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警用安防

無人機憑借靈活智能成本低等優點能夠完成空中監控、日常巡邏、搜索跟蹤、應對突發的社會事件、空中偵察抓捕罪犯等任務,受到了警務部門的青睞。


公安三維實景還原

一、項目背景與意義

1. 國內公安現場勘查現狀

現場勘查是偵查機關對犯罪處所及其遺留痕跡和其他物證所進行的勘驗和調查(見犯罪現場)。目的是發現、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,確定偵查方向和范圍,為偵查和審判案件提供線索和證據。傳統現場勘查手段主要包括現場詢問事件發生過程、調用或手繪現場平面圖紙、現場拍照、實地對場地物證等進行丈量等。傳統二維平面的現場勘查手段,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系表述不清晰或者缺失

3)平面勘查存在遮擋、遮蔽等現象

4)傳統平面照片的采集結果無精度可言

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目前公安現場勘查最關鍵的幾點要素包括:

·客觀

現場勘查的采集結果必須與案發現場的實際情況保持高度一致。

·快速

鑒于第一案發現場保存時間的有限性,要求高效的現場勘查手段。

精確

現場勘查結果必須保證高精度的特點。

·無損

主要指現場勘查的過程需要避免對現場的破壞,同時勘查結果數據應保留案發現場的全部細節。

·直觀

現場勘查的結果,其展示方式需要最大程度滿足人眼觀察習慣,盡可能達到身臨其境的感受。

·規范

現場勘查技術手段,應形成標準化作業流程,現場采集的勘查結果應具備統一的數據格式和展現形式。

·安全

現場勘查方案應以保證現勘人員安全為前提,勘查過程簡便快捷。


2. 三維實景重建技術

三維重建(還原)是指對三維物體建立適合計算機表示和處理的數學模型,是在計算機環境下對其進行處理、操作和分析其性質的基礎,也是在計算機中建立表達客觀世界的虛擬現實的關鍵技術。

建模技術的發展,隨著計算機圖形視覺技術的進步和計算機軟硬件的發展,經歷了純手工、半自動和全自動三個時代的發展。從早期的根據二維平面圖人工“翻模”,需要大量的人工成本和周期(代表軟件3DMAX等),到配合三維空間點云(直接獲取或由影像匹配算法自動提取)的計算機輔助建模,再到近年來日益成熟的計算機自動三維重建技術(核心算法:空間點、線、面的自動提取,空間三角格網的自動配準)。

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     三維原始數據的采集,作為三維重建技術的基礎,按其數據采集方式,大致可分為固定式三維掃描和移動式三維掃描兩種。固定式掃描設備的穩定性強,數據精度高,但掃描效率和便捷性稍差;移動式掃描設備便攜性高,但由于需手持操作,故而受人為因素影響易導致結果精度不穩定。

而三維原始數據采集的核心技術SLAM(同步定位測圖),根據其主要構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技術的固定式自旋轉三維掃描+全景相結合的設備——AOB,完成現場三維實景還原的數據采集。AOB三維掃描儀采用世界領先的SLAM算法,集成了三維模型的結構完整性和全景影像細節的高分辨率特性,是為室內場景應用的完美解決方案。

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二、 公安現場三維數據的采集與處理流程

1. 三維原始數據采集

1)規劃掃描點位置

根據房屋面積、結構等特點設計現場區域掃描點位分布。

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2)使用筆記本電腦(或ipad)wifi連接設備,設備自動掃描。

按照設計的點位分別架設設備,通過便攜電腦無線連接設備,每點位自動掃描時間1分鐘。

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3)所有點位自動掃描完成后,一鍵式上傳數據至云端(公有/私有云計算中心)。

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至此,所有現場三維掃描工作結束。現場工作效率:每100平米以內場景,約20分鐘左右。

2. 三維實景數據處理

在三維掃描的原始數據上傳至云端后,由云端計算系統自動執行。數據處理平均效率:每100平米場景,約3小時左右。

3. 三維數據的發布與展示

在云端自動處理工作完成后,返回用戶公網/私網訪問鏈接。用戶可直接通過鏈接以瀏覽器前端或后臺界面形式進行三維模型的發布和展示。

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1)用戶管理

登錄系統后,一級用戶在左側菜單欄有【用戶管理】選項,可以添加二級用戶,如下圖:

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2)模型預覽

點擊模型編號,可以進行模型的預覽。

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3)模型修改

通過后臺編輯界面對模型展示的基本信息進行修改和調整。

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4)發布與查看正式模型

標簽、場景、模型基本信息確認無誤后,點擊該模型操作欄的【發布】按鈕(紅色云朵圖標),發布模型。

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正式發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,確認無誤后可以把這個鏈接交付使用

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三、 三維數據應用功能

1. 量測應用

在模型中默認開啟,在模型前端展示界面,進入平面模式,右上角會出現測量按鈕。禁止后將不再顯示。

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2.地圖展示

開啟【地圖展現】選項,模型發布后,點擊定位圖標可以在小窗口內打開地圖導航。如:

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3.添加標簽

進入場景,右擊您想要添加標簽的位置,點擊【添加標簽】,進入標簽編輯頁面。

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1)平面標簽

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2)全景標簽

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3)圖文標簽

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4. 場景索引

通過“添加場景”功能,可以實現在各分區間(如不同樓層、不同房間)的快速跳轉瀏覽。

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5. 三維漫游

除按照默認靜止方式進入模型、全景界面手動瀏覽外,還可按照預先設計的路徑(如案發邏輯路徑等),設置模型的展示方式和自動播放。

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此基礎上可以進行犯罪、事故等重大現場的模擬推理,用三維動畫的形式表現。

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四、 公安內網架設方案

1. 公安內網發布存儲

由于公安現場勘查結果數據的對外保密性,需要架設內部局域網訪問環境,同外部互聯網進行物理隔絕。擬采用架設公安內網服務器的方式,為公安系統獨立開發內網訪問平臺,達到與公網訪問相同的效果。

充分利用公安系統現有服務器硬件、網絡資源和云存儲能力。在必要情況下根據案發量和所掃描數據量級的提升,適度對硬件環境進行擴展。

2. 公安私有云計算

伴隨公安系統應用三維實景還原技術的日益普遍,將逐步開放針對公安系統的私有云計算服務器和數據傳輸專道。同時可以與各獨立用戶分別簽署數據保密協議,保障數據的隱私和安全。


五、 結語

     公安系統作為城市安全保障的戰略要素,應在信息化建設上占領高地,為實現智慧公安而先行。三維實景的現場還原技術,作為新一代,更直觀、精確、快速的立體獲取手段,必然可以為證據采集、案情分析、輔助決策和知識數據庫積累等方面的具體工作提供更加豐富的方法。

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