王子焱，萬樹江

(1.湖北省消防救援總隊 火調(diào)技術(shù)處，湖北 武漢 430070；2.宜昌市消防救援支隊猇亭大隊，湖北 宜昌 443000)

火災調(diào)查工作是法律賦予消防救援人員的一項重要的職能，以總結(jié)經(jīng)驗、分析火災原因，為火災預防工作奠定基礎(chǔ)。目前，火災調(diào)查工作除走訪、詢問等傳統(tǒng)調(diào)查手段外，主要有基于數(shù)值模擬平臺、基于視頻分析技術(shù)等新興火災調(diào)查技術(shù)。在數(shù)值模擬技術(shù)研究中，郭亮等[1]介紹了依托FDS軟件的民房火災場景重構(gòu)建，數(shù)值模擬場景中溫度場等相關(guān)變化。董艷磊等[2-3]把模擬仿真技術(shù)運用到電氣火災事故調(diào)查中，在模擬仿真軟件中建立模型，通過設(shè)置不同的模塊參數(shù)，模擬短路時特定參數(shù)的變化特點，為火災調(diào)查原因認定提供幫助。以上研究主要關(guān)注火場中物理信息等的變化，如溫度場、煙霧等，在火災調(diào)查中僅作為輔助手段，無法為真實確定起火時間、地點等提供準確信息。

視頻監(jiān)控的使用逐年增長，在日常生活中已隨處可見。隨著視頻分析技術(shù)在火災檢測等領(lǐng)域的廣泛應用[4-7]，基于視頻分析技術(shù)的火災調(diào)查技術(shù)因可通過畫面呈現(xiàn)起火前場景、對火災現(xiàn)場進行還原重建等優(yōu)點逐漸獲得消防救援等相關(guān)人員的關(guān)注。目前，關(guān)于視頻分析技術(shù)的研究主要集中于分析方法與應用等基礎(chǔ)研究，如賈駿[8]通過一起電氣火災事故調(diào)查，對量化數(shù)據(jù)法計算電弧光影及現(xiàn)場實驗應用進行了歸納總結(jié)；何國平[9]介紹了視頻圖像分析在火災原因認定中的具體應用；陳艷波等[10]通過對監(jiān)控畫面的處理、分析，結(jié)合靜電火災的發(fā)生機理，分析認定了一起生產(chǎn)車間火災的起火原因；SON等[11]研究了火災檢測領(lǐng)域中視頻分析的具體方法；薄建偉、牛小林、王鑫等[12-14]結(jié)合實際火災，深入探究了視頻分析技術(shù)在火災事故調(diào)查中的應用與實踐辦法；李建明[15]介紹了現(xiàn)代信息技術(shù)在火災事故調(diào)查中應用的重要作用，探究了視頻分析技術(shù)在火災調(diào)查中有效應用的對策；吳康忠等[16-17]總結(jié)了相關(guān)人員使用視頻分析技術(shù)所存在的問題，但未對體制等建設(shè)中所存在的問題進行挖掘；閆家偉等[18]對智能視頻分析技術(shù)的基礎(chǔ)應用與原理進行簡單總結(jié)，但未對該技術(shù)存在的預警實效性與精確性等關(guān)鍵問題進行描述。綜上可知，目前關(guān)于視頻分析的手段方法研究較多，但對視頻分析技術(shù)在基層火災調(diào)查領(lǐng)域的應用現(xiàn)狀關(guān)注較少。同時，對于視頻分析技術(shù)在火災調(diào)查應用中的不足之處分析不夠深入，對于技術(shù)應用的發(fā)展提出的思路不多。

因此，筆者結(jié)合以往研究成果，首先通過視頻火災技術(shù)在一起火災事故調(diào)查過程中對于起火時間、起火部位、起火原因等關(guān)鍵問題的研判所起到的關(guān)鍵性作用，引發(fā)對視頻分析技術(shù)應用于火災調(diào)查工作的思考；隨后總結(jié)了主流的視頻分析技術(shù)分析方法，指出不同分析方法對火災相關(guān)信息的挖掘原理；指出在基層火災調(diào)查工作中，存在著證據(jù)提取規(guī)范不明、人員分析能力較低等不足之處；最后提出要不斷提高人員技術(shù)水平、優(yōu)化設(shè)備建設(shè)、完善制度建設(shè)等建議，為火災事故還原提供更科學合理的依據(jù)，進一步提高視頻分析技術(shù)基層應用的有效性。

1 視頻分析技術(shù)在一起火災調(diào)查中的應用

1.1 火災基本情況

2022年6月17日23時30分許，某市某物流城一建筑發(fā)生火災，造成人員傷亡。該建筑共3層，主要用于業(yè)主日常生活，一層為人員活動區(qū)，堆放有摩托車電瓶、發(fā)動機、機油等物品，二層為廚房和客廳，三層為臥室。調(diào)查人員通過視頻分析、現(xiàn)場勘驗、詢問等調(diào)查手段，認定該起事故起火原因為起火建筑一層東墻配電箱內(nèi)部電氣線路故障，引發(fā)火災。

1.2 視頻分析情況

通過走訪起火建筑附近的監(jiān)控設(shè)備，收集火災發(fā)生時目擊者的手機錄像等資料，對記錄有火災相關(guān)信息的7個槍機攝像頭進行視頻采集，同時對到場處置警察所持的執(zhí)法記錄儀進行視頻提取。使用視頻圖像處理軟件對視頻資料進行放大、清晰化處理，通過逐幀分析法截取首次出現(xiàn)煙氣和光亮的單幀畫面，使用直接校準和特征畫面間接校準法對時間戳進行校準，確定在北京時間2022年6月17日23時39分51秒時，監(jiān)控畫面首次記錄到起火建筑門前煙氣流動。23時48分22秒時，監(jiān)控畫面首次記錄到起火建筑一樓室內(nèi)出現(xiàn)亮光，并且持續(xù)爆閃，符合電氣故障的視頻圖像特征。

警察到場處置時，所佩戴的執(zhí)法記錄儀能直觀記錄到起火建筑內(nèi)部燃燒情況。對其視頻資料重點分析，可知起火部位位于起火建筑一樓靠近東墻區(qū)域，如圖1所示。北京時間00時00分38秒，可見起火建筑一樓東北角配電箱外殼部分燒損，露出內(nèi)部黑色煙熏痕跡，與其附近白色墻壁形成對比，如圖2所示，可知火災初期，配電箱已發(fā)生故障。

圖1 火災初期，起火建筑內(nèi)部燃燒情況

圖2 火災初期，配電箱形貌

此外，通過視頻分析，可知火災發(fā)生前無雷雨天氣，未見可疑人員從起火建筑正門進入室內(nèi)，未見外來火源進入室內(nèi)。

1.3 起火原因認定

通過視頻畫面分析，可排除雷擊、人為放火原因。在監(jiān)控畫面記錄到煙氣流動后的8 min內(nèi)，起火建筑1層未記錄到明顯的光影變化，說明這一階段煙氣生成的過程中不伴隨發(fā)光，或伴隨發(fā)光亮度較小，被遮擋后無法引起明顯的光影變化。結(jié)合對執(zhí)法記錄儀視頻畫面的分析，東墻門口配電箱蓋被火焰燒損后可見內(nèi)部煙熏痕跡嚴重，與附近白色墻壁形成對比，可知此煙熏痕跡并非為外部火焰燃燒產(chǎn)生的煙塵附著，而是配電箱內(nèi)電氣故障導致。綜合認定起火原因為起火建筑1層東墻門口配電箱內(nèi)部電氣線路接觸不良，長時間斷續(xù)打火，引燃電線絕緣層并長時間釋放熱煙氣，配電箱內(nèi)部電氣線路在23時48分22秒打火時突破配電箱蓋后，燃燒物滴落在配電箱下方的鉛酸電池瓦楞紙包裝盒上，引燃瓦楞紙包裝盒及附近發(fā)動機包裝盒、泡沫等可燃物形成穩(wěn)定燃燒，燃燒過程中，大量有毒煙氣蔓延至建筑三層，造成4人一氧化碳中毒死亡。

1.4 啟示

1.4.1 視頻分析技術(shù)應用的重要性

在這起火災調(diào)查過程中，視頻分析技術(shù)的應用對起火時間、起火點、起火原因的認定及火災發(fā)生過程的還原起到了關(guān)鍵作用。起火建筑一層電腦斷網(wǎng)時間為6月18日00時03分20秒，第一報警人報警時間為6月17日23時51分。通過逐幀分析法可知，視頻最早記錄到煙氣流動時間為23時39分51秒，若缺失此項視頻證據(jù)，起火時間的認定將更晚。

通過視頻圖像處理發(fā)現(xiàn)，火災初期起火建筑一層東墻配電箱內(nèi)部存在煙熏痕跡，與周圍無明顯煙熏痕跡的墻壁形成對比，可知配電箱曾發(fā)生故障，且與外部火焰無關(guān)。而現(xiàn)場勘驗中，配電箱周圍墻壁墻皮脫落，提取附近熔珠送檢鑒定為短路熔珠，無法確定其短路是否由外部火焰造成。若缺失此項視頻證據(jù)，則在配電箱起火前發(fā)生故障的客觀事實認定上存在困難。

火災現(xiàn)場往往存在大量與火災相關(guān)的視頻資料，如行車記錄儀、監(jiān)控系統(tǒng)、目擊者手機錄像等，也可以從當事人短視頻平臺中上傳的視頻內(nèi)容，對起火建筑內(nèi)部物品擺放、當事人精神狀態(tài)等信息取得初步了解。視頻資料能為調(diào)查工作提供有力證據(jù)和關(guān)鍵參考信息，如在畫面模糊不清、未直接拍攝到火災發(fā)生過程的情況下，單純的視頻瀏覽只能獲得有限的有效信息，善用視頻分析方法，結(jié)合畫面呈現(xiàn)的光影、火焰、煙氣等物理特征，對有限內(nèi)容深入分析，才能挖掘出有用線索，這也是火災調(diào)查人員專業(yè)素養(yǎng)的體現(xiàn)。

1.4.2 及時全面采集視頻證據(jù)

火災調(diào)查人員到達現(xiàn)場后，應及時查找現(xiàn)場及周邊建筑、制高點建筑的有效監(jiān)控設(shè)施，第一時間進行提取，防止錄制覆蓋、人為篡改等情況發(fā)生。同時應廣泛調(diào)查走訪，及時收集目擊者拍攝的視頻影像，對于經(jīng)過現(xiàn)場的汽車所搭載的行車記錄儀、到場處置人員佩戴的執(zhí)法記錄儀等可能記錄火災信息的設(shè)備，快速提取視頻資料，初步篩選分析，第一時間為現(xiàn)場調(diào)查工作提供幫助。

1.4.3 科學準確分析視頻圖像

對于提取的視頻資料，應首先進行時間校準。對于攝錄設(shè)備災后完整好用、且畫面具有時間戳的情形，可直接校準；對于攝錄設(shè)備損毀及無時間戳顯示的情形，可通過相同特征影像比對進行間接校準。直觀記錄火災發(fā)生發(fā)展過程的監(jiān)控視頻，可以進行直接分析；因受到拍攝角度、環(huán)境亮度、視頻畫質(zhì)等因素影響而無法直觀反映火災發(fā)展過程的，應通過圖像處理、光影分析、視頻融合等方法深入解讀視頻內(nèi)容，為調(diào)查工作提供準確、有用的信息。

2 視頻分析方法

2.1 逐幀分析法

視頻可以看作一系列隨著時間變化的動態(tài)圖像序列，序列中每幅圖像稱為幀。一段完整的視頻以秒為單位對畫面進行劃分，而一秒視頻中包含的圖像數(shù)量通常在25～30之間，且相鄰兩幀畫面之間的時間間隔為40 ms。在爆炸、閃燃等火勢發(fā)展迅速的情況中，僅僅通過肉眼觀察視頻的動態(tài)影像，無法對火災相關(guān)信息進行有效識別和判斷，此時可以使用逐幀分析法對視頻影像以最小單位幀進行有效劃分，將瞬息萬變的火災發(fā)展過程以靜態(tài)圖像呈現(xiàn)，便可對火勢發(fā)展蔓延、起火原因、起火點等有效信息及時捕捉、分析。

2.2 特征比對法

通過分析視頻中火災發(fā)展過程伴隨的火焰、煙氣、光亮的物理特征，以及火勢蔓延速度、燃燒產(chǎn)物狀態(tài)等視頻特征信息，分析認定引火源和可燃物種類，為現(xiàn)場勘驗、詢問提供依據(jù)，為起火部位、起火原因認定提供線索。例如，火焰顏色特征與燃燒物質(zhì)有關(guān)，有機物質(zhì)燃燒時，其含氧量越高，火焰中生成的游離碳越少，火焰越昏暗，含氧量越低，火焰越明亮；無機物燃燒火焰顏色則與其理化性質(zhì)相關(guān)，如氫氣燃燒發(fā)出淺藍色火焰，金屬鈉燃燒發(fā)出黃色火焰。不同種類的火災也對應著不同的視頻圖像特征，如電氣故障時，因弧光放電等原因會在視頻畫面中出現(xiàn)強烈的爆閃現(xiàn)象；鋰電池熱失控的視頻圖像中，會先出現(xiàn)冒煙現(xiàn)象，火勢發(fā)展迅速，伴隨有爆炸、電氣故障的爆閃、火星濺射等現(xiàn)象。

2.3 視頻融合法

為準確定位火災時特征影像的痕跡特征位置和變化規(guī)律，調(diào)節(jié)起火時特征影像的透明度，疊加到對應的清晰畫面上，通過合成影像，幫助調(diào)查人員直觀、動態(tài)、全面地了解火災發(fā)生發(fā)展過程。例如，在夜間火災等環(huán)境光亮強度差的情況下，畫面只有燃燒火焰的光亮特征，卻無法判斷火焰在環(huán)境中的位置?？蓪滋鞎r清晰的特征視頻畫面作為背景，疊加起火時記錄有火焰信息的視頻畫面，即可快速認定引火源、起火點等關(guān)鍵線索。

2.4 光影分析法

光線在空氣中沿直線傳播，燃燒產(chǎn)生的火焰光亮受遮擋物遮擋會在空間內(nèi)形成明亮區(qū)、陰影區(qū)，明暗交界處存在光影輪廓線。光影分析法主要是通過結(jié)合實際現(xiàn)場可測的距離或角度，對明亮區(qū)、陰影區(qū)的位置、范圍及光影輪廓線形成的角度等物理參數(shù)進行等比計算，從而對起火部位進行大致確定?；馂默F(xiàn)場提取的視頻資料僅記錄到火災相關(guān)的光影信息時，使用光影分析法確定同時刻光源位置，則可大大縮小勘驗范圍，提高調(diào)查工作效率。

3 視頻分析技術(shù)在基層火調(diào)應用中存在的問題

基層火災調(diào)查工作中，視頻分析技術(shù)的應用主要有發(fā)現(xiàn)、提取、分析3個主要環(huán)節(jié)，如圖3所示，而在這些環(huán)節(jié)中存在著一些常見問題。

圖3 火災調(diào)查工作中的視頻分析流程

3.1 證據(jù)提取不規(guī)范

目前，許多基層火調(diào)員對視頻分析技術(shù)了解尚淺，接受專業(yè)的技能培訓較少。在火災調(diào)查過程中，對現(xiàn)場視頻采集提取的注意事項和有效方法往往不能準確落實，會導致很多問題的產(chǎn)生。例如，調(diào)查人員提取視頻時忽略了時間校準，一旦監(jiān)控主機斷電或損壞，就會對分析工作造成影響；沒有及時采集提取視頻證據(jù)的意識，導致火災發(fā)生時的視頻記錄被覆蓋或被人為篡改；提取火場中的監(jiān)控主機硬盤時，因操作不當，導致原本可以技術(shù)恢復數(shù)據(jù)的硬盤徹底損壞。此外，火災調(diào)查領(lǐng)域關(guān)于視頻證據(jù)的提取沒有明確規(guī)范標準，致使調(diào)查人員在視頻采集時無據(jù)可依，一定程度影響了視頻證據(jù)的證明力，使科學、規(guī)范、嚴謹?shù)恼{(diào)查程序出現(xiàn)漏洞。

3.2 裝備配備不完善

目前，很多基層火災調(diào)查人員開展視頻分析工作時，沒有專業(yè)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備、視頻分析設(shè)備及分析軟件?；馂默F(xiàn)場中提取到的監(jiān)控主機硬盤，在火燒、煙熏、水浸的情況下往往存在一定程度損壞，基層單位缺少獨立恢復硬盤數(shù)據(jù)的基本設(shè)備和方法，送至研究所或技術(shù)公司修復，則可能存在周期長的問題，影響調(diào)查工作開展進度。視頻分析常需要從大量視頻資料中篩選關(guān)鍵內(nèi)容，同時使用各類技術(shù)手段進行處理，一些好的視頻分析軟件一般只配置于總隊、支隊層面，軟件的缺失使很多調(diào)查人員不得已“赤膊上陣”。此外，沒有專業(yè)的視頻分析設(shè)備，使用辦公電腦或私人電腦開展視頻分析工作的情況普遍存在，無法滿足軟件運行及視頻存儲對分析設(shè)備硬件的需求，一定程度影響了分析工作的效率和結(jié)果，也不利于視頻證據(jù)的留存。

3.3 視頻分析不深入

火災現(xiàn)場中的視頻資料記錄了火災發(fā)生時的客觀事實情況，這些都需要調(diào)查人員運用視頻分析方法深入挖掘獲取?；饒銮闆r各不相同，視頻資料也不一定都能直觀記錄到火災發(fā)生發(fā)展全貌，如有的視頻記錄到火災現(xiàn)場人、動物的異常行為，記錄到空間中的光影變化特征，而部分調(diào)查人員視頻分析意識不強，分析方法應用不熟練，當視頻中某些重要信息不明顯或看似不相關(guān)聯(lián)時，可能草率略過，或者不會使用分析方法去提取畫面內(nèi)容包含的關(guān)鍵線索，導致火災相關(guān)的關(guān)鍵信息遺漏，無法推動調(diào)查工作高效開展。

4 提高視頻分析技術(shù)應用有效性的建議

4.1 提高火災調(diào)查人員視頻分析技術(shù)水平

中國火災調(diào)查領(lǐng)域開元至今，經(jīng)過前人的不斷探索實踐，已經(jīng)熟練掌握了現(xiàn)場勘驗、詢問等調(diào)查方法，對火災痕跡物證的鑒別、認定也有了深刻的理解和認識。視頻分析作為新興的調(diào)查技術(shù)，許多基層調(diào)查人員仍處于不了解、不重視階段，工作中常忽視分析技術(shù)的應用，缺少業(yè)務(wù)技能的學習。而隨著天網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)不斷升級，公安機關(guān)早已摸索出一套完備的視頻分析技術(shù)體系。信息化時代，火災調(diào)查事業(yè)要蓬勃發(fā)展，必須學會靈活運用新技術(shù)、新方法?；鶎酉来箨牰嗍情_展火災調(diào)查工作的一線，也是磨礪實戰(zhàn)能力的練兵場，必須強化基層調(diào)查人員對視頻分析技術(shù)重要性的認識，自覺提高分析技術(shù)水平；相關(guān)管理部門要不斷優(yōu)化制度和體系，增大人力、物力、財力投入，搭建優(yōu)質(zhì)學習平臺，組建專業(yè)的視頻分析技術(shù)隊伍，在實踐中推動視頻分析學科不斷進步，從而更好地服務(wù)于火災調(diào)查工作的科技化發(fā)展。

4.2 加強視頻分析基礎(chǔ)設(shè)備建設(shè)

工欲善其事必先利其器?；鶎踊馂恼{(diào)查工作中視頻分析技術(shù)應用不夠、推動調(diào)查工作作用不明顯的情況，與專業(yè)設(shè)備及軟件配置不到位有很大關(guān)系。上級管理部門要抓好統(tǒng)籌，科學規(guī)劃視頻分析隊伍建設(shè)，善用“拿來主義”。當前，視頻分析在各個領(lǐng)域應用廣泛，除了引進先進技術(shù)和設(shè)備外，如比較成熟的視覺定位原理、圖像處理算法等基礎(chǔ)理論，還可以通過后期學習，結(jié)合火災調(diào)查工作特點，研究形成適用于火災現(xiàn)場的視頻分析方法，加以推廣，推動學科發(fā)展進步。各級單位要提高認識，因地制宜強化基層視頻分析隊伍的軟硬件基礎(chǔ)建設(shè)，使調(diào)查人員真正有工具、有方法在實戰(zhàn)中應用視頻分析技術(shù)，從而提高基層火災調(diào)查工作質(zhì)效。

4.3 完善視頻分析制度體系

火災視頻對起火部位、起火原因認定及事故責任厘清有著直接、重要的作用，在司法實踐中，它是具有視聽資料和電子數(shù)據(jù)屬性的證據(jù)。但在火災調(diào)查工作中，火災視頻的提取流程、視頻分析報告的出具都沒有相關(guān)標準進行統(tǒng)一規(guī)范，一定程度上影響了視頻證據(jù)的證明力。例如火災視頻來源是否合法，證據(jù)提取是否合規(guī)，采集的視頻是否為原件，視頻內(nèi)容是否真實，有無人為刪減、編輯、修改的情形，這些都需要不斷完善相關(guān)規(guī)范、制度，使視頻提取、鑒定、分析過程合規(guī)、嚴謹，從而確保視頻證據(jù)的有效性。

5 結(jié)論

(1)在信息化時代，監(jiān)控設(shè)備等錄像工具隨處可見，火災視頻直觀、準確、動態(tài)地記錄著火災發(fā)生前、發(fā)生時、發(fā)展中的重要信息，火災調(diào)查人員必須提高認識，排除一切干擾和阻撓第一時間調(diào)取火災視頻資料，并及時將其作為物證進行提取、封存。

(2)由于視頻記錄設(shè)備的客觀條件和火災發(fā)展過程中諸多因素的影響，火災相關(guān)的視頻資料不一定能完整記錄火災發(fā)生全過程，一部分并未直觀記錄火災相關(guān)的有效信息，需使用視頻分析技術(shù)采集、挖掘、提煉、總結(jié)其中的關(guān)鍵線索，來提供視聽證據(jù)和調(diào)查方向。這要求火災調(diào)查人員強化裝備建設(shè)的同時，不斷提升邏輯思維能力和分析技術(shù)水平，強化火災基礎(chǔ)知識和調(diào)查實踐經(jīng)驗儲備，這樣才能更加敏銳、有針對性地發(fā)現(xiàn)視頻中的細節(jié)線索，充分挖掘有效信息。

(3)將不同領(lǐng)域的視頻分析基礎(chǔ)理論學深悟透，結(jié)合火災調(diào)查工作特點，探索延伸更多的火災視頻分析方法，能有效推動視頻分析技術(shù)在火災調(diào)查領(lǐng)域的快速發(fā)展。

(4)相關(guān)部門應持續(xù)完善規(guī)范制度，使基層調(diào)查工作有據(jù)可依，確保視頻證據(jù)能有效、精準地為原因認定和責任厘清提供證明，以制度為保障推動傳統(tǒng)調(diào)查方式信息化、科技化革新。

(5)火災調(diào)查工作中不能片面地以視頻分析結(jié)果作為判定依據(jù)，需同時結(jié)合現(xiàn)場勘驗、詢問等調(diào)查情況，相互印證、反復論證，才能使分析結(jié)論得到科學、充分、有效的運用。