CN103514621A - 案、事件场景全真动态3d再现方法及重构系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及案、事件场景全真动态3D再现方法及重构系统，该方法按照如下步骤实现：采集现场信息：使用相机采集现场图像数据，并标注案、事件信息；将上述图像数据、案件信息与预先保存在元素库中的各元素比对并提取后分别进行室内现场还原、室外现场还原、全景还原以及地理还原；输出。这些三维场景图片和动画片和声音、文字结合，就可为各种用户生成不同的三维虚拟现场景及多媒体视频材料，并把这些数字化多媒体信息在光盘里或互联网上进行分析、保存、交流和传输。

Description

案、事件场景全真动态3D再现方法及重构系统

技术领域

本发明涉及现场案、事件场景全真动态3D重构系统，运用了地面LOD和Frustum Culling技术进行场景的优化和剪裁，并采用Octree技术进行碰撞检测，使运行效率最大可能地保持在稳定而流畅的水平。

技术背景

犯罪现场重现对于刑事案件侦破具有重大的以及。由于犯罪现场的特殊性，许多现场不适合长期存放，因此，为了记录现场的原貌，就需要借助于绘图、照相、摄像等手段记录现场的特点。绘图的方法只适合于经验丰富、绘图功底比较强的侦查人员，而且必须亲临现场，对现场有仔细的观察和记忆。照相方法运用的比较广泛，但由于照片是静态的，场景和用户之间无法进行交互，对于比较复杂的物体之间的位置关系，就必须进行一些文字注释，但是文字注释与照片之间的对应关系就比较容易混乱。这些因素都不同程度地影响了办案的准确性和效率。随着计算机技术的不断发展，使得三维场景的构建成为可能，这种根据真实的场景构建的虚拟场景，可以将犯罪现场直观逼真地呈现给用户，并且可以通过技术手段实现对于三维场景的多角度观测和局部放大观测，对于一些需要重点说明的地方，可以采取将文字信息和图像信息叠加的方法来实现，保证了图像和文字的对应关系，这些方法，解决了真实现场保存时间短、二维照片不直观等问题，便于办案人员多次现场进行反复研究，

现场绘图及其犯罪现场模拟还原技术，在刑侦工作实战上发挥着重要的作用，第一，对于分析案情、确定勘查重点、辨识现场物证位置，指导下一步侦查工作起着重要的辅助作用，又为下一步的犯罪现场重建起着支撑作用；第二，现场绘图是刑事诉讼的一项重要证据，检察和审判机关对于人员活动复杂、现场结构关联性强的案件要求勘查卷中必须有现场绘图；第三，现场绘图是近几年来公安部考核的重点，一个地区卷宗评审的质量很重要的一项指标从这里体现。

发明内容

本发明是针对目前存在的事实提供的全方位的技术解决方法，案、事件场景全真动态3D重构系统是一种集合二维、三维、全景、电子地图为一体的综合平台，包括室内、室外现场还原，360度全景还原以及电子地图功能，提供给破案人员直观有效的分析工具和案件信息的电子备案。

案、事件场景全真动态3D再现方法，其特征是按照如下步骤实现：

（1）采集现场信息：使用相机采集现场图像数据，并标注案、事件信息；

（2）将上述图像数据与案件信息与预先保存在元素库中的各元素比对并提取后分别进行室内现场还原、室外现场还原、全景还原以及地理还原；

（3）输出：案件管理，记录案件基本信息，通过文字描述案件发生过程，提供打印、数据导出；

且所述室内现场还原包括绘制房屋布局，通过绘制的平面图，点击生成三维图，并且可在二维图和三维图之间随意切换；可定义涉案人员行进轨迹以及作案方式、动作；

室外现场还原是针对室外实际场景的特点，虚拟案发现场环境、车辆、人物、轨迹；

全景还原是采用专业相机在案发现场采集图片信息，将该图片数据导入服务器生成现场360度全景图像信息；

地理还原是通过电子地图的位置定义功能精确记录案发现场的所在的位置信息。

所述室外还原时对于十字路口多车相撞，通过室外还原模块制作工作模型，设定撞击方式；车辆撞击可设定撞击参数，车辆运行速度，发生碰撞的时间以及碰撞后对周边环境的破坏。

在地理还原时在电子地图上点击搜索案件，搜索特定区域发生案件的情况，会将结果标注到电子地图上，点击进入可查到案件的其它相关信息，比如室外案发情况、室内案发情况。

所述元素库按大类可分为室外元素库和室内元素库，室外元素库包括外部环境中的山川、河流，室内元素库包括室内家具中的沙发、柜子。

实现所述再现方法的案、事件场景全真动态3D重构系统，其特征在于：包括主服务器（1）、通信模块（2）、图像采集器（3）、移动终端（4）、操作终端（5）、打印终端（6），主服务器（1）通过通信模块（2）连接操作终端（5），操作终端将现场采集到的各类信息上传至服务器，图像采集器（3）连接操作终端（5）将现场采集的照片资料上传至服务器;主服务器（1）通过通信模块（2）设定打印指令，打印终端（6）接收到指令将打印结果输出;移动终端（4）通过无线网络查询部分案件信息，并上传案件资料至主服务器（1），主服务器完成整个系统的数据管理和图像渲染操作。

所述服务器分为数据库管理服务器和系统运行服务器。

所述移动终端（4）为手持终端PDA通过无线连接管理系统，可快捷提交现场采集的数据，进行关联性数据对比。

本发明可绘制室内、室外二维三维图，虚拟还原案发现场情景，可生成卷宗所需格式的平面图，可切换至三维图，变换不同视角，可设定人模、车模的运行轨迹以及调整运行速度的快慢，可放慢速度，调整仰角、俯角，多角度分析案情，达到直观了解案情的目的；可随时打印各类效果图，通过设定黑白、彩色可自由选择。

本发明各类图的渲染在远程服务器完成，高性能的服务器，保证了渲染的速度和渲染模型的效果，并且所有与案件有关的信息都保存到服务器上，通过建立内部专用网络，保障数据的安全性.

本发明采用专用相机采集现场图像数据，将采集来的数据导入到现场还原综合管理系统当中，通过系统的一键生成按钮，短时间可生成全景图像，并且通过鼠标点击图片连线可测出现场某两点的实际距离，360度全方位查看现场。

本发明基于B/S和C/S结构，系统用户通过分配的管理帐号和密码可通过网页登录本系统，也可以安装一个客户端软件，登录后创建相关案件，系统用户的操作权限可灵活定制，比如，普通管理员只能创建个人的案件，不允许查询他人创建的案件信息。

本发明可采用无线终端PDA提交案发现场相关数据，包括文字信息、图片等，通过案发类型的选择，可实时与系统后台数据库中的数据进行案件关联性数据对比。

本发明通过电子地图的方式，可统计某一时间、某一区域、某一类案件发生的频率和范围，鼠标移动到圆点上，会显示案件的基本信息，通过不同颜色、不同图标来做案件类型的区分。点击纠错，可对案件信息进行纠正；也可点击查看详细信息，浏览更详细的案件信息。

附图说明

图1 系统模块组成图；

图2 系统管理模块图；

图3 室外现场还原流程图；

图4 360度全景还原流程图；

图5 手持终端操作图；

图6 室内现场二维图；

图7 室内三维模型图；

图8 电子地图标注图；

图9 网路访问图；

图10 结构图。

具体实施方式

本系统包括主服务器（1）、通信模块（2）、图像采集器（3）、移动终端（4）、操作终端（5）如图10所示，主服务器（1）通过通信模块（2）连接操作终端（5），操作终端将现场采集到的各类信息上传至服务器，图像采集器（3）连接操作终端（5）将现场采集的照片资料上传至服务器。移动终端（4）通过无线网络查询部分案件信息，并上传案件资料至主服务器（1），主服务器完成整个系统的数据管理和图像渲染等操作。

系统服务器采用IBM System x3850 X5服务器，数据库为保证运算的高效性，选orale作为数据库支持，如图9所示，案、事件场景全真动态3D重构系统包括现场还原管理模块、系统管理模块、元素管理部分如图1所示。

步骤1操作员打开桌面上的客户端软件进入系统登录界面，输入用户名和密码，进入系统。

步骤2点击左侧菜单栏的“参数设定”按钮，设置元素库路径、漫游速度、漫游角度等，对系统进行初始化操作。

步骤3操作员查看用户列表，创建其它用户，填写系统用户名和密码（分发以后，系统用户将通过唯一指定的用户名和密码登录系统完成相关操作），指派系统操作人员，录入操作人员详细信息，如哪个区县、哪个局的；完成以上信息录入后，便可分发给各局人员。

步骤4办案人员采集现场相关信息后，输入用户名和密码登录系统，点击菜单栏的“案件信息管理”添加案件信息，比如：案发地点、时间、人物、事件等各类信息，以及上传案发现场的照片、视频等资料。

步骤5通过步骤4的操作，将信息录入到系统后，操作员可点击“室内现场还原”，在室内现场还原部分，操作员点击“创建室内现场”进入工作区界面，在左侧的工具栏，点击选择“元素库”，选定所要提供的各类案件元素，根据犯罪现场的资料；绘制室内现场平面图，对各个元素进行编号，整个现场绘制完成后，可通过生成工具，生成如图所示（图6）的标准图，平面图中有充分的视图图例以及方位图标，可作为案底留存。在绘制过程中可用不同的视图观察绘制效果，以便恢复案发现场当时的情况。在设计三维效果时，可选取元素库中的室内人模，拖入场景，点击选择“轨迹设定工具”对拖入场景的人模运行轨迹进行设定，可再现案发现场。在设计场景过程当中，可通过切换按钮任意切换“2D” 和 “3D”，如图7所示为三维模型。

步骤6通过步骤5的操作，生成了三维室内场景后，在菜单栏点击“360度实景”进入实景管理，操作员将相机拍摄的图片资料根据顺序导入系统，点击“全景生成”按钮，系统自动生成360度全景图，滚动鼠标放大、缩小，全方位查看案发现场的实景图，使得未到过现场的有关人员无需到现场便可身临其境的真实了解现场情况；直观了解案发时的模拟情景，如图4所示。

步骤7通过步骤4的操作，将信息录入到系统后，操作员可点击“创建室外现场”，如图3所示，将系统元素库的模型拖入场景，设置元素的宽度、高度、厚度、角度等参数，添加室外场景所需的其它元素，便可生成完整的室外现场还原模型。

步骤8，通过步骤7生成的室外场景，可满足大多数案件的场景需要，如果常规的生成方式无法满足需要，则可以选择绘制室外场景模型，操作员通过参考发案现场的相片、视频、文字信息等绘制案发现场，通过菜单栏中的画笔工具，绘制现场平面图，

在步骤9中，通过步骤8生成的平面图，操作员可点击平面图下方的“三维模型生成”大约30秒系统将该平面图生成三维图，放大、缩小、转换角度查看模拟现场，点击“漫游场景”按钮，系统提示是否漫游，点击“确定”，画面变更到全屏，根据设定的参数（漫游速度、漫游角度等），自行转换不同角度以供查看，在自动漫游的过程当中，可随时点击“暂停”按钮。

在步骤10中，通过步骤9的操作，生成了三维室外场景后，针对该案件的发案现场的地理位置，做直观标注，点击菜单栏的“地理信息还原管理”，系统进入电子地图界面，如图8所示，提供电子地图浏览、缩放、移动以及标注等功能，操作员在地图上方输入要查询的地理位置，点击“查询”按钮，确定案发地，点击鼠标右键，在地图的该位置添加标注点（盗窃、杀人、贩毒等等，通过不同的图标可直观的区分案件类型），选择各类颜色的标注点来区分各类案件，添加文字描述。

步骤11中，为便于工作人员将实地案件信息迅速提交到远程服务器上，操作员可采用手持终端报填数据，操作员在终端的设备上，点击系统图标，进入登录界面，输入用户名和密码登录系统，如图4所示，填报案件的相关信息，并采集现场图片做为附件上传至现场还原综合管理系统，系统获取数据进行关联性对比，并将对比结果（包括，在某一时间段内是否有同类案件发生）反馈给操作用户。

Claims (7)

1.案、事件场景全真动态3D再现方法，其特征是按照如下步骤实现：

（1）采集现场信息：使用相机采集现场图像数据，并标注案、事件信息；

（2）将上述图像数据与案件信息与预先保存在元素库中的各元素比对并提取后分别进行室内现场还原、室外现场还原、全景还原以及地理还原；

（3）输出：案件管理，记录案件基本信息，通过文字描述案件发生过程，提供打印、数据导出；

且所述室内现场还原包括绘制房屋布局，通过绘制的平面图，点击生成三维图，并且可在二维图和三维图之间随意切换；可定义涉案人员行进轨迹以及作案方式、动作；

室外现场还原是针对室外实际场景的特点，虚拟案发现场环境、车辆、人物、轨迹；

全景还原是采用专业相机在案发现场采集图片信息，将该图片数据导入服务器生成现场360度全景图像信息；

地理还原是通过电子地图的位置定义功能精确记录案发现场的所在的位置信息。

2.根据权利要求1所述的案、事件场景全真动态3D再现方法，其特征是室外还原时对于十字路口多车相撞，通过室外还原模块制作工作模型，设定撞击方式；车辆撞击可设定撞击参数，车辆运行速度，发生碰撞的时间以及碰撞后对周边环境的破坏。

3.根据权利要求1所述的案、事件场景全真动态3D再现方法，其特征是地理还原时在电子地图上点击搜索案件，搜索特定区域发生案件的情况，会将结果标注到电子地图上，点击进入可查到案件的其它相关信息，比如室外案发情况、室内案发情况。

4.根据权利要求1所述的案、事件场景全真动态3D再现方法，其特征是元素库按大类可分为室外元素库和室内元素库，室外元素库包括外部环境中的山川、河流，室内元素库包括室内家具中的沙发、柜子。

5.实现权利要求1-4所述再现方法的案、事件场景全真动态3D重构系统，其特征在于：包括主服务器（1）、通信模块（2）、图像采集器（3）、移动终端（4）、操作终端（5）、打印终端（6），主服务器（1）通过通信模块（2）连接操作终端（5），操作终端将现场采集到的各类信息上传至服务器，图像采集器（3）连接操作终端（5）将现场采集的照片资料上传至服务器;主服务器（1）通过通信模块（2）设定打印指令，打印终端（6）接收到指令将打印结果输出;移动终端（4）通过无线网络查询部分案件信息，并上传案件资料至主服务器（1），主服务器完成整个系统的数据管理和图像渲染操作。

6.根据权利要求5所述的案、事件场景全真动态3D重构系统，其特征是所述服务器分为数据库管理服务器和系统运行服务器。

7.根据权利要求5所述的案、事件场景全真动态3D重构系统，其特征在于所述移动终端（4）为手持终端PDA通过无线连接管理系统，可快捷提交现场采集的数据，进行关联性数据对比。

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