视频分析技术在火灾调查中的应用

刘兴华

(广东省消防总队，广东 广州　510640)



视频分析技术在火灾调查中的应用

刘兴华

(广东省消防总队，广东 广州510640)

在火灾调查工作中，根据火灾现场视频早期出现的光线、火焰、速度变化等起火特征，通过不同的视频分析方法，分析火灾的起火过程和机理，可为准确判断火灾起火部位、起火点，认定起火原因，揭示火灾真相提供客观公正的依据。

火灾视频；视频分析；火灾调查

视频监控的普及、社会安全技术防范工程建设的不断推进和信息化、数字化时代的到来，使整个城市和群众的活动轨迹都纳入了大数据监控范围，火灾现场监控提供的时间、空间信息以及附带的其他信息如人、车、物的信息，通过科学方法系统分析可以直接或者间接对火灾调查提供帮助。

1　火灾调查视频监控分析的重要性

视频泛指将一系列静态影像以电信号的方式加以捕捉、记录、处理、储存、传送与重现的各种技术。火灾现场中，一般而言，视频监控离起火点越近，其记录相关参数越多，在具体的实践中提供给调查人员的有用信息就越直接和丰富。然而，简单的提取视频不加分析，不一定能有效对火灾调查提供帮助。比如当火灾视频连续的图像变化每秒超过24帧画面以上，人眼无法辨别单幅的静态画面，无法观察到肉眼观察不到的信息。另外，就算监控直接拍摄到了起火的全过程，但由于距离、物品遮挡、起火速度、拍摄清晰度等原因，也未必能准确分析起火部位、起火点，有时甚至还会出现误判。因此，针对火灾视频早期出现的光线、火焰、速度等变化特征，采用科学的视频分析方法，分析起火的过程和机理，才能有效为火灾调查提供帮助。

一个经验丰富的火灾视频分析人员能充分挖掘视频中的有用信息，有时是几帧大小的图像，有时是在模糊的视频中发现火灾中关键的特征，有时是在看似没有关联的画面上经过分析比对找到调查起火原因的关键因素。这些专业技术的展现无不体现火灾调查人员结合火灾现场调查和火灾的发生发展蔓延规律对视频图像的充分认识，是火灾调查专业性的体现。

2　火灾现场视频分析方法和应用

2.1帧频分析法

帧频是指每秒视频中放映或显示的图像的数量。在一段视频中，一般每一秒都可以提取出标准数量的画面，即24、25或者30帧不等。在火灾快速发生发展的爆炸现场、纵火现场、火源移动现场以及用肉眼难以分辨初期起火物质快速发展现场，采用帧频分析法，可以发现火灾从小到大逐步蔓延扩大的特征，为分析起火原因提供强有力的支撑。

2009年9月30日5时43分，东莞市某大酒楼厨房发生燃油泄漏爆炸事故，造成5人死亡，厨房内视频监控正好记录了油品从泄漏到起火的全过程。通过将1秒内的视频采用帧频分析法分解，清晰地发现起火最初是在地面一部手推车明火炉具处引燃的。如不采用帧频分解模式，1秒钟以内现场已经全部是明火，则无法准确分辨起火点和引火源的位置(如图1)。

图1　监控视频前后1秒钟内的对比

2.2特征分析法

火灾的发生发展，必定伴随发烟、发光的过程，根据从初期到发展蔓延的快慢和燃烧物的不同，可划分为阴燃、明火、液体流淌、气体爆炸等燃烧特征。根据一个起火场所监控拍摄的光照强度的变化、烟气流动速度快慢，可以反推起火物质的种类，为起火原因调查提供帮助。

图2监控拍摄的起火过程快速而猛烈，在1帧画面(1/25秒)内，火灾摧毁了建筑卷帘门，火光充满整个空间，为可燃气体充满受限空间后达到爆炸浓度极限范围，遇火源发生爆炸。图3起火空间弥漫着大量烟气并慢慢飘散，顶棚有火光映出，由于氧气消耗，产生大量不完全燃烧产物，为明火起火特征。图4起火场所地面一片火海，旁边站着的人还来不及躲避，火势已经将其包围，空间上方并未出现蔓延现象，为液体流淌燃烧特征。通过特征的分析，反推可燃物，可以为认定起火物质、起火源、起火原因提供帮助。

图2　气体爆燃特征

图3　明火特征

图4　液体流淌燃烧特征

2.3光线传播法

几何光学中，光线以直线传播为基础，光线的方向代表光能的传递方向，光传播途中遇到两种不同介质的分界面时，一部分反射、一部分折射。在现实火灾现场中，由于监控视频的客观条件，并不一定能全部覆盖起火区域，并记录起火的整个发生发展过程，现场调查人员往往得到的是偏离起火部位或者仅仅记录部分光线的视频监控资料。一个优秀的火灾调查分析人员，往往可以通过火灾初期火焰的光线传播方向和强弱变化来准确判定起火点的方向，进而在大空间、复杂现场缩小勘验范围，判断最初起火部位，提高工作效能。

2015年4月东莞A公司车间发生火灾，波及相邻B公司仓库，现场仅有一个A公司门口外面的监控。由于B公司存储货物较多，火灾发现较晚，从现场燃烧情况看，B公司燃烧比A公司更重，第一发现人发现火灾时已经是A、B公司都已经起火。A公司门口的监控并没有直接拍摄到起火过程，但调查人员结合现场，认真分析视频后发现，最初火源光线传播只能在A车间传播，顺着光线传播的反方向，调查人员很快确定了起火部位，并为判断最初起火的公司提供了强有力的证据(如图5、6)。

2.4证据逻辑思维法

能否提取到有价值线索的监控视频，并从中获取对起火原因有价值的线索，需要长期从事火灾调查人员的逻辑思维培养并结合不同现场的特征加以分析研究。看似杂乱无章的画面，当画面记录的时间、空间、物品、人员活动、光线等与现场勘验分析的起火原因联系在一起的时候，往往是突破思维局限、打破僵局、指明方向的关键。

图5　起火单位平面示意图

图6　A公司大门监控火光情况

2014年3月26日13时许，广东揭阳某内衣作坊发生重大火灾事故，造成12人死亡。现场勘验起火部位位于一楼楼梯口附近，起火物质为制作内衣的海绵原材料。经过调查分析，现场排除电气、吸烟、生活用火不慎的因素，不能排除放火或者其他明火点燃的因素。但由于事故没有直接的目击证人，现场监控没有记录起火过程仅对着一楼大门出入口，一时无法给火灾调查提供帮助。但调查人员通过反复认真查看，发现起火2 min前，户主的一名小女孩在起火建筑门口玩耍，其手中拿着一个类似打火机的物品在门口多次出入。结合现场勘验怀疑的明火点燃特征，现场调查指挥员立即围绕这一重大线索部署相关固定证据的工作，通过进一步侦查和固定证据，最终证实事故正是该小孩玩打火机导致。监控视频记录的小女孩手持打火机的画面以及现场勘验的结论，通过逻辑思维将两者结合起来，创造性地打破了现场调查僵局，同时也体现和印证了视频分析的重要作用。

2.5应当注意的问题

视频分析中，由于监控设备的不同或者因距离、物品遮挡等客观条件，视频中反映的情况和真实情况有时会出现视觉的偏差，如视频设备镜头采用广角镜头、画面变形、出现色差、信号增益等等，需要加以辨别分析，有时肉眼看到的并不是一个火灾真实的反映，而是一个远处火光的影子或者受到某种客观条件的影响使光线发生变化的情况。这种现象必须要结合现场条件、可燃物种类等加以认真分析，不能过早下结论，避免出现误判。

3　几点建议

3.1我国火灾调查领域中视频分析的队伍亟待加强。过去20多年我国火灾调查队伍中对火灾现场痕迹体系、实验验证、调查询问等调查方法已经研究得比较深入，但对新型的视频分析领域及队伍建设目前还处于相对空白状态，基层调查人员对于视频重视和技术分析有些地方还处于零状态。公安机关对于刑事侦查，已经在实战中逐步摸索出了一套较为完善的工作机制。因此，学习、借鉴该机制并应用于消防火灾调查领域，尤其是建立火灾案件的视频专业队伍、培养人才骨干，十分重要。

3.2视频提取分析装备、技术方法有待进一步提升。火灾现场由于高温、水渍破坏，监控储存设备经常会被破坏，能否恢复、提取，是一个非常重要的环节。我国电子物证的科研机构和研究部门应当探索火场条件下，此类数据的保存恢复方式，所以有条件的省市应建立独立的电子物证采集室，便于快速读取和储存。

3.3视频的采集、运用还有待进一步加强规范。由于大部分调查人员对视频的特性、采集方式、注意事项不了解，没有接受过专门的培训，导致火场中视频采集了不会用、不会保留的现象较为普遍。有些甚至错过了最佳采集时间，新的录像对原有的进行了覆盖，有些对介质保存不当，造成人为二次损坏，因此制定和规范火灾现场的视频采集和分析方法，可以更好地为调查提供服务。

3.4视频分析的思维深度需进一步加强。视频记录的图像是深入挖掘内部信息的重要资料，关键信息有时是隐性的，有时不关联，如何提取、挖掘有价值线索，需要调查人员深度思考，反复观察，结合现场进行剖析。必要时将视频图像与现场调查访问情况、现场勘验情况、物证信息、人员信息、网络信息、通信信息、车辆信息等有机结合、关联使用。那些非线性的、非常规的、创造性的思维，往往是打破僵局、突破案件的明灯。

火灾调查采用现场和视频相结合的调查分析方法，已经广泛运用于调查实战。总结经验教训，进一步提高、拓展视频分析方法，对于验证传统的火灾调查痕迹和物证鉴定结论、提高我国火灾调查水平、研究火灾发生发展蔓延规律，进而采取措施防控火灾有着重要意义和作用。

[1] 金河龙.火灾痕迹物证与原因认定[M].长春：吉林科学技术出版社，2005：480-490.

[2] 刘安成.视频侦查学[M].北京：中国人民公安大学出版社，2012.

[3] 陈刚，续磊.视频监控图像侦查方法的研究[J].中国人民公安大学学报(社会科学版)，2012，28(3)：120-122.

[4] 刘黎明.侦查思维[M].北京：群众出版社，2007.

[5] 杨武杰，杨璐铭.模拟画像[M].北京：群众出版社，2014.

(责任编辑、校对李蕾)

On the Application of Video Analysis in the Fire Investigation

LIU Xinghua

(FireCropsofGuangdongProvince,Guangzhou510640,China)

This paper explains that a fire investigation may make uses of video analysis to determine the light, flame, speed changes and other fire characteristics，and it also analyze the fire process and mechanism by different video analysis method to accurately determine the fire site and fire point, identify the cause of the fire, to provide an objective and fair basis for a fire investigation.

fire video; video analysis; fire investigation

2016-03-02

刘兴华(1977—)，男，广东韶关人，高级工程师。

●火灾调查

X928.7

A

1008-2077(2016)04-0085-04