Criminator：一款易于使用的XR"犯罪动画师"用于动态犯罪现场的快速重建与分析

文献标题

Criminator: An Easy-to-Use XR 'Crime Animator' for Rapid Reconstruction and Analysis of Dynamic Crime Scenes

出版信息

• 主题领域: 基于XR的犯罪现场重建与分析工具。
• 关键词: XR, 犯罪现场重建, 法医动画, 虚拟现实, 可用性, 共创设计, 法医调查, 假设检验, 法庭展示, 警察培训。

背景与问题

• 问题/挑战: 当前用于犯罪现场重建的工具主要集中于静态3D模型，因复杂性和成本问题对非专业人士而言难以使用。时间关系和动态事件重建领域仍未得到充分探索，限制了工具在假设检验和法庭展示中的可用性。
• 意义: 准确且易于使用的犯罪现场重建工具可以普及法医分析，改善司法流程，提升执法人员培训效果，同时减少现场调查的污染风险和成本。
• 动机与相关工作: 之前的研究已探索了基于XR的静态犯罪现场重建和培训，但缺乏用于动态事件重建的工具。现有动画工具复杂且需要高级技能。本文通过开发一个用户友好的基于XR的犯罪现场动画工具来解决这一空白。

解决方案

• 提出的方法: Criminator——一个用于快速原型设计和动态犯罪现场动画的系统框架和XR工具包，旨在让非专业人士也能轻松使用。
• 创新点:
  1. 与法医专家共创设计过程，识别需求并优化功能。
  2. 开发一个灵活的动画创作框架，借鉴视频编辑工具，支持直观的动态犯罪现场创建。
  3. 集成高斯点渲染技术，通过手机扫描实现高保真3D环境渲染。
  4. 与受训法医专家和普通参与者进行可用性和有效性评估。
• 流程与关键技术:
  • 与法医专家进行共创设计过程，包括迭代原型设计（低保真草图、Wizard-of-Oz原型、高保真原型）。
  • 实现一个基于轨道机制的动画编辑器，用于管理特效和道具。
  • 使用控制器进行VR中的身体动画创建和导航。
  • 集成全身跟踪、刚性变换和交互变换等效果，用于动态场景重建。

结果

• 具体发现:
  • 第一阶段可用性（SUS）：平均得分76.53（B级），表明可用性高于平均水平。
  • 第二阶段可用性（SUS）：平均得分66.67（C级），反映动画创作的可用性适中。
  • 动画质量评分：受训参与者表现略优，但未受训参与者也能创建出可接受的动画。
• 相较基线的优势: 简化了动画创作流程，与桌面软件相比，使非专业人士能够通过最少培训重现动态犯罪现场。
• 实验/评估:
  • 两阶段用户研究，共18名参与者（6名受训法医专家，12名普通人）。
  • 任务包括观察预生成动画和在VR中创作新动画。
  • 评估指标：SUS、NASA-TLX、定性反馈、动画质量评分、注视和位置模式。
• 局限性与未来工作:
  • 由于招募困难，受训专家样本量较小。
  • 由于SDK限制，下半身动画的准确性有限。
  • 需要进一步验证法律接受性和不确定性可视化。
  • 未来工作将包括法官、律师和政策制定者参与设计和评估。

总结

Criminator是一个基于XR的工具包，旨在通过直观的动画创作普及动态犯罪现场重建。通过用户研究评估，该工具在观察和动画任务中表现出可用性，具有假设检验、法庭展示和警察培训等潜在应用。尽管仍存在可用性挑战和法律问题，该框架在增强法医分析和司法流程方面展现出潜力。未来研究应扩大利益相关者的参与，并探索XR和计算机视觉技术的进一步进步。