面向視頻偵查的可視化平臺(tái)研究

廖廣軍， 謝德金

(1.廣東警官學(xué)院刑事技術(shù)系, 廣東廣州 510320; 2.廣州市公安局, 廣東廣州 510000)

面向視頻偵查的可視化平臺(tái)研究

廖廣軍1， 謝德金2

(1.廣東警官學(xué)院刑事技術(shù)系, 廣東廣州 510320; 2.廣州市公安局, 廣東廣州 510000)

視頻偵查與現(xiàn)場(chǎng)勘查是發(fā)現(xiàn)線索、收集證據(jù)的重要手段，如何有效融合視頻偵查與現(xiàn)場(chǎng)勘查資源是我們面臨的重要課題。以構(gòu)建面向視頻偵查的可視化平臺(tái)為研究目標(biāo)，充分運(yùn)用KML、Sketchup等技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻資源信息管理，以虛擬仿真技術(shù)整合現(xiàn)場(chǎng)勘查資源，并借助Google Earth軟件實(shí)現(xiàn)視頻偵查資源和現(xiàn)場(chǎng)勘查資源的可視化展示，最后通過(guò)案例仿真可視化平臺(tái)的應(yīng)用效果，驗(yàn)證了方案的可行性。

視頻偵查； 現(xiàn)場(chǎng)勘查； 虛擬仿真； 可視化平臺(tái)

0 引言

隨著平安城市的建設(shè)和金盾工程的推進(jìn)，在公共安全領(lǐng)域，圍繞視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用得到推廣。從技戰(zhàn)法及應(yīng)用技術(shù)方面來(lái)看，研究方向大致可分為以下幾方面：一是以時(shí)空鎖定為代表的各類視頻偵查技戰(zhàn)法的研究[1]；二是以模糊人像、車牌處理為代表的模糊圖像處理技術(shù)[2]；三是以大數(shù)據(jù)理論為依托的海量視頻圖像的信息處理與挖掘[3,4]；及以殘損視頻提取、分析為代表的一些交叉領(lǐng)域的研究[5]。從視頻資源的組織管理來(lái)看，逐漸形成以PGIS(警用地理信息系統(tǒng))為平臺(tái)的視頻資源的整合管理與有效應(yīng)用[6]。隨著新修訂《刑事訴訟法》的頒布與實(shí)施，現(xiàn)場(chǎng)勘查在現(xiàn)場(chǎng)記錄、物證收集等方面愈加重要?，F(xiàn)場(chǎng)勘查系統(tǒng)的啟用與推行，基本解決了現(xiàn)場(chǎng)與物證信息的記錄與管理問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)勘查新機(jī)制逐漸從制度上保障了現(xiàn)場(chǎng)勘查質(zhì)量。

但是，從視頻資源的組織管理來(lái)看，更關(guān)注以PGIS為基礎(chǔ)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)GPIS平臺(tái)上多級(jí)別(省、市、區(qū))視頻資源的有效利用。區(qū)縣刑事技術(shù)部門(mén)，多以利用指紋、足跡、DNA等技術(shù)進(jìn)行串并案和現(xiàn)場(chǎng)記錄。而面向基層一線民警的視頻資源管理手段研究相對(duì)較少，視頻資源和現(xiàn)場(chǎng)勘查資源有效整合為案件研判提供支撐更是亟待解決的問(wèn)題。為此，本文提出以Google Earth軟件為基礎(chǔ)平臺(tái)，融合視頻偵查資源和現(xiàn)場(chǎng)勘查資源相關(guān)要素，構(gòu)建面向個(gè)案研判和小區(qū)域要素管理的可視化平臺(tái)的方案，并通過(guò)案例仿真，真實(shí)、直觀地反應(yīng)出平臺(tái)的應(yīng)用效果。

1 現(xiàn)狀分析

如前所述，面向視頻偵查的技戰(zhàn)法應(yīng)用研究方向得到了長(zhǎng)足發(fā)展，以PGIS為基礎(chǔ)平臺(tái)的資源有效管理也受到極大關(guān)注。但是，基層派出所偵辦隊(duì)、管片民警難以獲取資源，大要案件分析研判資源難以有效整合、展示的實(shí)際問(wèn)題依然存在。

從視頻終端的建設(shè)和管理方式看，可以將其分為三類：一類監(jiān)控點(diǎn)是覆蓋省、市黨政機(jī)關(guān)及主干道等公共復(fù)雜區(qū)域攝像機(jī)的點(diǎn)位；二類監(jiān)控點(diǎn)，是覆蓋重點(diǎn)單位、人員聚集地、人員密集區(qū)、案件多發(fā)地段攝像機(jī)的點(diǎn)位；三類監(jiān)控點(diǎn)也是社會(huì)資源圖像監(jiān)控點(diǎn)，是一、二類未覆蓋的黨政機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位內(nèi)部和居民小區(qū)的攝像機(jī)點(diǎn)位。

目前，從視頻終端資源管理來(lái)看，對(duì)于一類視頻終端通過(guò)視頻專網(wǎng)，或集成到PGIS平臺(tái)，基本實(shí)現(xiàn)信息化手段管理；對(duì)于二類視頻終端有條件的地、市已通過(guò)視頻專網(wǎng)等形式基本實(shí)現(xiàn)了信息化管理；對(duì)于其余二類視頻終端和三類視頻終端相關(guān)位置信息和運(yùn)行狀態(tài)基本以Word、Excel等文檔形式或民警個(gè)人記憶管理為主。因此，視頻終端資源管理至少存在兩個(gè)問(wèn)題：一是PGIS或視頻專網(wǎng)多掌握在縣區(qū)級(jí)以上公安機(jī)關(guān)指揮中心或科技通訊部門(mén)，案件一般由刑偵部門(mén)或派出所負(fù)責(zé)流程及偵辦，部門(mén)間的條塊分割往往導(dǎo)致信息溝通不暢；二是對(duì)于發(fā)揮基礎(chǔ)數(shù)據(jù)作用的三類視頻終端，其基本的位置信息都缺乏信息化管理手段，導(dǎo)致信息嚴(yán)重滯后[7]。

從案件的視頻資源應(yīng)用看，涉及視頻監(jiān)控的案件，常用方式是按一定半徑或嫌疑人來(lái)去路線進(jìn)行軌跡跟蹤和時(shí)空鎖定，結(jié)合信息碰撞、圖像處理等手段進(jìn)行案件偵破工作。對(duì)于部分二類視頻終端和三類視頻終端缺乏必要的位置數(shù)據(jù)的信息化管理，偵查員往往需要走街串巷，逐戶查訪，獲取信息速度慢，重復(fù)勞動(dòng)多，且難以在案與案之間實(shí)現(xiàn)信息共享。

從大要案的分析、研判來(lái)看，目前大多數(shù)公安機(jī)關(guān)將視頻偵查部門(mén)和傳統(tǒng)刑事技術(shù)部門(mén)分開(kāi)，案件匯報(bào)、決策、部署時(shí)多以部門(mén)間的各自匯報(bào)為主，缺乏平臺(tái)整合視頻偵查與現(xiàn)場(chǎng)勘查資源，決策人員無(wú)法直觀、準(zhǔn)確地掌握這兩方面的信息，影響了對(duì)案件的研判與決策。

根據(jù)上述分析，體制、機(jī)制是制約信息交流、共享的重要原因，通過(guò)體制改革、機(jī)制創(chuàng)新、方法改進(jìn)，各地推行偵技合一、五偵合一等工作方法都取得了良好效果。但體制與機(jī)制的改變和創(chuàng)新，往往涉及多部門(mén)聯(lián)動(dòng)，需要多方配合，才能取得良好效果。本文提出以Google Earth軟件為基礎(chǔ)平臺(tái)，充分運(yùn)用KML、Sketchup等技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻資源信息管理，以虛擬仿真技術(shù)整合現(xiàn)場(chǎng)勘查資源，面向派出所偵辦隊(duì)、管片民警實(shí)現(xiàn)案件之間的信息共享，并對(duì)個(gè)案的研判提供分析、研判平臺(tái)。方案的有效實(shí)施將在以下幾個(gè)方面產(chǎn)生積極影響：

(1)嘗試解決了派出所偵辦隊(duì)、管片民警等基層一線人員信息管理難題；

(2)以Google Earth為基礎(chǔ)平臺(tái)，解決離線運(yùn)行問(wèn)題；

(3)以KML語(yǔ)言管理信息，解決數(shù)據(jù)離線打包、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)共享問(wèn)題；

(4)以Sketchup、虛擬仿真等技術(shù)為支撐，為大要案可視化研判提供方案和思路。

2 面向視頻偵查的可視化平臺(tái)

2.1 需求分析

視頻資源分布廣，種類多，其組織、管理及有效應(yīng)用是復(fù)雜的系統(tǒng)工程。目前其信息化管理以區(qū)縣以上的指揮中心或視頻辦公室以PGIS或視頻專網(wǎng)平臺(tái)管理為主。難以滿足基層一線辦案迫切需要。當(dāng)資源要素并不是特別龐大、復(fù)雜的情況(如一個(gè)村、一條街道的視頻資源)，通過(guò)一定技術(shù)手段有效的組織和管理，實(shí)現(xiàn)案件之間的信息共享，以及現(xiàn)場(chǎng)勘查資源的共享是十分必要的。通過(guò)調(diào)研，可視化平臺(tái)至少需要解決以下幾方面問(wèn)題：

(1)案件之間視頻資源共享，比如視頻終端位置，可以進(jìn)行信息同步與共享；

(2)視頻偵查中往往涉及對(duì)外圍環(huán)境評(píng)估，平臺(tái)能直觀展示案發(fā)地外圍環(huán)境；

(3)能夠及時(shí)查詢及調(diào)取案發(fā)地警用資源；

(4)中心現(xiàn)場(chǎng)需要合理展示；

(5)能夠直觀展示案件物證，供辦案人員分析、研判。

2.2 平臺(tái)架構(gòu)設(shè)想

可視化平臺(tái)需要綜合利用各類技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)視頻偵查資源和現(xiàn)場(chǎng)勘查資源的有效整合，統(tǒng)籌展示外圍現(xiàn)場(chǎng)和中心現(xiàn)場(chǎng)的目的，有效解決面向業(yè)務(wù)部門(mén)的信息孤島等問(wèn)題，其平臺(tái)架構(gòu)及功能如圖1所示。

圖1 平臺(tái)架構(gòu)及功能設(shè)計(jì)

2.3 視頻偵查資源整合

視頻偵查資源至少包括視頻攝像頭分布情況，案件周邊警用資源分布情況，案發(fā)地外圍現(xiàn)場(chǎng)情況，以及嫌疑人來(lái)去路線的軌跡及時(shí)空關(guān)系鎖定。可視化平臺(tái)能夠合理利用技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述資源的充分整合和高效應(yīng)用。從技術(shù)手段來(lái)說(shuō)，平臺(tái)主要依托Google Earth軟件，資源管理借助KML語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)，外圍現(xiàn)場(chǎng)展示利用SketchUp建模實(shí)現(xiàn)。

Google Earth是谷歌公司開(kāi)發(fā)的虛擬地球軟件，它將衛(wèi)星照片、航空照片和其他位置信息要素布置在一個(gè)三維地球模型上，用戶可通過(guò)客戶端軟件瀏覽圖片，也可通過(guò)模型加載等手段實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景展示。SketchUp是一款與Google Earth配套的簡(jiǎn)易3D建模軟件，通過(guò)對(duì)案發(fā)地建筑建模，并加載到Google Earth平臺(tái)實(shí)現(xiàn)外圍現(xiàn)場(chǎng)展示。KML語(yǔ)言是一種基于標(biāo)簽語(yǔ)法格式來(lái)描述地理標(biāo)注信息，并在地圖瀏覽器中展示地理數(shù)據(jù)的文件格式。視頻偵查工作中，利用KML語(yǔ)言至少可以實(shí)現(xiàn)：

(1) 指定圖標(biāo)或標(biāo)注來(lái)區(qū)分每個(gè)位置信息，達(dá)到分類、分層次地管理相關(guān)警務(wù)設(shè)備；

(2) 為特定種類的標(biāo)注定義顯示樣式，區(qū)分不同設(shè)備；

(3) 為每個(gè)視頻指定特定鏡頭視角，為案件研判提供技術(shù)支持；

(4) 為標(biāo)注指定基于HTML語(yǔ)法的描述，支持超鏈接和圖片顯示，為相應(yīng)位置存儲(chǔ)案件信息，梳理案件管理提供條件。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)勘查資源整合

現(xiàn)場(chǎng)勘查資源包括現(xiàn)場(chǎng)照片、筆錄、物證等信息，多以圖片或文字形式表現(xiàn)。傳統(tǒng)的資源整合手段，多通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)照片卷宗或現(xiàn)場(chǎng)勘查筆錄整合各類資源，主觀性強(qiáng)。結(jié)合可視化平臺(tái)的應(yīng)用，通過(guò)全幅相機(jī)配合魚(yú)眼鏡頭在現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)采集圖像數(shù)據(jù)，利用全景軟件制作現(xiàn)場(chǎng)各場(chǎng)景的全景圖像，并以虛擬漫游技術(shù)將全景圖像生成為虛擬空間，用戶通過(guò)交互手段實(shí)現(xiàn)虛擬三維場(chǎng)景的漫游，并通過(guò)熱點(diǎn)交互等手段實(shí)現(xiàn)物證的管理和展示，最后通過(guò)KML語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)與可視化平臺(tái)的整合[8]。

2.5 可視化功能模塊

可視化平臺(tái)是以Google Earth軟件平臺(tái)為基礎(chǔ)的，在此基礎(chǔ)上通過(guò)KML語(yǔ)言結(jié)合公安工作的實(shí)際應(yīng)用，重點(diǎn)完成查詢定位、設(shè)備管理、信息存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)測(cè)量、現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)外虛擬展示、物證虛擬管理等功能。

(1)查詢定位功能

以Google Earth平臺(tái)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)案件地點(diǎn)，設(shè)備信息，案件信息的查詢。例如通過(guò)案件地點(diǎn)的查詢，可以迅速定位到案發(fā)地點(diǎn)，可以讓辦案人員及時(shí)了解案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)及周邊環(huán)境的整體情況。

(2)設(shè)備管理功能

在平臺(tái)中，通過(guò)“添加地標(biāo)”等方式可以快速標(biāo)定設(shè)備在地圖中的位置，標(biāo)定的地理位置信息通過(guò)KML語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)據(jù)保存。基層部門(mén)通過(guò)日常走訪、維護(hù)等形式，可以最大限度建立本轄區(qū)內(nèi)的警務(wù)設(shè)備位置信息圖。

(3)信息存儲(chǔ)管理功能

基層部門(mén)面對(duì)盜竊、攔路搶劫等案件，多以串并案為主要偵查手段。利用該平臺(tái)，除了能夠通過(guò)傳統(tǒng)的嫌疑人遺留物證進(jìn)行串并案，還可通過(guò)地理位置的空間關(guān)系分析實(shí)現(xiàn)案件空間串并分析。

(4)數(shù)據(jù)測(cè)量功能

現(xiàn)場(chǎng)周邊的相對(duì)距離關(guān)系是視頻偵查中的重要內(nèi)容，利用Google Earth平臺(tái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量，可以避免現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的人、財(cái)、物的消耗，并極大的提高工作效率。

(5)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)外虛擬展示

現(xiàn)場(chǎng)外的虛擬展示主要是利用SketchUp軟件實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)外圍的簡(jiǎn)易建模，為偵查員提供現(xiàn)場(chǎng)外圍的直觀情況?，F(xiàn)場(chǎng)內(nèi)的虛擬展示，主要指利用基于圖像渲染技術(shù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的虛擬全景仿真，偵查員在虛擬現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)案件研判。

(6)物證的虛擬管理

現(xiàn)場(chǎng)物證是分析現(xiàn)場(chǎng)的重要內(nèi)容，手印、足跡形成的部位與方式都是現(xiàn)場(chǎng)分析、現(xiàn)場(chǎng)重建的重要信息支撐，通過(guò)交互熱點(diǎn)等技術(shù)，可將物證的圖像、視頻、鑒定意見(jiàn)等整合到虛擬環(huán)境。

3 可視化平臺(tái)仿真展示

為驗(yàn)證平臺(tái)的可行性，以某學(xué)院實(shí)訓(xùn)中心及周邊區(qū)域?yàn)槟M對(duì)象，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)仿真展示?，F(xiàn)場(chǎng)照片采集使用Canon EOS 5D Mark Ⅱ相機(jī)，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(chǔ)平臺(tái)使用Google Earth，主要編程語(yǔ)言為KML。

3.1 可視化基礎(chǔ)平臺(tái)

現(xiàn)場(chǎng)外部環(huán)境主要是周邊道路和建筑情況，使用SketchUp建模實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)模型導(dǎo)入接口，導(dǎo)入到Google Earth平臺(tái)中，是案發(fā)地的周邊的建筑分布情況與Google Earth平臺(tái)的相關(guān)信息得到整合。結(jié)合KML技術(shù)，實(shí)現(xiàn)視頻終端資源、警務(wù)設(shè)施等資源的有效組織和管理。實(shí)驗(yàn)區(qū)域(A區(qū))標(biāo)注如圖2所示，案發(fā)地外圍情況如圖3所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)區(qū)域標(biāo)注

圖3 案發(fā)地外圍情況

3.2 基于虛擬漫游的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境展示

現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境展示包括現(xiàn)場(chǎng)方位、現(xiàn)場(chǎng)概貌、現(xiàn)場(chǎng)重點(diǎn)部位和現(xiàn)場(chǎng)細(xì)目等方面的展示，現(xiàn)場(chǎng)細(xì)目多與物證信息聯(lián)系在一起。通過(guò)全景仿真等手段實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境展示，案情模擬分析，并利用熱點(diǎn)交互等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)案件物證展示。圖4為模擬案件虛擬展示情況，圖4(a)為配有現(xiàn)場(chǎng)指南針功能的現(xiàn)場(chǎng)方位展示，圖4(b)與圖4(c)為現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景的虛擬展示，圖4(d)為利用虛擬場(chǎng)景中的熱點(diǎn)交互功能實(shí)現(xiàn)物證圖片展示，圖4(e)為對(duì)現(xiàn)場(chǎng)彈道軌跡的虛擬仿真。

圖4 模擬案件虛擬展示情況

4.3 其他功能展示

可視化平臺(tái)還包括查詢、設(shè)備管理、信息存儲(chǔ)等功能，圖5～7分別對(duì)上述功能進(jìn)行展示。

圖5 設(shè)備管理及查詢

圖6 案件信息摘錄

圖7 勘查資源共享

4 結(jié)語(yǔ)

本文探討了利用基本軟件實(shí)現(xiàn)視頻偵查資源和現(xiàn)場(chǎng)勘查資源整合的方案，并且通過(guò)仿真案例驗(yàn)證了方案的可行性。該方案的有效實(shí)施能夠解決基層一線民警對(duì)于轄區(qū)內(nèi)資源管理的迫切需求，也為大、要案分析研判提供可視化平臺(tái)，且通過(guò)離線運(yùn)行、數(shù)據(jù)包加密、案件材料單獨(dú)打包等形式能夠?qū)崿F(xiàn)涉案資源和數(shù)據(jù)的保密與有效運(yùn)行。但全文僅僅進(jìn)行了模擬仿真，下一步可考慮在城中村、封閉小區(qū)等特定區(qū)域進(jìn)行試運(yùn)行。

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(責(zé)任編輯 于瑞華)

廣東省教育廳特色創(chuàng)新項(xiàng)目(2015KTSCX096), 廣東省優(yōu)秀青年教師培養(yǎng)計(jì)劃及廣東警官學(xué)院教師創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計(jì)劃項(xiàng)目(2015JSTD03)。

廖廣軍(1981—)，男，四川人，博士，副教授。研究方向?yàn)橐暵?tīng)數(shù)據(jù)應(yīng)用、現(xiàn)場(chǎng)可視化仿真等。

D918.2