杰图现场三维重建及测量系统培训大纲

杰图现场三维重建及测量系统培训大纲

公安现场三维全景重建及测量系统

一、公安现场三维全景重建及测量系统的开发背景及升级前景

本系统旨在利用图像的全景生成技术，开发公安现场三维全景重建及测量系统研究内容主要是采用数码相机拍照的现场勘查照片，通过计算机系统自动处理，生成360度空间现场三维全景效果图，全方位真实地记录现场多种立体信息，并整合现场细目、测量数据、文字介绍等多媒体效果，在计算机上重建案件的现场三维全景效果，为现场分析、专家会诊以及现场重建提供所需的三维图像及数据。

公安现场三维全景重建及测量系统是创建案发现场各种物体再现的重要应用工具，主要以软件形式完成研究内容。

二、主要技术内容包括以下几个部分

1、全景图生成：

1）、对案件现场进行全方位拍摄，记录光线、色彩、空间位置等信息。可以自由地进行场景切换和细目插入。

2）、可以依据对案件的最新分析，任意抓取画面并制作成现场图片案卷。

3）、自动生成360度立体全景图。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。

4）、实现自动嵌入模拟动作视频来演示案发过程。直观了解案发时的模拟情景。

2、 三维测量

记录发案件现场三维数据，利用系统独有的三维测距算法，实现距离测量及任意点的三维坐标测量。通过三维测量实现：

1）、随时测量：

在现场分析过程中，指挥员、勘查员无需再往返去现场，便直接在全景图中进行工作，随时测量。

2）、测量补救：

对复杂案件现场中由于某些因素干扰引起的疏忽或由于现场撤消造成的数据丢失起到补救测量作用。

3、通用化发布：

本系统可以把所整合的全部案件资料发布保存为通用的网页格式，上传至网络，及时地将现场的真实情况传送到指挥中心，便于适时准确地组织指挥。同时也解决了专家远程了解案情、综合会诊的需要。

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4、数据保存：

本系统的实现，不但能够真实准确地把目前涉及到的所有案卷数据作数字化的长久保存，并且可以长期保存未涉及到或将要涉及到的该案件的其他相关数据。

三、主要技术内容的实现方式及技术原理

1、拼合方式及原理：

采用单反相机和鱼眼镜头，在水平方向拍摄得到4张图像。采用图像畸变矫正技术恢复到空间球模型相应位置、采用匹配点识别技术调整图像空间位置偏移，立体错位矫正、采用图像融合技术精确融合，得到球模型图像之后再采用立体影像播放技术在电脑屏幕中显现。最后得到满意的三维立体全景图，同时，本系统是在JAVA平台上运行的，所以不但可以方便的浏览全景，而且还能够利用JAVA平台的优势，进行360度浏览、自由的嵌入视频、任意的抓取全景图中的画面，达到现场三维重建的目的。

2、三维空间测量及原理：

将三脚架固定于同一地点，在不同的高度拍摄2组图像，拼合得到2张全景图。电

脑模拟人眼复杂的透视校正原理，利用两个拍摄点之间成像的差别，经过一系列复杂的光学转换算法得到空间位置的测量数据关系。测量时需在2张全景图上分别选取具有相同位置的2对点，从而计算出2点间的距离。该算法是计算机仿生学的又一新亮点，综合精度可达千分之八以上，本误差值百分之九十产生在人为选点和相机精度上，只有百分之十是系统误差。

3、通用化发布和数据保存的设计：

本系统所重建的案件现场的发布方式再次利用了JAVA平台的优势，采用网页格式

发布，这样的格式几乎可以在任何电脑上运行，便与传输和观看，同时，用.EXE文件作为头文件，大大的提高了发布结果的适应性，这样的结果几乎能够在基层的任何一台装有WINDOWS操作系统的电脑上运行。

数据的保存除了发布结果的保存，还有另外的方式，就是项目保存和导出，保存或

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导出的项目可以反复调用，反复编辑，这样，对于未能及时侦破的案件的反复研究和证据链的重新认定会起到很大的作用。

四、本系统的技术创新点

1、现场照片的计算机360度立体自动拼合技术。本系统处于国际同类技术的领先水平。

2、在现场360度全景图上进行痕迹物标注、调出、切换、推拉以及对此进行二维、三

维自动测量的算法。本算法是国内独创，国际领先。

3、完成自动嵌入模拟动作视频来演示案发过程中嫌疑（相关）人的活动过程。

4、三维数据链接和整合方法，生成通用格式来浏览的方法。

五、系统配置和拍摄要求

操作系统

微软Windows ME/NT4.0/2000/XP 操作系统或者更高版本

硬件要求

奔腾III，800MHz 或以上处理器

512M以上内存

100M 以上磁盘空间

800*600以上分辨率，或支持256色以上

其他要求

JRE1.6.0以上版本Java虚拟机

拍摄设备条件：

相机：nikon D40以上单反相机：D50、D70、D80、D100、D200等

镜头：Sigma 8mm鱼眼镜头

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云台：JTS-Rotator SPH云台

三脚架：manfrotto 028 专业三脚架

相机配件：1G以上相机卡

拍摄要求：

尽量避免使用闪光灯。为了得到好的拍摄效果，选择光线是非常重要的，户外拍摄

时，如果天气很好，选择早上10点到下午2点这个时间段进行拍摄比较好。在室内进行拍摄时，如果光线不足，就把灯光打开。

尽量不要过度曝光，否则，拍摄的照片会有明显偏蓝的现象，或者黑缝。

光圈值越大，景深越大，建议尽量使用大一点的光圈值，即小光圈，曝光时间长一

点。

调整三角架位置，尽量保证比较重要的物体或者景物处在图像的中间。

根据要着重显示的物体的位置选择合适的距离和三角架的角度。

在拍摄的过程中，如果有运行的人或者动物，尽量让人或者动物出现在画面的中间，

这样拼合的全景图就不会出现只有一半的人或者动物的现象。 由于鱼眼镜头的视野非常的广，它可以拍到镜头周围183度的范围，因此在拍摄过程中，身体尽量远离镜头。

拍照具体参考要求： 1、

2、

3、

4、

5、 选择光圈优先模式（A或者AF模式，相机不同，表示方法也不一样，Nikon一般都是A模式） 光圈值选择F8.0（室外）或者F4.0-5.6（室内）半按快门，得到快门值。 选择M模式（手动）调节光圈值和快门值，和A模式下一样。 按下快门拍摄，如果暴光过亮或者过暗，调节快门值，过亮就缩短快门时间，过暗则延长快门时间，最好不要超过1/4S,(相机上显示为4) 顺时针转动，90度拍一张，共拍四张。

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六、本系统的升级前景

本系统在目前只是完成了现场测量和开放式链接等功能，将来还能够完成现场

图和特殊面展开图的自动生成，并且内涵数据，同样可以随意测量，再往前，我

们可以根据平面示意图的数据给现场进行空间建模，还有在刑侦专家的参与下可

以有望实现真实的现场再现！

七、本系统和其他同类软件系统的区别

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照片能够提供接近真实的色彩。并且采用 sigma 镜头之后的成像如图示：

能够尽可能多的利用 CCD,因此清晰度最高可达 8000*4000 拍摄上，采用四张的方式和采用两张的方式一样方便，区别仅仅在于， 你要按两下快门还是四下快门而已。 六张+两张 的拼合方 式 无 有 支持采用 Nikon D100/D70/D70s/D50/D1H/D1X 等系列单反相机配合 Nikon10.5MM 镜头使用。 采用 Nikon 10.5MM 的镜头能够完全利用 CCD, 所拍摄的鱼眼图像充满 整个 CCD,利用率最高，采用六张+两张的拍摄方案清晰度最高能够达到 10000*5000。 拍摄上需要拍摄一张朝上的“天”和一张朝下的“地” ,所以相对会需 要多做一点工作。 细目图片的链接没有数量和层次限制，任意链接。

细目图无 穷链接功 能 鱼眼拼接 国家专利 根据全景 图自动生 成现场图 的功能并 全屏显示

无

有

无

有

以下是升级版本(v6.0 版)的软件功能， 无 有

1、 无需再做繁琐的建模画图工作； 2、 获得的现场图是客观的、真实的、不会因为人为因素而产生偏差； 3、 可作为法庭了解现场的证据。

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根据现场 全景进行 三维测量

无

有

这个功能基础必须要全景图清晰度足够高，才能保证测量的精度足够 高，所以我们需要采用四张的拼合方式进行拼合，采用两张和三张的方式 得到的全景因为清晰度太低根本没法测量。 可以用于测量补救；接测量给犯罪嫌疑人看，让其伏法；直接在法庭 上测量以辅助说明证据的真实性。 模拟案发 过程 无 有

可以从案犯角度观察作案过程，同时可以从俯视的角度观察作案过程 信息管理 功能： 包括 案情文字 信息、 痕迹 图像类信 息等的管 理， 此处只 举痕迹分 类管理功 能进行说 明。 无 有 痕迹分类管理功能，能够将众多的痕迹，如指纹、血迹、撬痕、足迹等分 类显示。如图示，第一幅图是血迹、足迹、掌纹三类痕迹共同显示，第二 幅图只显示掌纹类痕迹。

打印功能 人性化设 计

未 知 不 足

有 有

可以将案件有关的图片、卷宗等直接打印出来。 完全按照公安行业客户的需求设计，使用遵循简单、快速、方便的原则进 行设计，决不出现需要手工输入代码等复杂的情况。

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八、本系统需要掌握的要点索引

1、三维全景技术的两种主要的生成方式：

1）、德国spheronvr公司的R2S（线扫描）技术，该技术采用电子扫描设备+旋转支架的形式，通过旋转扫描现场一周的形式获得现场全景图，并在该数据的基础上进行测量及案情卷宗的制作。基本上属于通过硬件采集形式获得原始图像数据和空间数据。原理上有非常大的差别，该技术能够获得和我们非常接近的效果，但因设备造价太高（大概是本系统的10倍左右），不利于引进到国内推广，另外一方面，该技术用做现场采集有个致命的缺点，就是现场不能有移动物，这很难解决室外现场的问题。

2）、本系统的拼合技术主要是采用数码相机拍照的现场勘查照片，通过计算机系统自动处理，生成360度空间现场三维全景效果图，全方位真实地记录现场多种立体信息，并整合现场细目、测量数据、文字介绍等多媒体效果，在计算机上重现案件的现场三维全景效果，为现场分析、专家会诊以及现场重建提供所需的三维图像及数据。因为是现场照片，所以该技术十分适合现场采集和制作，成本十分低廉，又能节省时间。

2、全景再现技术和全景模拟动画的本质区别，一个是实景，另一个计算机制造的虚拟景象。

3、三维全景技术我们目前处在全球的领先位置。

4、公安现场三维全景重建及测量系统的开发和发展是立足与公安实战工作的需要，每一步开发和发展都离不开公安战线的技术干警和技术专家的支持。

5、我们系统的几大优点：

1、 ）实现方式简单，操作即方便又快捷；

2、 ）能够真实的反映现场情景，同时现场细目和全景之间能够自由的链接、互动，可以全

面的反映现场，便于不同思路的专业人员进行分析现场；

3、 ）能够比较精确的测量任意空间的距离，这对于办案人员全面、有效的分析现场有着重

要的意义；

4、 ）可以自由的嵌入视频和音频，对于刑事技术和刑事侦察的结合有着重要的意义，侦察

人员可以在该系统中大胆的发挥想象，重建犯罪现场；

5、 ）用该系统汇报、分析案情可以增加现场勘察的时效性；

6、 ）在没有及时侦破的案件反复斟酌时，该系统能够更加充分的显示出威力，因为根据新

的线索，我们会再次利用该系统的记录分析现场、测量现场，为新的证据链提供可靠的保障；

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7、 ）某些案件的现场远程求助方面，该系统同样有强大的威力，可以便捷的把案件真实信

息通过网络传递给专家，给我们提供帮助，使得案件的侦破大大的提高了效率。

8、 ）可以补充现场照片（截图）等现场勘察工作的细节补救，同时在目前和将来的法庭举

证工作中也能起到很大的作用

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/x2xq.html