一种基于刑侦技术的现场勘验实操训练考核系统及创建方法

技术领域

本发明涉及刑侦领域，具体涉及一种基于刑侦技术的现场勘验实操训练考 核系统及创建方法。

背景技术

随着技术发展，刑侦领域逐步采用虚拟现实进行现场勘验实战训练与考核， 受训者佩戴VR头盔，使用VR手柄或数据手套进入虚拟现场，进行沉浸式虚拟 勘验操作，为提高刑侦实战部门技术人员及现勘民警的现场勘验技能与规范意 识提供了有效技术手段。

如果建立一个班50个学生或学员同时进入VR场景上课的实验室，建设成 本需数千万元，如果同时需要两个班以上学生或学员同时上课，则需要投入的 资金更大。目前，也有不使用VR设备的传统现场勘验模拟系统，其系统授权在 性能较低的台式电脑上运行，实验室建设成本较低，可以满足大量学生同时上 课的需求，但该类产品存在场景不真实及勘验操作不能按规范要求的实际操作 方式进行的问题，影响学生或学员刑侦勘验意识与规范技能的培养。

发明内容

本发明的目的之一针对目前的VR培养模式投资较高或者传统模拟场景不真 实，影响学生或者学员刑侦勘验意识与规范技能培养的问题，提供一种基于刑 侦技术的现场勘验实操训练考核系统；目的之二是提出了该系统的创建方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种基于刑侦技术的现场勘验实操训练考核系统，考核系统包括：虚拟现场模块，采用虚幻引擎搭建，可通过计算机输入设备或者VR设备进入；勘验操作模 块，在虚拟现场中，通过计算机输入设备或者VR设备实现勘验操作。

进一步，所述虚拟现场模块及勘验操作模块能否在所述低性能电脑上运行的检测方法为：将所述考核系统在所述低性能电脑上运行，按照勘验规范操作与流 程，使用计算机输入设备针对所有勘验操作进行测试。

进一步，所述勘验操作包括场景中移动操作、现场保护操作、现场访问操作、 勘验工具操作、痕迹物证操作。

进一步，所述勘验工具操作为通过计算机输入设备实现工具选择、工具抓取、 工具回收、工具放置、工具打开、工具关闭，进而实现对痕迹物证的操作。

进一步，所述痕迹物证操作包括通过计算机输入设备实现痕迹物证发现操作、 痕迹物证固定操作、痕迹物证提取操作、痕迹物证包装操作或者痕迹物证送检 操作的一种或者几种。

进一步，所述场景中移动操作包括在虚拟现场中，使用所述计算机输入设备实 现第一视角的移动。

进一步，所述中现场保护操作为通过计算机输入设备至少实现设置警戒线、调 整警戒范围或者放置踏板打开通道的一种或几种。

进一步，所述现场访问操作为使用所述计算机输入设备实现发现现场知情人、 移动到知情人面前或者询问知情人的一种或者几种。

进一步，还包括考核评判模块，在所述虚拟现场，针对勘验操作设置考核评判 条件即勘验规范与考点分值，满足勘验规范要求的操作，按照所设置的得分分 值评判为得分，不符合勘验规范要求的操作，按照所设置的减分分值评判为减 分。

基于刑侦技术的现场勘验实操训练考核系统的创建方法，具体为：

1.基于实际案件资料搭建场景，构建实际案件真实还原的虚拟现场；

2.对搭建的场景进行优化，保证戴VR头盔时场景帧率在60帧以上，在低性 能PC上运行时场景帧率在30帧以上；

3.对所有勘验工具和痕迹物证按1:1比例建模，通过虚幻引擎将工具模型及 痕迹物证模型导入到虚拟现场；

4.针对场景中移动及虚拟工具和痕迹物证的操作，在虚幻引擎里编程，实现 使用键盘鼠标的操作方式；

5.对在电脑进行实操训练时的操作数据，在虚幻引擎里编程，实现实时采集， 其数据按照与服务器间的通信协议打包；

6.对设置的考点分值，在虚幻引擎里编程，实现自动考核评判，其结果数据 按照与服务器间的通信协议打包；

7.将打包的数据发送给服务器，在虚拟现场实现与服务器间的数据通信；

8.服务器接受数据，在服务器上实现与虚拟现场间的数据通信；

9.在服务器上保存接受的数据；

10.基于接受的考核数据，在服务器上实现考核成绩自动生成功能。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明基于VR技术重建真实还原的案件现场，从创建技术方法上解决传统 模拟系统场景不真实的问题。同时，按照在VR场景中的交互方式在低性能电脑 上实现勘验规范流程的操作，不仅解决VR实训系统投入成本大的问题，而且解 决传统模拟系统中不能自由进行规范流程要求的实际勘验操作(实操)的问题。 在公安院校或战训基地，以低成本部署大量本发明的PC实训系统，亦可部署少 量VR实训系统，满足大量学生或学员可同时授课与训练考核的实际需要。

附图说明：

图1为基于刑侦技术的现场勘验实操训练考核系统结构示意图；

图2为基于刑侦技术的现场勘验实操训练考核系统的创建方法流程图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将 此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实 现的技术均属于本发明的范围。

本实施例提出了一种基于刑侦技术的现场勘验实操训练考核系统，如图1 所示，包括虚拟现场模块和在虚拟现场内部运行的勘验操作模块，训练考核系 统可在低性能电脑上运行，低性能电脑的定义为带有下列技术参数：1)CPU(主 控模块)：i5 10400或同等类型；2)GPU(显卡)：GTX 1050Ti或同等类型； 3)内存：8GB；4)硬盘：256GB固态。

本实施例中，虚拟现场模块使用虚幻引擎搭建实际案件虚拟现场，对场景 及场景中物体与痕迹物证按1:1比例进行真实还原，保持其在现场中原有位置与 形态。设置场景中光源，对场景进行优化，保证其帧率在VR模式下有60帧以 上。在虚幻引擎里进行场景打包时，选择PC平台，生成可执行文件。

在虚幻引擎里构建的实际案件虚拟现场，是佩戴VR头盔可进入并使用数据 手套或VR手柄可进行交互的虚拟场景，其中有勘查线索的物体均为模型，可进 行交互。痕迹物证按照原有位置及形态设置在虚拟现场，可使用虚拟勘验工具 或耗材，按照其物理特性、化学特性、生物特性进行提取。对构建的虚拟现场， 使用虚幻引擎对模型数量、模型面数、材质、灯光进行优化，使其能在低性能 电脑上运行时场景帧率在30帧以上不出现卡顿现象。

在虚拟现场中，可通过使用键盘和鼠标实现场景中移动及物体抓取与放下 操作，其测试方法为：

将打包的可执行文件拷贝到低配电脑(含台式或手提式)上运行，通过键 盘和鼠标进行场景中移动及物体抓取与放下操作，检测场景帧率是否在30帧以 上。

用户应可在虚拟现场中自由移动，场景帧率不低于30帧；对虚拟现场中所 有痕迹物证，用户应可使用相应勘验工具及耗材进行发现、固定、提取、包装、 送检操作，所有勘验操作应简洁、稳定、精准；用户应可按勘验规范流程进行 操作，系统根据勘验规范对用户的每一步操作进行评判，并将其结果数据上传 至服务器，应可在生成的训练考核成绩中检验用户的现场勘验实操结果。

勘验操作模块在虚拟现场中实现，具体的：在UE中，实现使用VR头盔与 数据手套或VR手柄的场景中所有勘验操作，其中包含使用虚拟勘验工具及耗材 发现、固定、提取、包装、送检痕迹物证。佩戴VR头盔与数据手套或使用VR 手柄进入虚拟现场，对所有勘验操作及其结果进行测试，检查所有操作是否完 整。之后，实现键盘与鼠标对上述场景中的所有勘验操作，并保持与VR一致的 操作方式，使用键盘和鼠标对其结果进行测试，检查所有操作是否完整。最后， 将场景打包生成可执行文件。

检验勘探操作模块能否在低性能电脑上实施的方法是：将打包好的可执行文件拷贝到低性能电脑上运行，按照勘验规范操作与流程，使用键盘和鼠标针对所 有勘验操作进行测试，检测操作的稳定性与准确性。技术上，采用延迟渲染 (Deferred Shading)，在抗锯齿、后期处理、渲染管线流程上提高渲染效率， 在美术制作流程上，采用精度稍低的模型及贴图适配低性能电脑，确保在低性 能电脑上运行时不卡顿。另外，为用户提供移动速度、鼠标灵敏度、操作模式 等多项自定义操作参数，调整勘验过程中更适合用户自己的操作方式，实现勘 验过程中更稳定、更精准的操作。

其中勘验操作包括场景中移动操作、现场保护操作、现场访问操作、勘验 工具操作、痕迹物证操作。勘验工具使用3DMAX、MAYA对勘验工具按1:1比 例进行建模(中模、低模)，使用ZBrush雕刻高精度模型，使用xNormal进行 法线烘培。将模型导入UVLayout、Unfold3DNetwork进行UV展开，将模型导 入SubstancePainter中进行贴图绘制，将绘制的贴图和展UV后的模型分别通过 UE导入虚拟现场，在UE中进行材质调整，制作真实还原的虚拟勘验工具。在 虚拟现场，佩戴VR头盔、使用数据手套或VR手柄可对虚拟工具进行实际操作。

场景中移动操作包括以当前位置及第一人称视角为参照的前后、左右、上 下移动，其参照标志为左右手模型及其位置与方向。用W键控制向前移动，用 S键控制向后移动，用A键控制向左移动，用D键控制向右移动，用E键控制 向上移动，用Q键控制向下移动。用鼠标控制视线前后、左右、上下方向。

场景中操作可能需要调整左右手模型方向，按下Ctrl键、移动鼠标转动左 手模型，按下Alt键、移动鼠标转动右手模型，用R键重置左右手模型位置与 方向。

现场保护操作包括设置警戒线、调整警戒范围、放置踏板打开通道。点击 鼠标右键，用右手抓取警戒线。点击鼠标左键，用左手抓取警戒线。用鼠标移 动警戒线，用G键固定警戒线设置位置。用R键取消已设置警戒线位置，移动 警戒线调整境界范围。

现场访问操作至少包括发现现场知情人、移动到知情人面前、询问知情人。 模拟眼睛视线(准心)瞄准现场知情人后，用F键开启对话界面，实现对话互 动操作。

勘验工具操作包括工具选择、工具抓取、工具回收、工具放置、工具打开、 工具关闭、对痕迹物证操作。按G键打开3D工具菜单，出现手部射线，用手 部射线选择菜单中工具，按F键确定所选择的工具。被选择的工具以3D虚拟工 具出现在视线正前方，按鼠标左右键控制手部模型左右手抓取工具。鼠标左右 键再次点击时，释放手中虚拟工具至空中悬停。用准心瞄准工具后，长按R键 回收工具。左手或右手抓取工具后，使用V、B键控制左手或右手里的工具的开、 关操作。使用发现、固定、提取、包装工具或耗材对痕迹物证进行操作。

痕迹物证发现操作包括使用现勘电筒、多波段光源、激光生物发现仪、宽 幅足迹灯发现痕迹物证。按G键打开3D工具菜单，用手部射线从工具菜单中 选择工具。按鼠标左右键控制左右手抓取选择的光源工具，按V、B键控制开、 关左手或右手里的光源，用鼠标及鼠标滚轮移动光源搜索痕迹，光源照到痕迹 时，根据痕迹特性与光的作用，痕迹产生显现变化。

痕迹物证固定操作包括使用标牌、标尺、单反相机拍照固定痕迹物证。按G 键打开3D工具菜单，用手部射线从工具菜单中选择标牌、标尺，按鼠标左右键 控制左右手抓取标牌、标尺，用鼠标及鼠标滚轮移动标牌或标尺，贴近痕迹物 证所处物体表面(墙面、地面、桌面)时，再点击鼠标左键或右键，可放置标 牌至对应位置。按G键打开3D工具菜单，用手部射线从工具菜单中选择单反 相机，按鼠标左右键控制左右手抓取单反相机，按V键控制相机快门进行拍照 固定痕迹物证。

痕迹物证提取操作包括使用单反相机、明胶片、静电吸附仪、擦拭棉签、 吸管、生化管提取痕迹物证。按G键打开3D工具菜单，用手部射线从工具菜 单中选择明胶片，按鼠标左右键控制左右手抓取明胶片，用鼠标及鼠标滚轮移 动明胶片，贴近指纹或掌纹痕迹表面，提取痕迹。按G键打开3D工具菜单， 用手部射线从工具菜单中选择静电吸附仪及其耗材(静电吸附膜)，按住鼠标 右键控制右手抓取静电吸附膜，移动静电吸附膜贴近地面灰尘足迹表面，松开 鼠标右键放置静电吸附膜，按住鼠标左键控制左手抓取静电吸附仪，移动静电 吸附仪贴近静电吸附膜，按V键打开静电吸附仪提取灰尘足迹。按G键打开3D 工具菜单，用手部射线从工具菜单中选择擦拭棉签，按鼠标左右键控制左右手 抓取擦拭棉签，用擦拭棉签对指纹或掌纹进行擦拭，提取DNA。按G键打开3D 工具菜单，出现手部射线，用手部射线从工具菜单中选择吸管，按鼠标左右键 控制左右手抓取吸管，对准需要提取的液体，按V键提取液体物证，将吸管对 准生化管口部位置，再按V键松开吸管使液体落入生化管。

痕迹物证包装操作至少包括使用塑料物证袋、纸质物证袋包装痕迹物证。 按G键打开3D工具菜单，用手部射线从工具菜单中选择物证袋，按鼠标左右 键控制左右手抓取提取的痕迹物证，将提取的痕迹物证对准物证袋包装口部位 置，再点击鼠标键松开痕迹物证使其落入袋中。

痕迹物证送检操作包括选择送检痕迹物证、指定送检项目、发起送检。使 物证袋悬停空中，准心瞄准物证袋后按F键打开送检菜单，出现手部射线，用 手部射线选择送检项目，再用手部射线点击送检按钮发起送检。

考核评判模块对操作数据进行实时采集，同时按照规范及设置的考点对操 作进行自动评判。针对用户操作，在勘验工具操作模块中采集操作数据及考点 评判结果数据，并将其数据通过自定义通信协议上传至服务器，保存在数据库 中。

操作自动评判至少包括考点分值设置、规范操作评判、规范流程评判。通 过设置界面，对痕迹物证进行编辑、设置考点与分值。勘验过程中，用户使用 勘验工具及耗材对痕迹物证进行操作时，系统按照规范操作与流程进行评判。

考核成绩自动生成包括虚拟现场中的考点得分判定、考点减分判定及服务 器上的分数统计、成绩单生成。虚拟现场的考点分值判定结果随所有操作数据 上传至服务器，由服务器进行统计，生成考核成绩单。

本实施例中提到的训练考核系统在勘训主机上运行，勘训主机最低配置为 上述的低性能电脑，勘训主机与勘训服务器连接，主控模块与普通性能独立显 卡安装在勘训主机上，主控模块与普通性能显卡双向电性连接，主控模块通过 网络终端设备与服务器双向通信连接，主控模块控制勘训数据采集与传输，普 通性能显卡实时渲染平面虚拟场景。

勘训主机连接有计算机输入设备，计算机输入设备至少包括键盘和鼠标， 键盘与鼠标接入虚拟现场，实现虚拟场景中痕迹物证的非沉浸式交互操作。

勘训服务器，其与勘训主机通过网络连接，传输勘训操作数据及考核成绩 数据，数据存储及数据库模块安装在服务器内。

用户可在后台统一注册，系统在勘训主机电脑上启动后，用户进行登录。 登录成功后，用户进入虚拟现场。在虚拟现场，用户通过键盘与鼠标可自由进 行训练所要求的勘验操作。

在用户登录前，可绑定系统运行电脑的MAC地址，对系统进行加密，防止 系统拷贝到其他电脑随意使用。初次运行系统时，采集用户电脑硬件信息即MAC 地址，生成一组用户凭证。根据用户凭证生成一组认证码，将认证码提供给用 户，用户使用认证码注册后方可正常启动系统。

实施例2

本实施例提出了基于刑侦现场勘验实操训练考核系统的创建方法，如图2 所示，具体的：

1.基于实际案件资料搭建场景，构建实际案件真实还原的虚拟现场。

2.对搭建的场景进行优化，保证戴VR头盔时场景帧率在60帧以上，在低 性能PC上运行时场景帧率在30帧以上。

3.对所有勘验工具按1:1比例建模，通过虚幻引擎将工具模型导入到虚拟现 场。

4.对所有痕迹物证按照1:1比例建模，通过虚幻引擎将痕迹物证模型导入到 虚拟现场。

5.对所有虚拟工具的操作，按照在虚拟现场的VR操作方式及常规勘验工具 操作要求，在虚幻引擎里编程实现使用键盘鼠标的操作方式。

6.对所有痕迹物证的操作，按照在虚拟现场的VR操作方式及勘验规范流程 要求，在虚幻引擎里编程实现使用键盘鼠标的操作方式。

7.对在电脑进行实操训练时的操作数据，在虚幻引擎里编程实现实时采集， 其结果数据按照与服务器间的通信协议打包。

8.对设置的考点分值，在虚幻引擎里编程实现自动考核评判，其结果数据按 照与服务器间的通信协议打包。

9.将打包的数据发送给服务器，在虚拟现场实现与服务器间的数据通信。

10.服务器接受数据，在服务器上实现与虚拟现场间的数据通信。

11.在服务器上保存接受的数据。

12.基于接受的考核数据，在服务器上实现考核成绩自动生成功能。