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犯罪现场三维重建

供稿人:潘宏  供稿时间:2016-11-24   关键字:犯罪现场重建  三维  点云  

传统的犯罪现场重建主要通过现场笔录、现场图和现场照片等方式来保存和描述现场信息,缺少三维空间信息,使侦查人员缺乏对犯罪现场的直观认识,容易受主观因素的影响,给案情分析和案件侦破带来困难。因此,如何有效地对犯罪现场进行全面客观、形象直观地重建已成为刑事科学技术的一个重要研究课题。随着虚拟现实技术的不断发展和广泛应用,利用计算机对犯罪现场进行三维重建成为现场重建的一条有效途径,并逐渐受到国内外学者的关注。

点云(point cloud)是指透过3D扫描器所取得之资料型式。扫描资料以点的型式记录,每一个点包含有三维座标,有些可能含有色彩资讯(R,G,B)或物体反射面强度。这一技术在工业检测、文物保护、刑侦医疗等领域也正在得到越来越广泛的应用。

我国在相关领域已有发明专利申请:

申请号为CN201510266373.8的中国发明专利“一种基于立体视觉的犯罪现场重构装置及方法”,申请于2015年5月22日,目前已经实质审查生效。其方法是通过数码相机进行全景球面拍摄,所得图片实时传送至上位机,在上位机内对获取的图片进行图片匹配算法,利用SIFT特征检测和匹配,并用光束平 差法进行处理,经过光束平差法标定出相机参数后,计算出每个特征点的三维信息,利用三维重构算法对每个特征点三维信息,生成密集点云,再对密集点云三角化等处理生成点云模型,重建现场图像。其中,所述图片匹配算法是利用SIFT特征检测和匹配算法,利用尺度不变特征变换的特性,提取每个图片中的关键点,再通过比测试的方法测试两两图像对特征的相似度进行匹配。所述三维重构算法是PMVS和CMVS算法,通过PMVS和CMVS加密算法生成密集点云,利用立体匹配得到的匹配点,根据空间坐标系和摄像机坐标系之间的关系,通过一个光束平差法来得到二维点反投影到空间中的三维坐标,大量的匹配点最终会得到三维点云模型;所述的PMVS算法是基于块扩展,所述的CMVS算法是对计算出的稀疏点云加密。所述光束平差法是基于SIFT特征匹配得到的像素点对应关系迭代地运行一个由运动到结构的SFM步骤计算相机参数,迭代优化估计相机参数和空间三维点坐标。工作过程大致如下:数码相机安装在360度全景云台上,利用数码相机根据需要拍摄犯罪现场任意方向的场景,并对某些特殊部位拍摄多幅图片以用于精密重构,获取的图片信息通过USB数 据线传输给上位机,在上位机中利用SIFT特征检测和匹配对图片信息进行处理,并用光束平差法再进行处理,经过光束平差法标定出相机参数后,计算出每个特征点的三维信息,利用三维重构算法对每个特征点三维信息,生成密集点云,再对密集点云三角化等处理生成点云模型,重建现场图像。另外,可控制全景云台的旋转速度等参数来控制基线选取的大小。

目前已有的相关软件平台有:

InfiPoints点云处理平台

其针对刑侦工作提出一系列解决方案。用户无需使用多种工具,在同一平台即可完成所有处理工作。InfiPoints支持导入市场主流的三维激光扫描仪格式,并能导出dwg、dxf格式到AutoCad,而且支持导出iges、step、catia等市场主流的CAD格式。

可以实现侦查现场数据备份:通过三维激光扫描仪采集犯罪现场数据,收集现场的物理特征及痕迹,血迹,弹孔等,扫描完成后,整个现场会调入到电脑中进行存档,可以让研究人员对具体的信息加以分析,重现犯罪过程及犯罪现场的证据。甚至可以在法庭上作为证词出现。在分析串并案中起到非常重要的作用。

可以实现犯罪现场全貌草图获取:通过三维激光扫描仪获取现场整个点云数据,通过截取需求平面,快速获得现场的2维截面图,在几分钟内获取现场平面布置图,具有操作简单,处理快速、数据精准等特点,方便现场快速处理数据、临场指挥等用途。

可以实现交通事故调查:利用三维激光扫描仪对事故现场的三维扫描图像进行分析研究,通过现场扫描图像采集事故现场数据。由于现场三维扫描所需的时间短,现场所有的信息可以记录在扫描的图像上,对事故现场勘查有着重要的作用。交通事故现场扫描步骤:1.进行现场扫描生成点云图;2.多站点云拼接;3.噪点去除4.是进行三维建模。

Z+F IMAGER地面三维激光扫描系统

实现交通事故现场扫描文件存档及交通管理:通过三维激光扫描记录车体变形、刹车痕迹等信息,为事故现场重现、事故原因分析以及事故责任认定提供详细准确的数据,便于事故现场快速恢复交通,防止交通拥堵。IMAGER 5010系统不受天气条件限制,非常适合对铁路、公路、隧道、桥梁等特殊地段进行三维激光扫描。在profiler模式下,使用动态激光扫描,通过连接GPS等辅助设备,可以将激光扫描仪放置在移动平台上对大场景目标环境进行快速三维扫描。

可以实现法理鉴定:在法理鉴定领域Z+F的IMAGER 5010系统同样有着切实有效的应用,它能对犯罪现场进行快速、完整、精确的扫描,然后作为文件进行存档,为以后调查、研究、取证提供最真实有力的资料。使用Z+F的点云数据后处理软件包,可对扫描所得的数据进行三维建模、着色等处理,重建犯罪现场,模拟犯罪过程动画,再现子弹弹道,从而验证口供的可信度,确定犯罪嫌疑人的体貌特征,为案件的侦破提供宝贵的线索,并为法院的审讯宣判提供确凿的证据。应用范围包括犯罪现场、灾区和危险地区等。 

参考文献

1、三维激光扫描技术在刑侦方面的应用

http://24maker.com/forum.php?mod=viewthread&action=printable&tid=13697

2、Z+F IMAGER地面三维激光扫描系统

http://www.tecdawn.com/cpzsshow.asp?daohang=1&jibie=ziyeshow&id=31

3、一种基于立体视觉的犯罪现场重构装置及方法 CN201510266373.8

 



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