Escaneo 3D para la reconstrucción de accidentes de tráfico: Cómo utiliza Origin Forensics el Artec Leo

El reto: Escanear en 3D vehículos accidentados para la reconstrucción e investigación de accidentes, registrando todos los daños de la carrocería en 3D submilimétrico y en color, para realizar inspecciones, análisis y recopilar información, con datos y resultados admisibles en procedimientos legales y en los tribunales.

La solución: Artec Leo, Artec Studio

El resultado: El escaneo de vehículos, que solía necesitar de 3 a 4 horas, un prolongado reposicionamiento del hardware y mucho procesamiento posterior por software de un escáner láser terrestre, ahora se realiza en menos de una hora, gracias a un escáner 3D inalámbrico profesional que ofrece geometrías de alta resolución y texturas fotorrealistas de los vehículos, así como todos los daños causados por los choques.

Cada vez que el doctor Jarrod Carter, experto en reconstrucción forense de accidentes, se acerca a un accidente complicado, se hace muchas preguntas: ¿A qué velocidad iba el coche cuando se estrelló contra el puente? ¿Cuántos segundos antes del impacto frenó el conductor? ¿Llevaban todos los ocupantes el cinturón de seguridad? ¿Y en qué medida los dispositivos de seguridad del coche protegían a sus ocupantes?

Cuando se recurre a Carter y a su equipo de Origin Forensics recogen una gran variedad de datos, incluidos modelos 3D del lugar a partir de fotos tomadas con drones y escáneres láser con trípodes, informes policiales, fotos del lugar o vídeos de la policía, imágenes de vigilancia, vídeo de la cámara del semáforo, vídeo de la cámara del salpicadero y datos de la grabadora de datos de eventos (EDR, también conocida como la "caja negra" del coche).

Estas distintas fuentes ofrecen gran cantidad de detalles de los segundos que preceden al accidente: uso de los frenos, accionamiento del acelerador, ángulo del volante, aceleración lateral/longitudinal, velocidad de giro, revoluciones del motor, posiciones de las marchas, etc.

Artec Leo es su nueva herramienta para dar respuesta a todas estas preguntas.

Origin utiliza Leo, un escáner 3D de mano inalámbrico único, la herramienta perfecta para dar luz a muchos misterios de los accidentes. Ya han podido comprobar como Leo representa un doble digital del exterior o el interior de un vehículo en menos de una hora, de parachoques a parachoques, con una precisión submilimétrica.

Captura de pantalla del software Artec Studio que muestra el escaneo de Leo del Dodge Charger

Antes, en su empeño por crear duplicados digitales de vehículos siniestrados, utilizaban un escáner láser 3D montado sobre un trípode. El proceso de escaneo implicaba reposicionar físicamente el escáner muchas veces alrededor del vehículo, en varias elevaciones, por dentro y por fuera, para registrar todos los detalles posibles.

E, incluso con todo ese reposicionamiento, el detalle, aunque tremendamente mejor que el método de plomada y cinta métrica que Carter utilizaba al comienzo de su carrera, seguía careciendo de la calidad necesaria para crear un doble digital convincente.

El técnico forense Kyle Rothwell escaneando un Dodge Charger 2014 accidentado con Artec Leo (en Spalding's Auto Parts en Spokane Valley, WA)

Otro gran problema del proceso de trabajo del escáner láser con trípode era el tiempo. Cada escaneo con el escáner de trípode lleva varios minutos, sin contar el tiempo de reposicionamiento. Un escaneo detallado de un vehículo podía llevar fácilmente una hora y, en algunos casos, hasta dos o tres horas.

Poco tiempo para escanear todo un vehículo

Cuando Carter y su equipo se ponen a trabajar, suelen contar con un margen de entre cuatro y ocho horas de acceso a un vehículo, y el escaneo no es su único asunto en la agenda. Y, en general, cuando van a escnear un vehículo lo toman como la última toma de contacto con el mismo. Por lo tanto, el ahorro de tiempo durante la fase de escaneo les da un poco más de margen para asegurarse de que la inspección sea lo más completa posible.

Jarrod Carter Ph.D., escaneando un Dodge Minivan con Artec Leo (en Insurance Auto Auction en Puyallup, WA)

"Esta (la cuestión del tiempo) es una de las principales razones por las que busqué una solución mejor que nuestro escáner láser con trípode. Buscaba velocidad y flexibilidad, lo que Leo nos ofrece es una solución sin cables ni equipos conectados que ralenticen el trabajo. Ya no tengo la sensación de quedarme sin tiempo para el escaneo", dice Carter.

"Como el vehículo es lo más importante de nuestro trabajo, es importante dedicar el tiempo suficiente a recopilar los datos necesarios para su doble digital, incluso cuando eso nos llevaba mucho más tiempo que ahora. Ahora, con Leo, recogemos los datos para el doble digital del vehículo mucho más rápido. Y puedo utilizar la pantalla táctil de la parte trasera para comprobar que la malla 3D y la textura se están capturando con calidad, y así asegurarme de que tengo lo que necesito antes de salir", explica Carter.

Si me he perdido algún detalle del vehículo o no he obtenido los datos que quería en una zona, puedo volver a escanear fácilmente cualquier pieza o parte del vehículo simplemente moviendo el escáner". No es como antes, con el flujo de trabajo de escaneo láser con trípode, en el que teníamos que esperar a volver a la oficina y empezar a procesar los datos, para darnos cuenta de que alguna textura o geometría no se había capturado del todo bien. Con Leo, cuando nos vamos del vehículo, estamos seguros de que lo tenemos todo".

La importancia de las texturas al detalle

En lo que respecta a los datos de textura, Carter se muestra muy satisfecho con las posibilidades que ofrece Leo: "Lo que no esperábamos de Leo era que captara la información de textura con tanta fidelidad. El color y los detalles de la superficie parecen fotorrealistas, o casi. Y la textura no está aislada en los puntos concretos de la nube de puntos, como ocurre con el escaneo con trípode".

"En cambio, la textura rellena los espacios entre esos puntos. Un extra de rellenar los huecos viene cuando examinas el vehículo desde perspectivas que no tenías en cuenta cuando estabas en la inspección. Ahora no estoy limitado por las fotos que tomé en la inspección. Puedo crear, bajo demanda, lo que parecen ser fotos de inspección de distintos puntos del vehículo".

Carter continua, “Con Leo conseguimos escaneos de gran precisión que proporcionan datos geométricos más que suficientes para cualquier análisis que necesitemos hacer. Y luego añades la textura de la foto para que quede real. Recuerdo la primera vez que hice un zoom sobre el modelo de un vehículo que capturamos con nuestro Leo. Fue fantástico. Era exactamente igual que el vehículo, que es lo que se busca con un doble digital. Antes no podíamos crear modelos de tanta precisión. Ni de lejos".

Captura de pantalla de Artec Studio que muestra el escaneo con Leo del Dodge Minivan

Tener un doble digital del vehículo, que es real hasta el más mínimo detalle, ha sido la meta de Carter y su equipo desde que empezaron a usar su Leo. "Cuando nos sentamos a revisar los escaneos del Leo en Artec Studio, es como si estuviéramos al lado del vehículo tal y como se veía durante la inspección. Podemos ver las pruebas desde cualquier perspectiva que queramos, y podemos medirlas con una precisión extraordinaria", dice Carter.

Inspección de los daños del vehículo en Artec Studio

Carter explica cómo utilizan los datos de su Leo: "Una vez que recopilamos los escaneos de un vehículo dañado, alineamos las partes no dañadas de ese vehículo con un modelo 3D o un conjunto de datos de escaneo de un vehículo similar no dañado. La comparación entre el vehículo dañado y el no dañado nos permite determinar el alcance del aplastamiento en el vehículo dañado, lo que nos ayuda mucho a determinar la dirección y la magnitud de las fuerzas de colisión, así como la cantidad de energía absorbida en la misma".

“Podemos calcular el cambio de velocidad (delta-V) a partir de la energía absorbida y la velocidad de impacto con otras pruebas suficientes. Además, podemos utilizar la comparación entre los vehículos dañados y los no dañados junto con nuestro análisis de la colisión para ayudar a otros expertos que intentan determinar cómo resultaron heridos los ocupantes, y a otros expertos que valoran la posibilidad de que algún aspecto del diseño o la fabricación del vehículo causara o potenciara esas lesiones.”

Del escaneo 3D al análisis biomecánico de las lesiones

Origin Forensics también utiliza los datos de Leo para el análisis biomecánico de las lesiones. En este caso, Carter y su equipo traducen el suceso del choque exterior a los acontecimientos que afectan a los ocupantes del interior del vehículo. Un aspecto clave del análisis se centra en determinar cómo interactuaban los ocupantes con los elementos interiores del coche en el momento del impacto.

Como dice Carter, " relacionamos las lesiones de los ocupantes con los elementos del habitáculo que las causaron, y determinamos si alguno de los elementos de seguridad no funcionó como se esperaba, ya sean los airbags, los cinturones de seguridad o cualquier otro elemento diseñado para evitar las lesiones. ¿Podría haberse diseñado o fabricado algo de forma diferente para evitar esas lesiones? Analizamos todos los escenarios posibles".

Carter y Rothwell analizan los datos del escaneo del Dodge Charger 2014 en Artec Studio

Durante las primeras consultas con el cliente, tanto en persona como a través de la web, Carter puede compartir su pantalla y mostrar el modelo digital que su equipo creó con Leo, señalando y explicando cualquier detalle importante.

Inspección de los patrones de deformación por aplastamiento del cargador mediante la función de mapeo de distancia entre superficies de Artec Studio

Como explica Carter, "Navegar por un modelo 3D tan detallado es un añadido de gran valor frente a las fotos 2D del vehículo, las cuales están congeladas en el tiempo desde la perspectiva elegida. A menudo el cliente tiene curiosidad por un aspecto concreto del vehículo y con el 3D podemos llevarlo hasta allí y mostrárselo como si estuviéramos junto al vehículo o viendo una foto tomada desde esa perspectiva”.

Uso de escáneres Leo para informes completos de daños en vehículos

Tras las primeras consultas con un cliente, se puede dar la necesidad de presentar un informe escrito o de testificar en una declaración o en un juicio. Es muy importante porder persentar pruebas que ayuden al lector del informe o a los miembros del jurado a comprender la naturaleza y el alcance de los daños sufridos por el vehículo o vehículos implicados. Y los modelos 3D generados a partir de los escaneos Leo aportan los elementos necesarios para elaborar pruebas visuales convincentes.

El técnico forense Kyle Rothwell, experto interno de Origin Forensics en Leo, describe cómo procesa los escaneos de Leo en el software Artec Studio: “Después de importar los escaneos de Leo, primero ejecuto el registro global en un grupo de escaneos, luego hago la Eliminación de valores atípicos en cada uno de los grupos, después de lo cual los alineo.”

Rothwell procesando los escaneos Leo del Dodge Charger 2014

“A continuación, limpio los datos geométricos dispersos, como trozos de vidrio, suciedad, asfalto, etc. Una vez que los datos brutos están registrados, alineados y limpios, oriento los escaneos para establecer el plano del suelo y rotar el objeto de manera que la vista lateral derecha = el lado derecho del vehículo.”

A continuación, ejecuto una Fusión de Malla, seguida de una Simplificación Rápida de Malla. En el caso de vehículos, lo apropiado es una densidad de malla de entre 2 y 5 millones de triángulos. A partir de ahí, aplico la información de la textura para la exportación y selecciono la reducción del resplandor. Normalmente utilizo un mapa de textura de 8K para conservar los detalles más pequeños. Después el modelo está listo para exportar, normalmente en formato .OBJ con textura .PNG.”

Duplicados digitales de vehículos en 3D: incluso mejores que los reales

Pese a que la mayoría de los casos que llevan Carter y su equipo se resuelven de forma extrajudicial o se desestiman y, por tanto, nunca llegan a juicio, cuando lo hacen, Leo les ha permitido hacer lo que siempre habían querido: hacer una representación virtual y real del vehículo delante del jurado.

"Es incluso mejor que estar físicamente con el vehículo, ya que con el modelo digital puedo ampliar, girarlo como quiera y mostrar a todo el mundo los daños desde cualquier ángulo y con el zoom que quiera. Además, todas las pruebas están recién sacadas del accidente, por lo que representan perfectamente lo que vi durante la inspección", afirma Carter.

Cómo preparar la inspección en Artec Studio: fusión del escaneo del cargador con un modelo 3D del mismo vehículo

“En un futuro no muy lejano", insinúa Carter, "puede ser habitual que los jurados tengan su propio monitor o lleven gafas de realidad virtual cuando se presenten estas exposiciones, lo que haría más obvio todavía el efecto de los datos del escáner Leo. Podríamos llevarles en un recorrido guiado alrededor o dentro de un vehículo, haciendo hincapié en los aspectos clave”.

“Antes, teníamos que llevar el coche al juzgado y hacer que el jurado lo viera, lo que resultaba muy caro y no garantizaba que el tribunal lo permitiera. Con los datos generados con nuestro Leo, ahora podemos llevar el coche a la sala del tribunal y dejar que los miembros del jurado lo recorran virtualmente.”

Utilizando el mapa de distancia de la superficie de Artec Studio para inspeccionar visualmente los daños del Charger accidentado

Entonces, ¿Qué condujo a Carter al Artec Leo? Mientras buscaba en internet y comparaba todos los escáneres 3D de mano disponibles, Carter encontró el canal de YouTube del Embajador de Artec Digitize Designs. A partir de ahí, se puso en contacto y habló con Bo Helmrich, el experto en escaneo 3D de la empresa, que le presentó el Artec Leo enviándole vídeos del proceso de escaneo y como ejemplo, los datos de un escaneo de un coche.

Con el fin de mostrarles lo eficaz que es Leo, en la demostración, Helmrich escaneó todo el exterior de su Toyota Highlander, lo que le llevó 32 minutos de principio a fin. 90 minutos más tarde, los escaneos estaban procesados y listos para funcionar. Carter nos cuenta lo que le pareció ese primer modelo 3D que recibió:

“Me sorprendieron mucho los detalles geométricos, así como las texturas, porque son de suma importancia en el trabajo que hacemos. Si la calidad de los datos 3D no fuera tan alta, las texturas no serían tan eficaces. Porque tanto las texturas como los datos 3D se relacionan entre sí.”

Carter comenta, “Si la malla poligonal, por cualquier motivo, está desajustada, distorsionada o deformada, aunque sea un poco, no habrá ninguna textura que la salve. Afortunadamente, Leo ofrece resultados brillantes en ambas áreas. Lo vimos en la demostración y lo estamos comprobando día tras día.

Aprender a usar el Leo, desembalar y empezar a escanear

Tras la compra del Leo, Carter y su equipo se formaron a distancia en el uso del escáner y del software Artec Studio. Rothwell nos cuenta su experiencia:

“Aprender a utilizar el Leo con objetos pequeños, como una maleta Pelican, fue un placer. Nada más sacarlo de la caja, el Leo estaba listo para funcionar y generar modelos detallados en pocos minutos. Escanear objetos más grandes fue un poco más difícil al principio, así que encontré un método diferente.”

Continua, “Aprendí que funcionaba mejor cuando dividía el proyecto en partes más pequeñas, lo que implicaba escanear cada vehículo en secciones y luego cargarlas una por una en Artec Studio. Ahora tenemos resultados cada vez mejores y más precisos.”

Cuando le preguntamos por la mejora que ha supuesto Leo en su trabajo, Rothwell afirma: "Cuando pienso en cómo escaneábamos antes de que llegara Leo, no hay comparación posible".

Forensic Technician Kyle Rothwell scanning a vehicle with Artec Leo

Continua, “En el caso del Leo, se trata de un nivel completamente diferente. Desde el punto de vista operativo, lo que distingue al Leo es la información que recibe mientras escanea (revisión en tiempo real), la capacidad de capturar detalles finos y la calidad de la información sobre la textura del color.

Gracias a sus amplios conocimientos de ingeniería y a su experiencia en reconstrucción, Carter y su equipo trabajan habitualmente en accidentes que requieren un profundo conocimiento de la física involucrada en un choque. Además, a menudo amplían su análisis con la evaluación de las lesiones sufridas por los ocupantes de un vehículo.

Esa es la razón por la que grandes nombres como Chrysler, Ford Motors, Honda, Jeep, Nissan, Progressive, Safeco, Toyota y otras empresas y agencias de todo Estados Unidos recurren regularmente a Origin Forensics. Sus profundas inspecciones, sus detallados informes y sus transparentes consultas hacen que los clientes vuelvan y que reciban nuevas recomendaciones.

El lema de Origin Forensics es "Veritas, Fidelitas, Claritas" (Verdad, Fidelidad, Claridad). Su lema define su objetivo, es decir, descubrir la verdad, representando fielmente las pruebas utilizando las últimas y mejores tecnologías, y presentando sus conclusiones a clientes, jueces y jurados con la máxima claridad.

Carter explica por qué Leo es esencial para su misión: "Quiero superar los límites de lo posible en la reconstrucción forense de accidentes, y eso me exige estar siempre en busca de la mejor tecnología, para que podamos ofrecer servicios y soluciones excepcionales a nuestros clientes. Por eso elegí el Artec Leo. En estos momentos, es lo más competitivo del mercado".

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