一项法医研究测试表明3D扫描效果优于摄影术

多伦多大学的研究人员发现,在犯罪现场取证工作中,Artec Eva 3D扫描仪被证明比摄影术更加流畅快捷,可为破案提供至关重要的空间数据。

在协助执法部门和法院工作方面,法医病理学家在搜集和研究构建刑事案件材料的过程中发挥着关键作用。但是,最近一项由Janujah Sivanandan、Eugene Liscio和P. Eng(多伦多大学)进行的研究表明,法医鉴定的工具和方法有时会错失证据,甚至直接忽略重要证据。

法医病理学专家往往使用摄影术来记录尸体与犯罪现场。这一做法一直保持至今——摄像机始终是他们的首选设备。但是,正如研究表明,摄像机制成的2D图像,即便拥有优质分辨率、技术参数和整体视觉质量,也依然缺乏有关物体间空间关系的重要数据。事实上,这些参数具有极高的价值,往往决定了刑事司法体系是否会误判无辜、错失真凶。

犯罪现场使用的传统摄影术。图片来自:forensicoutreach.com

多伦多大学的科学家们指出,尽管手动测量方式已足够用于空间维度信息的测量,但获得的参数很有可能包含了大量粗略估计而得出的信息。

该项研究作者表示,几何信息在犯罪现场调查中的必要性突出了法医取证方法方面的巨大缺失,这也解释了病理学家视为何高度依赖标尺和卷尺,将其视为万能方案的原因,但当前的3D扫描技术可以轻松解决这些问题。多伦多大学的科学家们指出,尽管手动测量方式已足够用于空间维度信息的测量,但获得的参数很有可能包含了大量粗略估计而得出的信息。显然,这些粗略估计不该成为陪审团审议、法院裁决和刑事审判的依据。然而,这依然是目前刑事技术所面临的残酷现实。

这项实验的目的自然就是对比3D成像技术和传统取证方法的效果。实验过程中,研究人员选择了结构光3D扫描仪Artec Eva来与当前摄像记录工具的测量效果进行对比。Artec Eva是一台专业级3D成像工具,已经为从航空航天到矫形外科等无数行业领域带去了革命性的改变。在大量学科与技术领域的无数研究、实验、测试中,他也是荣誉满身、身经百战的一枚老将。

这项实验中,真人参与者在不同身体部位制作了11个可擦洗纹身——遍布头颈、手臂和腿部。这样,研究人员就可以评估3D扫描仪的表现,首先是捕获高质量色彩的能力,这是法医病理学中至关重要的元素,可以揭示当场获得的被害人尸体测量数据外的其他大量信息。事实上,色彩可以进一步解释尸体不同的状态,为调查员提供更多数据信息。例如,身体伤害的痕迹颜色,包括淤青和伤口,可以显示不同程度的伤害及其发展过程。此外,皮肤的色素减退可以反映出尸体的腐烂程度。加入环境因素后,如尸体发现的场景和天气状况,色彩就好似时间戳,成为了揭露谜底的关键。

Artec Eva扫描真人参与者。

该实验包括两项测试,均在同一条件下进行和观察:一项通过摄影术记录,另一项通过Artec Eva记录。第一项测试要求参与者平躺。为记录距离,测试中全程使用了卷尺来记录脸部和身体的方位信息(如鼻子、肘部和膝盖等)。随后,通过桌上标出的刻度比例为人体照相。同时,对身体上的伤口进行近距离拍摄。

在使用Artec Eva的第二项测试中,整个流程明显流畅了许多。3D成像仪对参与者身体进行了多次扫描。Artec Studio的测地线工具对于伤口测量数据和曲度数据的记录帮助很大。测试中还使用了色彩地图来记录色彩。同时,在扫描过程中,计算机显示器输出了3D网格数据和点云信息,实时调整了视觉角度和定向。值得注意的是,生成的网格表面数据具有高清分辨率。Artec Studio软件为这些扫描文件提供了处理平台,它能够完成图像对齐融合工作,合成3D数字复制品。

测地线工具测量人体曲面纹身。

3D数据用户可以从灵活操作和查看图像的过程中受益。它们使用范围更广,可以更全面真实地记录现实,法医病理学领域同样如此。例如,还原外界物体进入人体路径的功能可以协助执法机构和医学专家确定死亡原因,以及犯罪现场各种物证元素间的相互联系。事实上,它为犯罪环境调查取证带来了更多的可能。

就该实验目的来看,研究人员希望可以还原子弹穿透人体的轨迹。他们在观察台周围架起三脚架,用钢条来模拟子弹路径。由于钢材料反光,钢条很难被捕获,对于结构光扫描仪来说尤为如此,不同光源冲突带来了很多噪点。然而,Artec Eva却完美完成了这项任务。这对于无法传递几何信息的摄像记录法来说是不可能完成的任务。

Artec Studio中子弹轨迹设置截图。途中红圈标记的绿色直线即为Artec Eva成功扫描的轨迹钢条。

确实,相较于传统取证方法而言,Artec Eva几何细节的复制能力极大提升了取证效率。配套的色彩捕获能力也同样令人瞩目。

但是,研究者们没有满足于此。他们还进行了平行调查,即调查了这些方法的使用难易度和设备错误率。毕竟,用于补充复杂多层数据的高科技产品使用难度不能过高。该研究也解密了这一问题。

摄像术耗费了54分30秒的时间完成记录,而Artec Eva以26分01秒的时间胜出,耗时几乎减半。

为量化摄像术和3D扫描的简易程度,实验人员设计了效率和使用难度的计算方法。该方法是一套基于技术难度(包括软件出错失灵阻碍记录的严重程度)和记录耗费时间的计分系统。结论显而易见。摄像术耗费了54分30秒的时间完成记录,而Artec Eva以26分01秒的时间胜出,耗时几乎减半。差异的原因主要是因为Artec Eva每秒16帧的速率,可以复制各种复杂的几何。此外,大多数后期处理可以在尸检后进行,同样大幅缩减了时间。

多伦多大学的研究人员认为,Artec Eva较当前的取证方式而言拥有明显优势。Artec Eva不仅仅拥有超过普通摄像机的色彩记录能力,它还能渲染出丰富的3D数据,而不增加任何技术难度。此外,它生成的3D数据还可以更直观、更高效地揭露真相、保护真相。值得注意的是,获得的数据可以始终保持“新鲜”,无论现在还是未来。在新技术的帮助下,重新调查“悬案”也不会因证据丢失损坏或无法还原现场等原因而被搁置。新接手案件的法医病理专家只需打开图像文件,从不同角度操作观察,就可以很快熟悉图像证据,这比翻阅大量照片、滑动查看无序图像的方法来说快了许多。换言之,Artec Eva解决了重建犯罪现场的各类困难。

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