引 言

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)屬于一個(gè)全新的研究領(lǐng)域，主要通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)手套、頭盔等交互設(shè)備對(duì)人類(lèi)的視覺(jué)、觸覺(jué)等進(jìn)行模擬，有效實(shí)現(xiàn)三維壞境，達(dá)到犯罪現(xiàn)場(chǎng)重建的目的，讓使用者有身臨其境之感。因?yàn)槭占C據(jù)和線索是現(xiàn)場(chǎng)勘察的主要手段，因此在各類(lèi)案件的偵查過(guò)程中，完整的犯罪現(xiàn)場(chǎng)是案件獲取證據(jù)和線索的重要前提。在傳統(tǒng)的犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查中，人員勘查完畢后，犯罪現(xiàn)場(chǎng)的情形只存在于當(dāng)時(shí)勘查人員的頭腦中，在進(jìn)行案情分析和分工合作的過(guò)程中，因?yàn)椴⒎敲總€(gè)工作者都可以獲取詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)情況，所以很難客觀、全面地了解現(xiàn)場(chǎng)。為了能夠讓人員獲取更多現(xiàn)場(chǎng)信息，需對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行保護(hù)，因此有必要減少接觸犯罪現(xiàn)場(chǎng)的人員。傳統(tǒng)的做法多為人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行筆錄、拍照、錄像、鑒定結(jié)論和口頭描述等，但這些方法在表達(dá)信息的同時(shí)存在一定的局限性，同時(shí)采取的信息量也與勘察人員的數(shù)量存在一定關(guān)系 [1]。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在犯罪現(xiàn)場(chǎng)重建中的應(yīng)用

犯罪現(xiàn)場(chǎng)是一個(gè)整體，其中不僅包含有實(shí)體狀況，還包含了犯罪的主要器件，這些因素對(duì)后期現(xiàn)場(chǎng)勘察有重要影響。犯罪現(xiàn)場(chǎng)重建的重點(diǎn)是將犯罪現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)的相關(guān)要素整理成為一個(gè)有序的環(huán)境，并且可以從中演示完整的犯罪過(guò)程。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行重建，需以犯罪現(xiàn)場(chǎng)的物證和鑒定作為基礎(chǔ)，采用人機(jī)對(duì)話的方式，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的程序和動(dòng)畫(huà)效果進(jìn)行模擬。重建過(guò)程不僅可以展示整個(gè)案發(fā)詳情， 還有利于辦案人員對(duì)案情作出正確判斷。同時(shí)也方便偵查人員對(duì)部分無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間保留的犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)觀察、記錄和重現(xiàn)。

在以往的犯罪現(xiàn)場(chǎng)重建過(guò)程中，大多采用拍照、記錄現(xiàn)場(chǎng)信息等方式，具有較大的局限性，無(wú)法適用于較為復(fù)雜的犯罪現(xiàn)場(chǎng)。針對(duì)較為復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)，偵查人員不僅要確定犯罪對(duì)象的位置、與受害人的關(guān)系，還要還原犯罪對(duì)象的樣貌特征等。目前，在犯罪現(xiàn)場(chǎng)重現(xiàn)的過(guò)程中，最常采用拍照、攝像和畫(huà)圖等技術(shù)。攝像不僅可以有效表現(xiàn)概貌、方向和重點(diǎn)部位等，還可以通過(guò)單項(xiàng)拍攝和多向拍攝還原犯罪現(xiàn)場(chǎng)的原貌。在犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查過(guò)程中，無(wú)論采用哪種方法，拍攝也只是將三維物體成像在感光平面，無(wú)法準(zhǔn)確表達(dá)、確定物體和空間位置的具體關(guān)系。為了能夠準(zhǔn)確重現(xiàn)犯罪現(xiàn)場(chǎng)，勘查人員一般會(huì)在拍攝的照片上附加一些文字說(shuō)明，但這也僅僅是簡(jiǎn)單的文字表述，有時(shí)還可能存在歧義。偵察人員使用傳統(tǒng)方法對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行記錄時(shí)，很大程度上會(huì)因?yàn)榭辈槿藛T個(gè)體的專業(yè)素質(zhì)和責(zé)任感對(duì)結(jié)果造成影響，同時(shí)也在一定程度上影響專家對(duì)案件的判斷 [2]。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地漫游

人機(jī)交互是虛擬現(xiàn)實(shí)研究中的重點(diǎn)，也是重建犯罪現(xiàn)場(chǎng)的關(guān)鍵。交互性主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面 ：

(1) 使用者可以在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中進(jìn)行操作，而在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的對(duì)象也根據(jù)使用者的操作做出反應(yīng) ；

(2) 在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，使用者的位置和視角若發(fā)生改變，漫游引擎也能夠根據(jù)具體情況生成新的畫(huà)面，并提供給使用者。使用者不僅可以進(jìn)行有效控制，還可以切換狀態(tài)，重點(diǎn)在于可以對(duì)視覺(jué)移動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的控制。視點(diǎn)相應(yīng)參數(shù)不斷變換，連續(xù)生成圖像并輸出至顯示設(shè)備。形成固定漫游的條件為在文件上記錄視點(diǎn)的空間參數(shù)。與此相反，自主漫游的條件為記錄由交互設(shè)備或交互原語(yǔ)確定的時(shí)視點(diǎn)的空間參數(shù)。

需要說(shuō)明的是，實(shí)現(xiàn)任意角度的視角或觀測(cè)點(diǎn)，都可以通過(guò)選擇本系統(tǒng)上不同的按鈕來(lái)控制。同一場(chǎng)景在不同的角度下觀察會(huì)得到不同的圖像 [3]。

3 物證管理和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

物證主要是犯罪現(xiàn)場(chǎng)留下的作案痕跡和物品信息，可以在犯罪現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)勘驗(yàn)技術(shù)取證并記錄。物證管理主要是將提取的物證進(jìn)行妥善保存，在需要時(shí)將物證取出用以配合調(diào)查和分析。

設(shè)計(jì)物證數(shù)據(jù)庫(kù)的主要目的在于有效儲(chǔ)存物證，包括現(xiàn)場(chǎng)拍攝的照片、物證細(xì)節(jié)，及參數(shù)說(shuō)明等。為了更方便地實(shí)現(xiàn)物證數(shù)據(jù)庫(kù)及其擴(kuò)展，照片的存儲(chǔ)應(yīng)該設(shè)定相應(yīng)的地址，之后通過(guò)調(diào)用地址來(lái)調(diào)用圖片 [4]。

4 犯罪現(xiàn)場(chǎng)重建中的場(chǎng)景建模

在犯罪現(xiàn)場(chǎng)重建的過(guò)程中，完善犯罪現(xiàn)場(chǎng)的逼真效果十分重要，不僅可以讓使用者有身臨其境之感，還可以提高勘察人員的積極性和破案效率，并完善犯罪現(xiàn)場(chǎng)重建的效果。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要從兩個(gè)方面對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行重建，一是利用三維建模工具，二是利用 OpenGL 圖形接口。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要通過(guò)兩種建模技術(shù)進(jìn)行構(gòu)造，一種是直接通過(guò) OpenGL 圖像對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行建模，從而有效實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的控制，其中在虛擬現(xiàn)實(shí)中還包括幾何變換、顏色等。另一種是先通過(guò)3DMAX 建模， 之后用OpenGL 讀取和控制。3DMAX 作為目前較為廣泛應(yīng)用的一種建模工具，雖然可以讓建造的模型更加逼真，但相對(duì)而言控制不便。應(yīng)用 OpenGL 建模雖然整體畫(huà)面效果缺乏真實(shí)感，但更容易控制、實(shí)現(xiàn)，操作也較為簡(jiǎn)單 [5]。

在光柵圖形屏顯器出現(xiàn)之前，圖形在計(jì)算機(jī)上的顯示都由線畫(huà)出，而在光柵圖形屏顯器興起后，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的主流則是具有連綿色調(diào)的，具有真、實(shí)性質(zhì)的圖形。正常情況下，具有真、實(shí)特質(zhì)的圖形創(chuàng)造大概需要經(jīng)歷四個(gè)步驟，分別為幾何結(jié)構(gòu)繪型、景點(diǎn)獲取和光柵的交替、光明亮值的計(jì)算以及撞碰實(shí)驗(yàn)。顯而易見(jiàn)，傳統(tǒng)意義上不具有實(shí)時(shí)特質(zhì)的真、實(shí)特質(zhì)的圖形創(chuàng)造比較注重圖形的真和實(shí)以及更高的質(zhì)量，與之相反，對(duì)于創(chuàng)造圖形的速度則要求不高，虛擬現(xiàn)實(shí)的推廣使用歸屬于實(shí)時(shí)圖形學(xué)類(lèi)別，限時(shí)的 CP 技術(shù)滿足了實(shí)時(shí)圖形創(chuàng)造的要求，換言之，就是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)用繪制算法完成對(duì)場(chǎng)景的創(chuàng)造。當(dāng)需要?jiǎng)?chuàng)造的場(chǎng)景比較復(fù)雜且模型數(shù)量較大時(shí)，很可能會(huì)因?yàn)閿?shù)量過(guò)大導(dǎo)致實(shí)時(shí)交換無(wú)法實(shí)現(xiàn)。如果不采用折中解決的方式，虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用也未必能同時(shí)滿足圖形創(chuàng)造時(shí)的真實(shí)特質(zhì)要求及繪制創(chuàng)造的實(shí)時(shí)特質(zhì) [6]。

5 虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的取景變換效果

虛擬物體被成功創(chuàng)建后，需要把創(chuàng)建好的虛擬物體安放在三維空間中合適的位置，更重要的是要尋求合適的視角進(jìn)行觀察、檢測(cè)。而具有不同坐標(biāo)之間互相轉(zhuǎn)換的取景變幻功能，則能幫助正確檢測(cè)場(chǎng)景中的模型。立體幾何均建立在所對(duì)應(yīng)的某個(gè)場(chǎng)景的坐標(biāo)系中，但我們了解的顯示屏上的二維圖像只是根據(jù)三維的定視點(diǎn)和視線方向的特質(zhì)，在二維顯示屏上的折射投影。經(jīng)過(guò)一系列坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換變動(dòng)才能將三維坐標(biāo)投影變換成顯示屏的像素坐標(biāo)，上述坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換則涵蓋了場(chǎng)景坐標(biāo)與攝像坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，攝像坐標(biāo)到顯示屏坐標(biāo)的互換，這些變換即我們所說(shuō)的變換取景 [7]。

現(xiàn)如今、應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的犯罪現(xiàn)場(chǎng)重建只是初步效果，還存在諸多不足 ：

(1) 在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，人機(jī)交互還不夠人性化。在重建犯罪現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)中，只運(yùn)用了鼠標(biāo)、鍵盤(pán)手套等作為輸入工具，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)虛擬場(chǎng)景的拖動(dòng)操作。

(2) 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的 3D模型庫(kù)尚未成熟。對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)重建系統(tǒng)而言，3D 模型庫(kù)較為簡(jiǎn)單，只能做到基本模型， 在進(jìn)行犯罪現(xiàn)場(chǎng)重建的過(guò)程中存在一定的局限性。

(3) 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中缺少一定的智能推理模塊。一個(gè)較為基礎(chǔ)的案發(fā)環(huán)境里，需要載入的 3D模型較多，同時(shí)對(duì)于各種模型的操作也較多，如此才能夠全方位完成犯罪現(xiàn)場(chǎng)重建。如果虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)沒(méi)有智能推理模塊則不能根據(jù)環(huán)境進(jìn)行推理 [8]。

6 結(jié) 語(yǔ)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在犯罪現(xiàn)場(chǎng)重建的過(guò)程中有效結(jié)合了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互和犯罪心理學(xué)等技術(shù)，有效為勘察人員提供了犯罪現(xiàn)場(chǎng)的原貌，同時(shí)還可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)演示整個(gè)案件發(fā)生的過(guò)程，方便勘查人員通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)體驗(yàn)真實(shí)的犯罪現(xiàn)場(chǎng)和犯罪過(guò)程，提高我國(guó)整體破案率。