刑事侦查实训教学虚拟仿真应用系统设计

摘 要 在刑事侦查实训教学中引入虚拟仿真应用系统，对全面提高公安院校学生刑事侦查能力和实现培养卓越侦查人才目标具有重要意义。对刑事侦查实训教学虚拟仿真应用系统进行设计，可从案件侦查阶段角度来对应用系统内容进行模块化设计，从数据层、功能层、接口层和用户层四层级来进行应用系统框架结构设计，硬件系统和应用软件构成应用系统平台。建模技术、场景调度技术、立体显示技术和人机交互技术是该应用系统实现关键技术。

关键词 刑事侦查 实训教学 虚拟仿真 应用系统

基金项目：湖北省教育厅教育科学规划一般课题“刑事侦查实训教学虚拟仿真应用系统设计与开发”（项目编号：2018GB040）阶段性成果。

作者简介：裴煜，湖北警官学院侦查系副教授。

中图分类号：G642                                                            文献标识码：A                         DOI：10.19387/j.cnki.1009-0592.2019.04.215

虛拟仿真具有人机交互、沉浸性、仿真性和操作人员自主性强等优点，在医学等教育领域应用广泛。近年来，虚拟仿真技术在公安教育领域的应用也引起了学者们关注，普遍认为刑事侦查虚拟仿真实训教学是继传统实体实践教学后又一重要实践教学方法，对全面提高公安院校学生刑事侦查能力和实现培养卓越侦查人才目标具有重要意义。众所周知，刑事侦查虚拟仿真实训教学往往是通过虚拟仿真应用系统来实现的，因此，科学设计开发刑事侦查虚拟仿真应用系统是实现虚拟仿真实训教学的关键。基于此，本文对刑事侦查实训教学虚拟仿真应用系统内容设计、构架设计和实现关键技术进行初步探讨。

一、刑事侦查实训教学虚拟仿真应用系统内容设计

虚拟仿真应用系统内容设计与其应用目的密切相关，应用目的决定了系统设计内容。同样，刑事侦查实训教学虚拟仿真应用系统内容设计应紧紧围绕公安院校侦查人才培养目标来进行，而培养适应新时期侦查工作实践需要的、具有一定侦查能力的应用型人才是全国公安院校侦查专业人才培养共同目标，因此，在对刑事侦查实训教学虚拟仿真应用系统内容设计时，应紧紧围绕案件侦查阶段来进行模块化设计。依据我国刑事诉讼法规定，一起完整的刑事案件侦破，往往要经过案件受理、现场勘查、立案、侦查措施实施和侦查终结等阶段，因此，笔者认为要达到全面提升公安院校学生刑事侦查能力和实现培养卓越侦查人才目标，刑事侦查实训教学虚拟仿真应用系统内容设计应包括以下模块。

（一） 案件受理模块

该模块内容包括被害人对公安机关进行报案、控告、举报;受理案件人员对报案人等进行初步询问并制作询问笔录、录音;制作《受理案件登记表》并出具回执;对领导进行内部汇报请示，并安排侦查人员出现场等。

（二）犯罪现场勘查模块

该模块由现场保护、现场勘验、现场访问、现场记录、现场分析和现场勘查信息录入等单元构成。现场保护单元包括对现场保护范围划定、现场保护措施采取等;现场勘验单元包括现场勘验范围确定以及对犯罪现场上足迹、手印、血迹、作案工具等痕迹物品进行寻找、发现、提取、包装等;现场访问单元包括对被害人、其他知情人进行询问并制作询问笔录;现场记录单元包括运用笔录、文字、照相、录像、录音方式对现场勘查过程及现场上痕迹物品进行记录固定;现场分析单元包括对案件性质、案发时间、案发地点、作案人人数、作案人特征、作案工具、作案过程、作案动机和目的、侦查方向和范围进行分析判断等;现场勘查信息录入单元包括将现场勘查信息录入勘查信息系统，上网比对查询等。

（三）立案模块

该模块内容包括对案件初查内容从立案程序条件、事实条件和管辖条件等方面进行审查判断;对于有证据证明犯罪事实发生、需要追究行为人刑事责任并属于自己管辖的案件，制作《呈请立案报告书》《立案决定书》和《立案回执》等法律文书。

（四）侦查措施模块

该模块由调查访问等传统侦查措施、视频侦查等现代新型侦查措施、跟踪密捕等缉捕措施、手印鉴定等物证技术和侦查讯问等单元构成。传统侦查措施单元包括对被害人亲属、同事、亲朋好友、邻居等访问对象进行深入调查;在划定的侦查范围进行摸底排查;对案件相关财物进行赃物控制;对系列案件进行并案侦查;进行侦查实验等。现代新型侦查措施单元包括视频侦查、通信侦控等。缉捕措施单元包括通缉通报、追击堵截、跟踪守候、网上追逃、拘留逮捕等。物证技术单元包括对抓获的犯罪嫌疑人进行人身辨认;手印、脚印、血迹等生物物证技术鉴定;对现场残留物进行理化检验鉴定;对现场上残留文字进行文件鉴定等。侦查讯问单元包括对犯罪嫌疑人权利义务告知、初讯、续讯和结束讯。

（五）侦查终结模块

该模块内容包括对案件侦查中获取的物证、书证等各种证据材料，依据证据的“三性”进行审查判断;依据查明的案件事实，科学构建证据体系;对查封、扣押的犯罪嫌疑人相关财物文件随案随送，对与案件无关的物品及时返还原持有人;制作《侦查终结报告》《起诉意见书》等。

二、刑事侦查实训教学虚拟仿真应用系统构架设计

刑事侦查实训教学虚拟仿真应用系统构架设计主要包括应用系统框架结构设计和平台构建两个方面，具体而言。

（一）刑事侦查实训教学虚拟仿真应用系统框架结构设计

为了保证虚拟仿真实训教学顺利进行，同时增强实训人员实训过程中的沉浸性，营造出实训人员与环境交互体验的虚拟世界，在对刑事侦查实训教学虚拟仿真应用系统框架结构设计时，可以借用其他成熟虚拟仿真应用系统设计方法，即采用数据层、功能层、接口层和用户层等四层架构方式进行设计。①其中，数据层包括数据存储层和数据访问层，主要解决刑事侦查虚拟仿真基础数据的存储方法;功能层支撑整个刑事侦查虚拟仿真实训过程中的各类数据的获取、访问、创建、管理与应用工作;接口层负责刑事侦查虚拟仿真应用系统与轻量化模型管理系统等的数据集成，为沉浸式虚拟仿真应用系统提供交互设备的访问与控制，实现实训人员与虚拟案件现场环境间交互;用户层主要提供刑事侦查虚拟仿真实训人员、教师等系统管理人员使用该系统的操作界面。通过用户层，虚拟仿真实训人员运用控件来加载显示虚拟环境，保障虚拟仿真实训活动顺序进行。同时，教学实训管理人员进行教学过程有效管理功能，包括实训教学安排、实训结果的批改、实训成绩统计查询等。

（二）刑事侦查实训教学虚拟仿真应用系统平台构建

刑事侦查实训教学虚拟仿真系统应用离不开系统平台。因此，在刑事侦查实训教学虚拟仿真应用系统设计开发中，应科学构建应用系统平台。刑事侦查实训教学虚拟仿真应用系统平台由硬件系统和应用软件组成。刑事侦查实训教学虚拟仿真应用系统上述模块内容，可以全部或部分地通过硬件系统和应用软件来实现。

1.硬件系统。虚拟仿真应用系统离不开硬件支持。只有在硬件辅助下，虚拟仿真实训教学优越性才能最大限度地发挥出来。同时，硬件设备也是应用软件功能有效发挥前提。良好穩定的硬件系统，应用软件功能才能高效实现。硬件设备功能水平需要根据具体的虚拟仿真实训教学任务来进行比配选择。当前刑事侦查虚拟仿真实训教学基本操作部件是计算机。由于需要满足实时交互与漫游，用于虚拟实训教学的计算机主机对图形加速卡有较高要求，须采用128MB图形加速卡和1GB内存，主频采用2GB以上。此外，接口微处理器部分的主控芯片须采用16顶级单片机来实现控制信号的识别和数据采集，并通过Windows串口API函数，完成单片机与主机之间的数据通信。

2.应用软件。当前用于构造虚拟仿真环境并与之进行高级交互的典型软件主要有MultiGen、AutoCAD、3ds max和Lightwave3D。这些软件各有优缺点，如MultiGen是在图形工作站上比较知名的实时三维模型建模工具软件系统 ，具有性能良好、稳定性强、系统可靠等优点，确保实时三维性能和交互性的逻辑关系，在提供优质视觉同时优化内存占用。AutoCAD是一个开放型的CAD软件包，具有绘制图形精度高、完善的图形绘制功能和编辑功能等优点，与3ds max相较，也具有灯光渲染和动画功能不足等缺点。3ds max具有插件多、多线程运算能力和动画能力丰富等优点，同时也具有渲染质感相对较差等缺点。Lightwave3D是全球唯一支持大多数工作平台的3D软件，具有操作简单、渲染质感强等优点，同时也具有功能不够完善、造型动作不灵活等缺点。②

三、刑事侦查实训教学虚拟仿真应用系统设计关键技术

（一）建模技术

虚拟仿真环境建模是整个虚拟仿真应用系统建立的基础。设计开发任何性质的教学实训虚拟仿真应用系统，首先要创造一个包括三维模型、场景和声音等在内的虚拟仿真环境。同样，在刑事侦查实训教学虚拟仿真应用系统中，首先要运用建模技术来构建室内现场、室外建筑物、道路、人体等三维模型。建立模型即创立和管理一个系统的表示，系统模型可以用图形或符号定义，也可以完全描述性的定义。③刑事侦查教学实训虚拟仿真环境建模主要包括几何建模、运动建模、物理建模和对象行为建模等三维视觉建模，往往通过3DSmax工具来实现。

（二）场景调度技术

在刑事侦查虚拟仿真教学实训过程中，需要根据案情在虚拟仿真环境中建立数量众多、形态各异的三维模型。在不降低场景显示质量的情况下，尽量简化场景物体的表示，减少渲染场景的算法时间，降低空间复杂度，并同时减少绘制场景物体所需要的设备资源和处理时间，这就需要运用场景调度技术进行场景管理。在刑事侦查教学实训虚拟仿真应用系统设计中，场景的组织与管理一般是通过场景图来完成，将场景中各种数据以图的形式组织在一起的管理方式来实现。

（三）立体显示技术

立体显示技术在刑事侦查教学实施虚拟仿真应用系统中应用，能在一定程度上给实训人员以身临其境的感受，可以真实地重现客观世界的景像，表现图像的深度感、层次感和真实性。④目前在虚拟仿真应用系统设计开发中，成熟的立体显示技术有分色技术、分光技术、分时技术、光栅技术和360度全息显示技术等。使用分色技术、分光技术和分时技术立体显示的虚拟仿真对象需要专用眼镜观看，而使用光栅技术和360度全息显示技术显示的虚拟仿真对象适于裸眼观看。这些显示技术各有优点和局限性，在刑事侦查教学实训虚拟仿真应用系统开发设计中应用何种显示技术，取决于应用者的需求。

（四）人机交互技术

在刑事侦查教学实训虚拟仿真应用系统中，要实现人机之间交互，往往依赖于交互技术，这也是刑事侦查教学实训虚拟仿真应用系统设计实现的核心技术。通过交互技术，实训人员才能依据视觉、听觉、触觉、味觉和方向感等交互通道，通过数据手套、头盔、键盘等各种传感器与虚拟环境进行交互，保证刑事侦查虚拟教学实训顺利进行。常见的人机交互技术有基于传统的硬件设备、语音识别、触控、动作识别和眼动追踪等技术。不同的人机交互技术，给予参与刑事侦查虚拟仿真实训人员不同体验。

注释：

①李丽，武照云.汽车启动电路故障检测虚拟仿真实训系统设计.实验室研究与探索.2016（10）.

②③张菁，张天驰，陈怀友.虚拟现实技术及应用.北京：清华大学出版社.2014：71，30.

④孙超.几种立体显示技术的研究.计算机仿真.2008（4）.