面向视频侦查的可视化平台研究

廖广军， 谢德金

(1.广东警官学院刑事技术系, 广东广州 510320; 2.广州市公安局, 广东广州 510000)

面向视频侦查的可视化平台研究

廖广军1， 谢德金2

(1.广东警官学院刑事技术系, 广东广州 510320; 2.广州市公安局, 广东广州 510000)

视频侦查与现场勘查是发现线索、收集证据的重要手段，如何有效融合视频侦查与现场勘查资源是我们面临的重要课题。以构建面向视频侦查的可视化平台为研究目标，充分运用KML、Sketchup等技术实现视频资源信息管理，以虚拟仿真技术整合现场勘查资源，并借助Google Earth软件实现视频侦查资源和现场勘查资源的可视化展示，最后通过案例仿真可视化平台的应用效果，验证了方案的可行性。

视频侦查； 现场勘查； 虚拟仿真； 可视化平台

0 引言

随着平安城市的建设和金盾工程的推进，在公共安全领域，围绕视频监控系统的应用得到推广。从技战法及应用技术方面来看，研究方向大致可分为以下几方面：一是以时空锁定为代表的各类视频侦查技战法的研究[1]；二是以模糊人像、车牌处理为代表的模糊图像处理技术[2]；三是以大数据理论为依托的海量视频图像的信息处理与挖掘[3,4]；及以残损视频提取、分析为代表的一些交叉领域的研究[5]。从视频资源的组织管理来看，逐渐形成以PGIS(警用地理信息系统)为平台的视频资源的整合管理与有效应用[6]。随着新修订《刑事诉讼法》的颁布与实施，现场勘查在现场记录、物证收集等方面愈加重要。现场勘查系统的启用与推行，基本解决了现场与物证信息的记录与管理问题，现场勘查新机制逐渐从制度上保障了现场勘查质量。

但是，从视频资源的组织管理来看，更关注以PGIS为基础平台实现对GPIS平台上多级别(省、市、区)视频资源的有效利用。区县刑事技术部门，多以利用指纹、足迹、DNA等技术进行串并案和现场记录。而面向基层一线民警的视频资源管理手段研究相对较少，视频资源和现场勘查资源有效整合为案件研判提供支撑更是亟待解决的问题。为此，本文提出以Google Earth软件为基础平台，融合视频侦查资源和现场勘查资源相关要素，构建面向个案研判和小区域要素管理的可视化平台的方案，并通过案例仿真，真实、直观地反应出平台的应用效果。

1 现状分析

如前所述，面向视频侦查的技战法应用研究方向得到了长足发展，以PGIS为基础平台的资源有效管理也受到极大关注。但是，基层派出所侦办队、管片民警难以获取资源，大要案件分析研判资源难以有效整合、展示的实际问题依然存在。

从视频终端的建设和管理方式看，可以将其分为三类：一类监控点是覆盖省、市党政机关及主干道等公共复杂区域摄像机的点位；二类监控点，是覆盖重点单位、人员聚集地、人员密集区、案件多发地段摄像机的点位；三类监控点也是社会资源图像监控点，是一、二类未覆盖的党政机关、企事业单位内部和居民小区的摄像机点位。

目前，从视频终端资源管理来看，对于一类视频终端通过视频专网，或集成到PGIS平台，基本实现信息化手段管理；对于二类视频终端有条件的地、市已通过视频专网等形式基本实现了信息化管理；对于其余二类视频终端和三类视频终端相关位置信息和运行状态基本以Word、Excel等文档形式或民警个人记忆管理为主。因此，视频终端资源管理至少存在两个问题：一是PGIS或视频专网多掌握在县区级以上公安机关指挥中心或科技通讯部门，案件一般由刑侦部门或派出所负责流程及侦办，部门间的条块分割往往导致信息沟通不畅；二是对于发挥基础数据作用的三类视频终端，其基本的位置信息都缺乏信息化管理手段，导致信息严重滞后[7]。

从案件的视频资源应用看，涉及视频监控的案件，常用方式是按一定半径或嫌疑人来去路线进行轨迹跟踪和时空锁定，结合信息碰撞、图像处理等手段进行案件侦破工作。对于部分二类视频终端和三类视频终端缺乏必要的位置数据的信息化管理，侦查员往往需要走街串巷，逐户查访，获取信息速度慢，重复劳动多，且难以在案与案之间实现信息共享。

从大要案的分析、研判来看，目前大多数公安机关将视频侦查部门和传统刑事技术部门分开，案件汇报、决策、部署时多以部门间的各自汇报为主，缺乏平台整合视频侦查与现场勘查资源，决策人员无法直观、准确地掌握这两方面的信息，影响了对案件的研判与决策。

根据上述分析，体制、机制是制约信息交流、共享的重要原因，通过体制改革、机制创新、方法改进，各地推行侦技合一、五侦合一等工作方法都取得了良好效果。但体制与机制的改变和创新，往往涉及多部门联动，需要多方配合，才能取得良好效果。本文提出以Google Earth软件为基础平台，充分运用KML、Sketchup等技术实现视频资源信息管理，以虚拟仿真技术整合现场勘查资源，面向派出所侦办队、管片民警实现案件之间的信息共享，并对个案的研判提供分析、研判平台。方案的有效实施将在以下几个方面产生积极影响：

(1)尝试解决了派出所侦办队、管片民警等基层一线人员信息管理难题；

(2)以Google Earth为基础平台，解决离线运行问题；

(3)以KML语言管理信息，解决数据离线打包、数据加密、数据共享问题；

(4)以Sketchup、虚拟仿真等技术为支撑，为大要案可视化研判提供方案和思路。

2 面向视频侦查的可视化平台

2.1 需求分析

视频资源分布广，种类多，其组织、管理及有效应用是复杂的系统工程。目前其信息化管理以区县以上的指挥中心或视频办公室以PGIS或视频专网平台管理为主。难以满足基层一线办案迫切需要。当资源要素并不是特别庞大、复杂的情况(如一个村、一条街道的视频资源)，通过一定技术手段有效的组织和管理，实现案件之间的信息共享，以及现场勘查资源的共享是十分必要的。通过调研，可视化平台至少需要解决以下几方面问题：

(1)案件之间视频资源共享，比如视频终端位置，可以进行信息同步与共享；

(2)视频侦查中往往涉及对外围环境评估，平台能直观展示案发地外围环境；

(3)能够及时查询及调取案发地警用资源；

(4)中心现场需要合理展示；

(5)能够直观展示案件物证，供办案人员分析、研判。

2.2 平台架构设想

可视化平台需要综合利用各类技术手段，实现视频侦查资源和现场勘查资源的有效整合，统筹展示外围现场和中心现场的目的，有效解决面向业务部门的信息孤岛等问题，其平台架构及功能如图1所示。

图1 平台架构及功能设计

2.3 视频侦查资源整合

视频侦查资源至少包括视频摄像头分布情况，案件周边警用资源分布情况，案发地外围现场情况，以及嫌疑人来去路线的轨迹及时空关系锁定。可视化平台能够合理利用技术手段实现上述资源的充分整合和高效应用。从技术手段来说，平台主要依托Google Earth软件，资源管理借助KML语言编程实现，外围现场展示利用SketchUp建模实现。

Google Earth是谷歌公司开发的虚拟地球软件，它将卫星照片、航空照片和其他位置信息要素布置在一个三维地球模型上，用户可通过客户端软件浏览图片，也可通过模型加载等手段实现场景展示。SketchUp是一款与Google Earth配套的简易3D建模软件，通过对案发地建筑建模，并加载到Google Earth平台实现外围现场展示。KML语言是一种基于标签语法格式来描述地理标注信息，并在地图浏览器中展示地理数据的文件格式。视频侦查工作中，利用KML语言至少可以实现：

(1) 指定图标或标注来区分每个位置信息，达到分类、分层次地管理相关警务设备；

(2) 为特定种类的标注定义显示样式，区分不同设备；

(3) 为每个视频指定特定镜头视角，为案件研判提供技术支持；

(4) 为标注指定基于HTML语法的描述，支持超链接和图片显示，为相应位置存储案件信息，梳理案件管理提供条件。

2.4 现场勘查资源整合

现场勘查资源包括现场照片、笔录、物证等信息，多以图片或文字形式表现。传统的资源整合手段，多通过现场照片卷宗或现场勘查笔录整合各类资源，主观性强。结合可视化平台的应用，通过全幅相机配合鱼眼镜头在现场连续采集图像数据，利用全景软件制作现场各场景的全景图像，并以虚拟漫游技术将全景图像生成为虚拟空间，用户通过交互手段实现虚拟三维场景的漫游，并通过热点交互等手段实现物证的管理和展示，最后通过KML语言实现与可视化平台的整合[8]。

2.5 可视化功能模块

可视化平台是以Google Earth软件平台为基础的，在此基础上通过KML语言结合公安工作的实际应用，重点完成查询定位、设备管理、信息存储、数据测量、现场内外虚拟展示、物证虚拟管理等功能。

(1)查询定位功能

以Google Earth平台为基础，实现案件地点，设备信息，案件信息的查询。例如通过案件地点的查询，可以迅速定位到案发地点，可以让办案人员及时了解案发现场及周边环境的整体情况。

(2)设备管理功能

在平台中，通过“添加地标”等方式可以快速标定设备在地图中的位置，标定的地理位置信息通过KML语言进行数据保存。基层部门通过日常走访、维护等形式，可以最大限度建立本辖区内的警务设备位置信息图。

(3)信息存储管理功能

基层部门面对盗窃、拦路抢劫等案件，多以串并案为主要侦查手段。利用该平台，除了能够通过传统的嫌疑人遗留物证进行串并案，还可通过地理位置的空间关系分析实现案件空间串并分析。

(4)数据测量功能

现场周边的相对距离关系是视频侦查中的重要内容，利用Google Earth平台实现测量，可以避免现场测量的人、财、物的消耗，并极大的提高工作效率。

(5)现场内外虚拟展示

现场外的虚拟展示主要是利用SketchUp软件实现现场外围的简易建模，为侦查员提供现场外围的直观情况。现场内的虚拟展示，主要指利用基于图像渲染技术实现现场的虚拟全景仿真，侦查员在虚拟现场内实现案件研判。

(6)物证的虚拟管理

现场物证是分析现场的重要内容，手印、足迹形成的部位与方式都是现场分析、现场重建的重要信息支撑，通过交互热点等技术，可将物证的图像、视频、鉴定意见等整合到虚拟环境。

3 可视化平台仿真展示

为验证平台的可行性，以某学院实训中心及周边区域为模拟对象，实现平台仿真展示。现场照片采集使用Canon EOS 5D Mark Ⅱ相机，外围模型建立使用SketchUp软件，全景拼接使用PTGui软件，虚拟漫游使用P2VR软件，基础平台使用Google Earth，主要编程语言为KML。

3.1 可视化基础平台

现场外部环境主要是周边道路和建筑情况，使用SketchUp建模实现，并通过模型导入接口，导入到Google Earth平台中，是案发地的周边的建筑分布情况与Google Earth平台的相关信息得到整合。结合KML技术，实现视频终端资源、警务设施等资源的有效组织和管理。实验区域(A区)标注如图2所示，案发地外围情况如图3所示。

图2 实验区域标注

图3 案发地外围情况

3.2 基于虚拟漫游的现场环境展示

现场环境展示包括现场方位、现场概貌、现场重点部位和现场细目等方面的展示，现场细目多与物证信息联系在一起。通过全景仿真等手段实现现场环境展示，案情模拟分析，并利用热点交互等技术手段实现案件物证展示。图4为模拟案件虚拟展示情况，图4(a)为配有现场指南针功能的现场方位展示，图4(b)与图4(c)为现场场景的虚拟展示，图4(d)为利用虚拟场景中的热点交互功能实现物证图片展示，图4(e)为对现场弹道轨迹的虚拟仿真。

图4 模拟案件虚拟展示情况

4.3 其他功能展示

可视化平台还包括查询、设备管理、信息存储等功能，图5～7分别对上述功能进行展示。

图5 设备管理及查询

图6 案件信息摘录

图7 勘查资源共享

4 结语

本文探讨了利用基本软件实现视频侦查资源和现场勘查资源整合的方案，并且通过仿真案例验证了方案的可行性。该方案的有效实施能够解决基层一线民警对于辖区内资源管理的迫切需求，也为大、要案分析研判提供可视化平台，且通过离线运行、数据包加密、案件材料单独打包等形式能够实现涉案资源和数据的保密与有效运行。但全文仅仅进行了模拟仿真，下一步可考虑在城中村、封闭小区等特定区域进行试运行。

[1] 陈刚, 续磊. 视频监控图像侦查方法研究[J]. 中国人民公安大学学报(社会科学版), 2012(3):120-125.

[2] JERIAN M, PANLINO S, CERVELLI F, et al. A forensic image processing environment for investigation of surveillance video[J]. Forensic Science International, 2007,167(2):207-212.

[3] 杨小牛,扬志邦,赖兰剑. 下一代信号情报侦查体系架构:大数据概念的应用[J]. 中国电子科学研究院学

报, 2013, 8(1):1-7.

[4] 王珊,王会举,覃雄派,等.架构大数据:挑战、现状与展望.计算机学报[J]. 2011, 34(10)：1741-1752.

[5] SHANABLEH T. Detection of frame deletion for digital video forensics[J]. Digital Investigation, 2013, 10(4)：350-360.

[6] 张雅丽. 警用地理信息系统的设计研究[J].中国人民公安大学学报(自然科学版). 2009(4)：66-69.

[7] 廖广军, 杨燕, 陈佳. Google Earth及KML技术在视频侦查中的应用[C]. 第一届全国声像资料检验鉴定技术交流会, 2011:113-116.

[8] 廖广军, 付慧基. 基于图形渲染的犯罪现场虚拟重建的研究[J].中国人民公安大学学报(自然科学版),2014(1):28-31.

(责任编辑 于瑞华)

广东省教育厅特色创新项目(2015KTSCX096), 广东省优秀青年教师培养计划及广东警官学院教师创新团队计划项目(2015JSTD03)。

廖广军(1981—)，男，四川人，博士，副教授。研究方向为视听数据应用、现场可视化仿真等。

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