公安現(xiàn)場三維實景還原解決方案一、項目背景與意義 1. 國內(nèi)公安現(xiàn)場勘查現(xiàn)狀 現(xiàn)場勘查是偵查機(jī)關(guān)對犯罪處所及其遺留痕跡和其他物證所進(jìn)行的勘驗和調(diào)查（見犯罪現(xiàn)場）。目的是發(fā)現(xiàn)、收取犯罪痕跡和其他物證，了解和研究罪犯實施犯罪的情況和案件性質(zhì)，確定偵查方向和范圍，為偵查和審判案件提供線索和證據(jù)。傳統(tǒng)現(xiàn)場勘查手段主要包括現(xiàn)場詢問事件發(fā)生過程、調(diào)用或手繪現(xiàn)場平面圖紙、現(xiàn)場拍照、實地對場地物證等進(jìn)行丈量等。傳統(tǒng)二維平面的現(xiàn)場勘查手段，主要存在以下局限性： 1）實地勘查測量的破壞性 2）平面勘查采集對空間三維位置關(guān)系表述不清晰或者缺失 3）平面勘查存在遮擋、遮蔽等現(xiàn)象 4）傳統(tǒng)平面照片的采集結(jié)果無精度可言
目前公安現(xiàn)場勘查最關(guān)鍵的幾點(diǎn)要素包括： ·客觀 現(xiàn)場勘查的采集結(jié)果必須與案發(fā)現(xiàn)場的實際情況保持高度一致。 ·快速 鑒于第一案發(fā)現(xiàn)場保存時間的有限性，要求高效的現(xiàn)場勘查手段。 精確 現(xiàn)場勘查結(jié)果必須保證高精度的特點(diǎn)。 ·無損 主要指現(xiàn)場勘查的過程需要避免對現(xiàn)場的破壞，同時勘查結(jié)果數(shù)據(jù)應(yīng)保留案發(fā)現(xiàn)場的全部細(xì)節(jié)。 ·直觀 現(xiàn)場勘查的結(jié)果，其展示方式需要最大程度滿足人眼觀察習(xí)慣，盡可能達(dá)到身臨其境的感受。 ·規(guī)范 現(xiàn)場勘查技術(shù)手段，應(yīng)形成標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程，現(xiàn)場采集的勘查結(jié)果應(yīng)具備統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式和展現(xiàn)形式。 ·安全 現(xiàn)場勘查方案應(yīng)以保證現(xiàn)勘人員安全為前提，勘查過程簡便快捷。
2. 三維實景重建技術(shù) 三維重建（還原）是指對三維物體建立適合計算機(jī)表示和處理的數(shù)學(xué)模型，是在計算機(jī)環(huán)境下對其進(jìn)行處理、操作和分析其性質(zhì)的基礎(chǔ)，也是在計算機(jī)中建立表達(dá)客觀世界的虛擬現(xiàn)實的關(guān)鍵技術(shù)。 建模技術(shù)的發(fā)展，隨著計算機(jī)圖形視覺技術(shù)的進(jìn)步和計算機(jī)軟硬件的發(fā)展，經(jīng)歷了純手工、半自動和全自動三個時代的發(fā)展。從早期的根據(jù)二維平面圖人工“翻模”，需要大量的人工成本和周期（代表軟件3DMAX等），到配合三維空間點(diǎn)云（直接獲取或由影像匹配算 法自動提取）的計算機(jī)輔助建模，再到近年來日益成熟的計算機(jī)自動三維重建技術(shù)（核心算法：空間點(diǎn)、線、面的自動提取，空間三角格網(wǎng)的自動配準(zhǔn)）。
三維原始數(shù)據(jù)的采集，作為三維重建技術(shù)的基礎(chǔ)，按其數(shù)據(jù)采集方式，大致可分為固定式三維掃描和移動式三維掃描兩種。固定式掃描設(shè)備的穩(wěn)定性強(qiáng)，數(shù)據(jù)精度高，但掃描效率和便捷性稍差；移動式掃描設(shè)備便攜性高，但由于需手持操作，故而受人為因素影響易導(dǎo)致結(jié)果精度不穩(wěn)定。 而三維原始數(shù)據(jù)采集的核心技術(shù)SLAM（同步定位測圖），根據(jù)其主要構(gòu)成硬件和算法的不同又可以分為視覺SLAM和激光SLAM兩種。其中視覺SLAM的主要構(gòu)成組件為RGB和景深傳感器，激光SLAM的核心組件則為單/多線激光頭。 本項目擬采用基于視覺SLAM技術(shù)的固定式自旋轉(zhuǎn)三維掃描+全景相結(jié)合的設(shè)備——AOB，完成現(xiàn)場三維實景還原的數(shù)據(jù)采集。AOB三維掃描儀采用世界領(lǐng)先的SLAM算法，集成了三維模型的結(jié)構(gòu)完整性和全景影像細(xì)節(jié)的高分辨率特性，是為室內(nèi)場景應(yīng)用的完美解決方案。
二、 公安現(xiàn)場三維數(shù)據(jù)的采集與處理流程 1. 三維原始數(shù)據(jù)采集 1）規(guī)劃掃描點(diǎn)位置 根據(jù)房屋面積、結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)設(shè)計現(xiàn)場區(qū)域掃描點(diǎn)位分布。
2）使用筆記本電腦（或ipad）wifi連接設(shè)備，設(shè)備自動掃描。 按照設(shè)計的點(diǎn)位分別架設(shè)設(shè)備，通過便攜電腦無線連接設(shè)備，每點(diǎn)位自動掃描時間1分鐘。
3）所有點(diǎn)位自動掃描完成后，一鍵式上傳數(shù)據(jù)至云端（公有/私有云計算中心）。
至此，所有現(xiàn)場三維掃描工作結(jié)束。現(xiàn)場工作效率：每100平米以內(nèi)場景，約20分鐘左右。 2. 三維實景數(shù)據(jù)處理 在三維掃描的原始數(shù)據(jù)上傳至云端后，由云端計算系統(tǒng)自動執(zhí)行。數(shù)據(jù)處理平均效率：每100平米場景，約3小時左右。 3. 三維數(shù)據(jù)的發(fā)布與展示 在云端自動處理工作完成后，返回用戶公網(wǎng)/私網(wǎng)訪問鏈接。用戶可直接通過鏈接以瀏覽器前端或后臺界面形式進(jìn)行三維模型的發(fā)布和展示。
1）用戶管理 登錄系統(tǒng)后，一級用戶在左側(cè)菜單欄有【用戶管理】選項，可以添加二級用戶，如下圖：
2）模型預(yù)覽 點(diǎn)擊模型編號，可以進(jìn)行模型的預(yù)覽。
3）模型修改 通過后臺編輯界面對模型展示的基本信息進(jìn)行修改和調(diào)整。
4）發(fā)布與查看正式模型 標(biāo)簽、場景、模型基本信息確認(rèn)無誤后，點(diǎn)擊該模型操作欄的【發(fā)布】按鈕（紅色云朵圖標(biāo)），發(fā)布模型。
正式發(fā)布的模型會在新頁面中打開，這個鏈接就是模型的正式鏈接，確認(rèn)無誤后可以把這個鏈接交付使用
三、 三維數(shù)據(jù)應(yīng)用功能 1. 量測應(yīng)用 在模型中默認(rèn)開啟，在模型前端展示界面，進(jìn)入平面模式，右上角會出現(xiàn)測量按鈕。禁止后將不再顯示。
2.地圖展示 開啟【地圖展現(xiàn)】選項，模型發(fā)布后，點(diǎn)擊定位圖標(biāo)可以在小窗口內(nèi)打開地圖導(dǎo)航。如：
3.添加標(biāo)簽 進(jìn)入場景，右擊您想要添加標(biāo)簽的位置，點(diǎn)擊【添加標(biāo)簽】，進(jìn)入標(biāo)簽編輯頁面。
1）平面標(biāo)簽
2）全景標(biāo)簽
3）圖文標(biāo)簽
4. 場景索引 通過“添加場景”功能，可以實現(xiàn)在各分區(qū)間（如不同樓層、不同房間）的快速跳轉(zhuǎn)瀏覽。
5. 三維漫游 除按照默認(rèn)靜止方式進(jìn)入模型、全景界面手動瀏覽外，還可按照預(yù)先設(shè)計的路徑（如案發(fā)邏輯路徑等），設(shè)置模型的展示方式和自動播放。
此基礎(chǔ)上可以進(jìn)行犯罪、事故等重大現(xiàn)場的模擬推理，用三維動畫的形式表現(xiàn)。
四、 公安內(nèi)網(wǎng)架設(shè)方案 1. 公安內(nèi)網(wǎng)發(fā)布存儲 由于公安現(xiàn)場勘查結(jié)果數(shù)據(jù)的對外保密性，需要架設(shè)內(nèi)部局域網(wǎng)訪問環(huán)境，同外部互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行物理隔絕。擬采用架設(shè)公安內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器的方式，為公安系統(tǒng)獨(dú)立開發(fā)內(nèi)網(wǎng)訪問平臺，達(dá)到與公網(wǎng)訪問相同的效果。 充分利用公安系統(tǒng)現(xiàn)有服務(wù)器硬件、網(wǎng)絡(luò)資源和云存儲能力。在必要情況下根據(jù)案發(fā)量和所掃描數(shù)據(jù)量級的提升，適度對硬件環(huán)境進(jìn)行擴(kuò)展。 2. 公安私有云計算 伴隨公安系統(tǒng)應(yīng)用三維實景還原技術(shù)的日益普遍，將逐步開放針對公安系統(tǒng)的私有云計算服務(wù)器和數(shù)據(jù)傳輸專道。同時可以與各獨(dú)立用戶分別簽署數(shù)據(jù)保密協(xié)議，保障數(shù)據(jù)的隱私和安全。
五、 結(jié)語 公安系統(tǒng)作為城市安全保障的戰(zhàn)略要素，應(yīng)在信息化建設(shè)上占領(lǐng)高地，為實現(xiàn)智慧公安而先行。三維實景的現(xiàn)場還原技術(shù)，作為新一代，更直觀、精確、快速的立體獲取手段，必然可以為證據(jù)采集、案情分析、輔助決策和知識數(shù)據(jù)庫積累等方面的具體工作提供更加豐富的方法。 |
