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警用安防

无人机凭借灵活智能成本低等优点能够完成空中监控、日常巡逻、搜索跟踪、应对突发的社会事件、空中侦察抓捕罪犯等任务,受到了警务部门的青睐。


公安三维实景还原

一、项目背景与意义

1. 国内公安现场勘查现状

现场勘查是侦查机关对犯罪处所及其遗留痕迹和其他物证所进行的勘验和调查(见犯罪现场)。目的是发现、收取犯罪痕迹和其他物证,了解和研究罪犯实施犯罪的情况和案件性质,确定侦查方向和范围,为侦查和审判案件提供线索和证据。传统现场勘查手段主要包括现场询问事件发生过程、调用或手绘现场平面图纸、现场拍照、实地对场地物证等进行丈量等。传统二维平面的现场勘查手段,主要存在以下局限性:

1)实地勘查测量的破坏性

2)平面勘查采集对空间三维位置关系表述不清晰或者缺失

3)平面勘查存在遮挡、遮蔽等现象

4)传统平面照片的采集结果无精度可言

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目前公安现场勘查最关键的几点要素包括:

·客观

现场勘查的采集结果必须与案发现场的实际情况保持高度一致。

·快速

鉴于第一案发现场保存时间的有限性,要求高效的现场勘查手段。

精确

现场勘查结果必须保证高精度的特点。

·无损

主要指现场勘查的过程需要避免对现场的破坏,同时勘查结果数据应保留案发现场的全部细节。

·直观

现场勘查的结果,其展示方式需要最大程度满足人眼观察习惯,尽可能达到身临其境的感受。

·规范

现场勘查技术手段,应形成标准化作业流程,现场采集的勘查结果应具备统一的数据格式和展现形式。

·安全

现场勘查方案应以保证现勘人员安全为前提,勘查过程简便快捷。


2. 三维实景重建技术

三维重建(还原)是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型,是在计算机环境下对其进行处理、操作和分析其性质的基础,也是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。

建模技术的发展,随着计算机图形视觉技术的进步和计算机软硬件的发展,经历了纯手工、半自动和全自动三个时代的发展。从早期的根据二维平面图人工“翻模”,需要大量的人工成本和周期(代表软件3DMAX等),到配合三维空间点云(直接获取或由影像匹配算法自动提取)的计算机辅助建模,再到近年来日益成熟的计算机自动三维重建技术(核心算法:空间点、线、面的自动提取,空间三角格网的自动配准)。

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     三维原始数据的采集,作为三维重建技术的基础,按其数据采集方式,大致可分为固定式三维扫描和移动式三维扫描两种。固定式扫描设备的稳定性强,数据精度高,但扫描效率和便捷性稍差;移动式扫描设备便携性高,但由于需手持操作,故而受人为因素影响易导致结果精度不稳定。

而三维原始数据采集的核心技术SLAM(同步定位测图),根据其主要构成硬件和算法的不同又可以分为视觉SLAM和激光SLAM两种。其中视觉SLAM的主要构成组件为RGB和景深传感器,激光SLAM的核心组件则为单/多线激光头。

本项目拟采用基于视觉SLAM技术的固定式自旋转三维扫描+全景相结合的设备——AOB,完成现场三维实景还原的数据采集。AOB三维扫描仪采用世界领先的SLAM算法,集成了三维模型的结构完整性和全景影像细节的高分辨率特性,是为室内场景应用的完美解决方案。

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二、 公安现场三维数据的采集与处理流程

1. 三维原始数据采集

1)规划扫描点位置

根据房屋面积、结构等特点设计现场区域扫描点位分布。

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2)使用笔记本电脑(或ipad)wifi连接设备,设备自动扫描。

按照设计的点位分别架设设备,通过便携电脑无线连接设备,每点位自动扫描时间1分钟。

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3)所有点位自动扫描完成后,一键式上传数据至云端(公有/私有云计算中心)。

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至此,所有现场三维扫描工作结束。现场工作效率:每100平米以内场景,约20分钟左右。

2. 三维实景数据处理

在三维扫描的原始数据上传至云端后,由云端计算系统自动执行。数据处理平均效率:每100平米场景,约3小时左右。

3. 三维数据的发布与展示

在云端自动处理工作完成后,返回用户公网/私网访问链接。用户可直接通过链接以浏览器前端或后台界面形式进行三维模型的发布和展示。

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1)用户管理

登录系统后,一级用户在左侧菜单栏有【用户管理】选项,可以添加二级用户,如下图:

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2)模型预览

点击模型编号,可以进行模型的预览。

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3)模型修改

通过后台编辑界面对模型展示的基本信息进行修改和调整。

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4)发布与查看正式模型

标签、场景、模型基本信息确认无误后,点击该模型操作栏的【发布】按钮(红色云朵图标),发布模型。

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正式发布的模型会在新页面中打开,这个链接就是模型的正式链接,确认无误后可以把这个链接交付使用

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三、 三维数据应用功能

1. 量测应用

在模型中默认开启,在模型前端展示界面,进入平面模式,右上角会出现测量按钮。禁止后将不再显示。

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2.地图展示

开启【地图展现】选项,模型发布后,点击定位图标可以在小窗口内打开地图导航。如:

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3.添加标签

进入场景,右击您想要添加标签的位置,点击【添加标签】,进入标签编辑页面。

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1)平面标签

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2)全景标签

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3)图文标签

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4. 场景索引

通过“添加场景”功能,可以实现在各分区间(如不同楼层、不同房间)的快速跳转浏览。

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5. 三维漫游

除按照默认静止方式进入模型、全景界面手动浏览外,还可按照预先设计的路径(如案发逻辑路径等),设置模型的展示方式和自动播放。

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此基础上可以进行犯罪、事故等重大现场的模拟推理,用三维动画的形式表现。

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四、 公安内网架设方案

1. 公安内网发布存储

由于公安现场勘查结果数据的对外保密性,需要架设内部局域网访问环境,同外部互联网进行物理隔绝。拟采用架设公安内网服务器的方式,为公安系统独立开发内网访问平台,达到与公网访问相同的效果。

充分利用公安系统现有服务器硬件、网络资源和云存储能力。在必要情况下根据案发量和所扫描数据量级的提升,适度对硬件环境进行扩展。

2. 公安私有云计算

伴随公安系统应用三维实景还原技术的日益普遍,将逐步开放针对公安系统的私有云计算服务器和数据传输专道。同时可以与各独立用户分别签署数据保密协议,保障数据的隐私和安全。


五、 结语

     公安系统作为城市安全保障的战略要素,应在信息化建设上占领高地,为实现智慧公安而先行。三维实景的现场还原技术,作为新一代,更直观、精确、快速的立体获取手段,必然可以为证据采集、案情分析、辅助决策和知识数据库积累等方面的具体工作提供更加丰富的方法。

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