，而不必過分依賴技術人員那里的信息，就可以及時部署下一步的工作方案，大大提升偵查人員辦案能力，抓住破案時機，提高破案速度。

3　增強現實技術在現場勘查實踐領域中的應用[3-4]

3.1　立體現場保護，永久現場保存

對于案發現場的保護，要求及時迅速，任何情況都可能導致現場物證、痕跡的變動或者毀滅，影響偵查的工作進程與效率。AR技術在現場保護方面具有獨特的作用。首先，AR技術注重細節的刻畫，體現在立體繪制現場環境、構建虛擬標記、3D對象。走進犯罪現場，技術人員應用AR技術，依托于跟蹤定位技術，可以快速的對周圍環境進行掃描繪制3D現場圖，而且可以對特殊的痕跡物證構建虛擬的標記，以提示哪些需要注意 。

其次，AR技術具有永久保存犯罪現場的特殊作用。AR技術借助于設備當然具有保存的功能，通過掃描獲得的疊加虛擬景象的場景，可以作為電子數據進行保存。最獨特的地方在于，它可以實現立體現場的永久保存，無論幾天、幾月還是幾年后，漫長的調查進度中，相關人員可以再次沉浸到最初的案發現場，同樣也意味著，在案件審理過程中，所繪制的犯罪現場還將可能被用作證據。

3.2　提高鑒定比對能力，提升偵查效率

在刑事案件中，痕跡物證是獲得偵查線索、破獲案件的關鍵。首先，在偵查人員方面，偵查人員應用AR技術，在進入現場后，對現場環境存在的痕跡物證進行精細的、多角度的掃描，然后AR技術自動在系統數據庫中直接進行匹配檢索，得出具體的數據參數，顯示在偵查人員眼前。

AR技術可以在裸眼畫面上投放數字信息，實現虛擬與現實的"無縫"對接。例如，在故意殺人案件中，偵查人員借助AR設備掃描現場留下的指紋，就可以根據指紋特征自動在指紋數據庫中進行檢索，以匹配到最可能的犯罪嫌疑人并進行展示其信息。在盜竊案件中，掃描到撬壓痕跡，即可根據撬壓形成的痕跡分析出使用的作案工具，并顯現在偵查人員面前。某種程度上來說，借助于AR技術，偵查人員具有“看到即可知道”的能力。

3.3　輔助犯罪現場重建和偵查實驗

犯罪現場重建是基于對現場中的痕跡物證的狀態、位置及其相互關系的觀察分析和利用實驗室檢驗結論，合乎邏輯的重構案件發生的內容及其經過。AR技術在犯罪現場重建方面的優勢主要體現在兩個方面：首先，AR技術的應用可以逐步實現“無紙化重建”。在現場勘查過程中，會根據不同的痕跡物證制作不同的證據材料，如文字材料，圖片材料或者視頻材料。在辦理案件的過程中，可能會因為某種原因導致案件材料的丟失或毀壞，而導致無法進行重建。AR技術則在這方面通過3D建模，構建虛擬標記，繪制現場環境等措施擺脫實體證據材料的束縛，因為AR技術具有分析處理、交互的功能，對于現場的證據材料的分析處理即可作為重建的依據。因此，借助于AR技術，現場重建并不必然需要那些證據的實體形式。當然，文字、圖像、錄像等材料在證明犯罪方面發揮重要作用。

其次，AR技術能夠輔助偵查實驗。偵查實驗是偵查人員為了驗證某一現象或者某一事實是否存在，或者在某種條件下能否發生，怎樣發生，將該事實或者現象在一定條件下重新再現的一種偵查措施。AR技術具有將虛擬景象疊加到現實場景的功能，可以進行立體呈現和交互。在偵查實驗中，使用AR技術構建出3D虛擬景象，設定其他條件，就可以通過多次實驗以驗證事實發生的可能性或者事實是如何發生的。

3.4　信息實時共享，實現多警參與、快速反應

為了提升案件的偵破效率，往往需要多警種進行合作。AR技術具有信息共享功能，最先進入現場的偵查人員在犯罪現場能夠實時的將繪制出的現場圖和數據材料進行遠程傳輸，以便相關的調查人員進入現場，從而實現了不同警種之間的合作與交流。AR技術的信息實時共享一方面能很好地使現場勘查工作做到有條不紊，避免不必要的現場破壞。另一方面，面對小案多發的態勢，AR技術的信息的實時共享能夠使警力得到合理的調度，提高破案速度和效益。

對于一些案件來說，時間往往是破案的關鍵。多警參與、快速反應能很大程度上提高案件偵破速度，但是需要建立在信息能夠及時共享的基礎上。針對多發性侵財犯罪中的入室盜竊案件，AR技術能夠迅速地繪制出3D現場圖，并進行現場的足跡、指紋等痕跡的數據分析，然后將信息及時共享給網偵、視偵、治安等部門，實現快速反應和完善證據鏈，從而實現破獲案件并深挖犯罪。

4　增強現實技術在現場勘查中應用時需要注意的問題

4.1　偵查人員借用AR技術在進行數據的采集分析時不應以破壞證據的原始狀態為代價

證據的原始狀態，包括證據的位置和形態。AR技術在現場勘查中的作用定位問題首先需要說明。借助于AR技術的現場勘查大致分兩個步驟：首先是AR設備掃描現場，獲取盡可能多的數據；第二步是技術人員進行痕跡物證的提取分析。第一步的作用主要是服務于偵查人員和技術人員，使偵查人員有更多的依據盡快實施下一步偵查策略，使技術人員有更高的效率作出鑒定報告。真正需要證實犯罪的還是第二步的技術人員的鑒定分析結論。

4.2　使用AR設備在掃描現場時要做到細致、全面

現場勘查工作的基本要求就是全面細致，不能放過任何一個細節。同樣，AR技術的應用也需要做到如此。AR技術作為輔助現場勘查的一種技術手段，對現場的多角度全方位的掃描是進犯罪行現場再次沉浸回顧的基礎。另外，也是標記具體痕跡物證、渲染虛擬景象的要求。

4.3　通過AR技術所獲得的數據的證據力問題

基于目前AR技術的數據計算分析的準確性考慮，由其獲得的數據的證據力還有待進一步的討論。我國刑事訴訟法規定了八種證據形式，AR技術的分析結論的的科學性與準確性已經能否作為證據還需要進一步的去研究論證。作為一種勘查技術手段，AR技術對現場痕跡物證的分析數據為偵查人員提供了偵查線索，便于盡快實施下一步偵查策略，提高偵查效率。

5　結束語

增強現實技術還處于不斷地研究進步中，其功能將會不斷得到升級。目前AR技術雖然依然存在著一些缺點需要改進，比如定位不夠精確、數據傳輸速度慢等缺點。但是，AR技術的獨特功能彰示著其具有很大的潛力，若其能應用到現場勘查中，將極大地提高現場勘查能力，提高破案效率。