Realidad virtual en la asistencia de la investigación de hechos delictivos

Transcripción

1 Realidad virtual en la asistencia de la investigación de hechos delictivos Joaquín Danilo Pina Amargós Alicia Valdés Calviño Armando David Morales González-Quevedo Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría, La Habana, Cuba Resumen La Criminalística es la ciencia que se ocupa del descubrimiento y verificación científica 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 difíciles 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 vehículos o inmuebles. Actualmente, existen algunas soluciones que no se integran a los requerimientos planteados y la mayoría 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 criminalístico. 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, criminalística, hecho delictivo. 1. Introducción En su proceder los especialistas de la criminalística realizan la captura de fotografías 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 difíciles 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]. 1

2 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 (vehículos, incendios, etc.) se hace muy difícil 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 economías 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 criminalístico [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 fotografías Esta herramienta permite la estimación de distancias del mundo real a través de fotografías. El tópico es abordado por el campo de la Fotogrametría desde el mismo surgimiento de la fotografía, y más recientemente, por la Visión Artificial. Las entidades que aplican la Criminalística carecen de herramientas que auxilien a los especialistas en la extracción de este tipo de información de las fotografías 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 fotografía sin necesidad de un patrón de calibración le otorga mucha flexibilidad. Sin embargo, está sujeto a la restricción de que se debe apreciar la geometrías 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 físicas, 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. 2

3 De esta manera se propone una herramienta que permite a los especialistas de la Criminalística estimar distancias en el lugar del hecho a partir de pares estereoscópicos de fotografías que contengan un patrón de calibración plano y a partir de fotografías 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 fotografías estereoscópicas Figura 2: Ventana de la solución propuesta mostrando una medida a partir de una fotografía con patrón de escala detectado automáticamente Visor y editor de panorama La documentación visual del entorno suele conformarse a partir de fotografías, acompañadas a veces por anotaciones y un croquis o vista en planta que sirve 3

4 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 fotografías 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 Criminalística que hacen uso de imágenes panorámicas para la reconstrucción de escenas del crimen, entre las que podemos mencionar Crime Scene Virtual Tour (CSVT) [4], SceneVision- Panorama [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 fotografías 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 mayoría de los casos que atiende la criminalística 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 podría asistir al perito en la investigación. Después de realizar un estudio de las herramientas de simulación existentes se llegó a la conclusión 4

5 Figura 4: Ventana principal de la solución propuesta que, en la mayoría de los casos, son muy generales y difíciles 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 filosofía 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 vehículos 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 criminalístico. 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 fotografías 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 criminalísticas. Permite aprovechar el método fotográfico no solo para ilustrar sino para la continuidad investigativa de lo ocurrido. 5

6 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 difíciles 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. Podría 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 mayoría 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. 6

7 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 física y la mecánica. 4. Conclusiones La utilización de técnicas y tecnologías 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 criminalística. 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 fotografías aisladas, la reconstrucción de escenas y objetos a partir de fotografías y la simulación de otros escenarios controlados. 7

8 Referencias [1] Alfredo Olivero Abréu. Criminalística y metodología de la investigación criminal, paradigma de la justicia penal en el siglo XXI. Impresora Editora Teófilo, S. A., 3ra edición edition, [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, [3] Daniel Birks, Michael Townsley, and Anna Stewart. Generative explanations of crime: Using simulation to test criminological theory. Criminology, 50: , [4] CSVT. Crime scene virtual tour (csvt) - vr solution for crime scene reconstruction and crime scene investigation, [5] DeltaSphere. Scenevision-panorama crime scene photography, [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 [7] R. Hernández. Apuntes sobre la ciencia Criminalística. Universidad de La Habana, [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, [9] J. D. Pina Amargós, A. Y. Valdés Ruíz, and R. Socorro. Enfoque integral en el enfrentamiento al delito. In XIV Convención y Feria Internacional Informática, [10] Noah Snavely and Richard Szeliski. Scene reconstruction and visualization from community photo collections. In Proceedings of the IEEE, volume 98, pages , Aug [11] A. Vasiliev. Criminalística. Universidad de Moscú, [12] VPiX. 360 virtual tour cameras, software, virtual tours,