Realidad virtual en la asistencia de la investigación de hechos

Realidad virtual en la asistencia de la
investigación de hechos delictivos
Joaquı́n Danilo Pina Amargós
Alicia Valdés Calviño
Armando David Morales González-Quevedo
Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverrı́a, La Habana, Cuba
[email protected]
Resumen
La Criminalı́stica es la ciencia que se ocupa del descubrimiento y
verificación cientı́fica de los hechos delictivos y la identificación de sus
comisores. Frecuentemente, los criminalistas necesitan recrear el lugar del
hecho para orientarse mejor, realizar mediciones, verificar algún detalle
que no fue detectado inicialmente o reproducir lo ocurrido. Estas acciones
son muy difı́ciles o imposibles de realizar cuando el lugar del hecho ha sido
modificado por el transcurso del tiempo, encontrarse en un lugar distante
al mismo o cuando están involucradas personas o recursos costosos como
vehı́culos o inmuebles. Actualmente, existen algunas soluciones que no se
integran a los requerimientos planteados y la mayorı́a son propietarias
cuyo costo asciende desde cientos hasta miles de USD. Dichas herramientas resuelven problemas aislados que implican más trabajo para el perito
en el momento de realizar su investigación o presentar el caso ante el
tribunal. Otros problemas no menos importantes son la duplicación de esfuerzo, errores o inconsistencias entre las soluciones pues no se aprovecha
la vinculación que existe entre ellas y el caso de interés criminalı́stico.
En este trabajo se proponen los primeros resultados de un entorno integrado de sistemas informáticos que brindan utilidades de realidad virtual
para la investigación y esclarecimiento de hechos delictivos. Al finalizar,
se exponen los resultados iniciales de su aplicación.
Palabras claves: realidad virtual, criminalı́stica, hecho delictivo.
1.
Introducción
En su proceder los especialistas de la criminalı́stica realizan la captura de
fotografı́as en el lugar del hecho las cuales son utilizadas para el seguimiento de la
investigación o como pruebas ante un juicio [7]. Frecuentemente, los especialistas
necesitan recrear el lugar del hecho para orientarse mejor, realizar mediciones,
determinar posiciones relativas de objetos o verificar algún detalle que no fue
detectado inicialmente [1].
Estas acciones son muy difı́ciles o imposibles de realizar cuando el lugar del
hecho ha sido modificado por el transcurso del tiempo o por encontrarse en
un lugar distante al mismo. En el mejor de los casos debe navegar entre fotos
aisladas lo que dificulta su orientación y puede no considerar información que
en un momento se creyó irrelevante o pasó desapercibida [9].
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Relacionado con lo anterior, la investigación de hechos delictivos tiene contemplado el experimento de instrucción como una de las técnicas que coadyuvan
al esclarecimiento e ilustración de lo ocurrido. Cuando en el hecho están involucradas personas o recursos costosos (vehı́culos, incendios, etc.) se hace muy difı́cil
o imposible su reproducción por lo que no se puede aplicar el experimento de
instrucción [11].
En la actualidad se han desarrollado diversas herramientas que abordan la
solución parcial de la problemática anterior [3, 10, 8]. Sin embargo, muchas de
ellas tienen licencias propietarias cuyos precios no son asequibles para economı́as
subdesarrolladas, mientras que otras son de código cerrado lo que no permite su
modificación y ajuste a los requisitos de los criminalistas. Adicionalmente, todas
las herramientas consultadas resuelven problemas aislados que implican más
trabajo para el perito en el momento de realizar su investigación o presentar el
caso ante el tribunal. Otros problemas no menos importantes son la duplicación
de esfuerzo, errores o inconsistencias entre las soluciones pues no se aprovecha
la vinculación que existe entre ellas y el caso de interés criminalı́stico [9].
La anterior situación dificulta o frena la investigación e ilustración del hecho
ocurrido tanto para los especialistas como para los tribunales en el momento de
realizar el juicio. Entonces se plantea como problema la ausencia de un sistema
de herramientas que permita, de manera sencilla e integradas entre si y a los sistemas existentes, la investigación e ilustración de una escena y la posibilidad de
verificar ocurrido en la misma. En este trabajo se proponen los primeros resultados de un entorno integrado de sistemas informáticos que brindan utilidades
de realidad virtual para la investigación y esclarecimiento de hechos delictivos.
Al finalizar, se exponen los resultados iniciales de su aplicación.
2.
Descripción de la innovación
A continuación se describen las herramientas que conforman la propuesta.
Medición de distancias a partir de fotografı́as
Esta herramienta permite la estimación de distancias del mundo real a través
de fotografı́as. El tópico es abordado por el campo de la Fotogrametrı́a desde el
mismo surgimiento de la fotografı́a, y más recientemente, por la Visión Artificial.
Las entidades que aplican la Criminalı́stica carecen de herramientas que auxilien
a los especialistas en la extracción de este tipo de información de las fotografı́as
del lugar del hecho de manera precisa.
Sv3DVision [2] es una de las herramientas existentes orientado fundamentalmente a ser usado en las ciencias forenses y el hecho de que extraiga información
geométrica a partir de solo una fotografı́a sin necesidad de un patrón de calibración le otorga mucha flexibilidad. Sin embargo, está sujeto a la restricción
de que se debe apreciar la geometrı́as proyectiva en la imagen, y el software
requiere de cierto conocimiento fotogramétrico para ser utilizado. Por otro lado,
APERO [6] está diseñado de manera general para la reconstrucción de escenas y
objetos, no dándole tanta importancia a las dimensiones fı́sicas, por lo que resulta inapropiado para los requerimientos de la herramienta que se desea obtener
en la que lo fundamental es la estimación de las mediciones.
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De esta manera se propone una herramienta que permite a los especialistas
de la Criminalı́stica estimar distancias en el lugar del hecho a partir de pares
estereoscópicos de fotografı́as que contengan un patrón de calibración plano y a
partir de fotografı́as con patrón de escala. Los resultados de cada una de estas
funcionalidades se muestran en las Figuras 1 y 2, respectivamente.
Figura 1: Ventana de la solución propuesta mostrando varias medidas sobre un
par de fotografı́as estereoscópicas
Figura 2: Ventana de la solución propuesta mostrando una medida a partir de
una fotografı́a con patrón de escala detectado automáticamente
Visor y editor de panorama
La documentación visual del entorno suele conformarse a partir de fotografı́as,
acompañadas a veces por anotaciones y un croquis o vista en planta que sirve
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para indicar la ubicación espacial de los elementos. Esto presenta un conjunto
de inconvenientes, como la posible pérdida de información y la dificultad que
presenta orientarse en la escena.
Como solución, se propone el uso de imágenes panorámicas, que no son más
que fotografı́as que abarcan un gran campo de visión y se construyen a partir de
la toma secuencial de fotos. En la Figura 3 se muestran las etapas fundamentales
de la creación de panoramas.
Figura 3: Etapas fundamentales de la creación de panoramas
Existen diversas herramientas orientadas a la Criminalı́stica que hacen uso
de imágenes panorámicas para la reconstrucción de escenas del crimen, entre las
que podemos mencionar Crime Scene Virtual Tour (CSVT) [4], SceneVisionPanorama [5] y CSI:360 [12].
Luego de un análisis de las herramientas existentes, se determinó que era más
conveniente desarrollar una nueva que permitiera crear los panoramas a partir
de un conjunto de fotografı́as y además visualizarlos de forma tal que el usuario
pueda desplazar su vista en direcciones arbitrarias como si estuviera ubicado
en el centro de la escena. Adicionalmente, se permite vincular información a los
panoramas, que pueden ser o bien archivos o bien información almacenada en un
sistema externo. Además, también es posible asociar un conjunto de panoramas
a un croquis. En la Figura 4 se muestra la ventana principal de la herramienta
propuesta.
Simulación dinámica de escenarios virtuales
En la actualidad la mayorı́a de los casos que atiende la criminalı́stica están
relacionados con los accidentes de tránsito. En ocasiones los peritos, al procesar estos accidentes, deben consultar a expertos en otras ramas de la ciencia,
regresar al lugar del hecho, incurriendo en gastos adicionales para la transportación, entre otras cosas que dificultan la investigación. La simulación de
estos accidentes podrı́a asistir al perito en la investigación. Después de realizar
un estudio de las herramientas de simulación existentes se llegó a la conclusión
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Figura 4: Ventana principal de la solución propuesta
que, en la mayorı́a de los casos, son muy generales y difı́ciles de usar, se necesita de amplios conocimientos para operarlas, y además poseen un alto costo de
adquisición.
En el presente trabajo se expone un sistema que permite su adaptabilidad
en diferentes entornos, utilizando la filosofı́a de software libre lo que permite
su mantenimiento e integración a otras aplicaciones desarrolladas por la comunidad. Además se proponen una serie de mejoras y extensiones que se realizarán
en el mismo con el objetivo de facilitar su uso y entendimiento por algún usuario
que requiera su utilización. Uno de sus módulos permite simular la dinámica vehicular a partir de parámetros conocidos de los vehı́culos en la investigación de
accidentes de tránsito. El mismo se basa en un motor de tiempo real que permite obtener resultados aceptables desde el punto de vista criminalı́stico. En las
Figuras 5 y 6 se muestran algunos de los resultados obtenidos en su aplicación.
3.
Beneficios obtenidos
A partir de la aplicación de las propuestas se obtuvieron los siguientes beneficios:
La posibilidad de extraer información de las fotografı́as del lugar del hecho
permite la obtención de nuevos elementos para el esclarecimiento de hechos
delictivos imposibles de obtener con anterioridad.
La obtención de las mediciones del lugar del hecho en formato digital
contribuye a la informatización de las tareas criminalı́sticas.
Permite aprovechar el método fotográfico no solo para ilustrar sino para
la continuidad investigativa de lo ocurrido.
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Figura 5: Ventana principal de la solución propuesta simulando el giro de un
automóvil mientras se muestra la trayectoria seguida
Se humaniza el trabajo de los peritos al permitir realizar mediciones muy
difı́ciles o imposibles de obtener por otros métodos.
El tiempo de trabajo ahorrado puede ser empleado por los peritos para su
superación personal o para trabajar en casos pendientes.
Podrı́a ser empleado en un juicio para ilustrar fácilmente la disposición de
los elementos dentro de la escena de un crimen.
Facilita la investigación de un hecho delictivo en un lugar distante o en
un momento posterior a la inspección del mismo, al emplear imágenes
panorámicas de gran campo visión con requisitos modestos de almacenamiento.
Debido a que puede vincularse con sistemas externos, el usuario no necesita
insertar la información relacionada con el caso en la aplicación, lo que
disminuye el tiempo de edición la ocurrencia de errores en los datos por
parte de los usuarios.
La navegación por los panoramas brinda sensación de tridimensionalidad,
lo que unido a su vinculación con un croquis posibilita que el perito y el
auditorio se oriente en la escena.
Permite tener la mayorı́a de la información perteneciente a un caso concentrada en un solo lugar, evitando la disociación de la atención mientras
se investiga o ilustra el mismo.
Permite no solo la ilustración sino la verificación de lo que debió o no
debió haber sucedido, lo que facilita la investigación de un hecho delictivo.
Brinda la posibilidad de acceder a una simulación del lugar de los hechos
sin incurrir en gastos por recursos materiales.
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Figura 6: Escenario donde se simula un accidente de tránsito
Permite repetir en una computadora el suceso tantas veces como se quiera,
lo que asiste la investigación de los hechos que serian imposible de reproducir donde se involucran personas o recursos muy costosos.
Se humaniza el trabajo del perito al permitirle analizar el lugar del hecho de un accidente de tránsito en un entorno controlable, donde puede
observar simulaciones tridimensionales de lo ocurrido.
Facilita la investigación de un accidente de tránsito en un lugar distante
o en momento posterior a la inspección del lugar del hecho.
Permite investigar de una manera clara los hechos que serian imposible de
reproducir debido a que se involucran personas o recursos muy costosos.
Se simplifica el proceso de investigación permitiéndole al perito, en algunas ocasiones, prescindir de consultar a terceras personas al no tener
conocimientos de la fı́sica y la mecánica.
4.
Conclusiones
La utilización de técnicas y tecnologı́as de realidad virtual permiten asistir
a los criminalistas en la investigación, esclarecimiento e ilustración de los hechos delictivos con escasos recursos. Los resultados alcanzados permiten trazar
el camino hacia el desarrollo de un sistema integrado de realidad virtual para la
criminalı́stica. En futuros trabajos se deben ampliar las funcionalidades de las
herramientas propuestas con vistas a su integración y proponer otras funcionalidades como la navegación a partir de fotografı́as aisladas, la reconstrucción
de escenas y objetos a partir de fotografı́as y la simulación de otros escenarios
controlados.
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Referencias
[1] Alfredo Olivero Abréu. Criminalı́stica y metodologı́a de la investigación
criminal, paradigma de la justicia penal en el siglo XXI. Impresora Editora
Teófilo, S. A., 3ra edición edition, 2006.
[2] D. G. Aguilera, J. Gómez-Lahoz, and J. F. Codes. Sv3dvision: 3d reconstruction and visualization from a single view. International Archives
of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences,
XXXVI, 2005.
[3] Daniel Birks, Michael Townsley, and Anna Stewart. Generative explanations of crime: Using simulation to test criminological theory. Criminology,
50:221–254, 2012.
[4] CSVT. Crime scene virtual tour (csvt) - vr solution for crime scene reconstruction and crime scene investigation, 2011.
[5] DeltaSphere. Scenevision-panorama crime scene photography, 2011.
[6] M. P. Deseilligny and I. Clery. Apero, an open source bundle adjusment
software for automatic calibration and orientation of set of images. International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, XXXVIII(5), Mar 2011.
[7] R. Hernández. Apuntes sobre la ciencia Criminalı́stica. Universidad de La
Habana, 2007.
[8] Toby Howard, Simon Gibson, and A.D. Murta. Virtual environments for
scene of crime reconstruction and analysis. In Proceedings of SPIE/IS&T,
volume 3960, pages 41–48, 2000.
[9] J. D. Pina Amargós, A. Y. Valdés Ruı́z, and R. Socorro. Enfoque integral
en el enfrentamiento al delito. In XIV Convención y Feria Internacional
Informática, 2011.
[10] Noah Snavely and Richard Szeliski. Scene reconstruction and visualization
from community photo collections. In Proceedings of the IEEE, volume 98,
pages 1370–1390, Aug. 2010.
[11] A. Vasiliev. Criminalı́stica. Universidad de Moscú, 1971.
[12] VPiX. 360 virtual tour cameras, software, virtual tours, 2011.
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