Le scan 3D testé contre la photographie lors d’une étude sur les méthodes de médecine légale

Résumé : Des chercheurs ont été très surpris par les résultats d’une étude comparant la photographie médico-légale et le scan 3D pour l’analyse des scènes de crime.

Objectif : Utiliser un scanner 3D couleur portable pour numériser un corps humain avec de faux tatouages et blessures de différentes sortes, puis comparer les résultats (précision et rapidité) du scan avec ceux de la photographie médico-légale traditionnelle.

Outils utilisés : Artec Eva, Artec Studio

Des chercheurs de l’Université de Toronto ont découvert que le scanner 3D Artec Eva a montré travailler de manière plus efficace et rapide que la photographie sur une scène de crime, apportant des données spatiales extrêmement importantes

En aidant les forces de l’ordre et les cours de justice, les pathologistes en médecine légale jouent des rôles cruciaux dans la collecte et l’examen des matériaux utilisés lors d’enquêtes criminelles. Pourtant une étude récente par Janujah Sivanandan et Eugene Lisco (Université de Toronto) montre que les instruments et méthodes d’enquête en médecine légale peuvent parfois se tromper ; ou pire, elles peuvent même parfois négliger des preuves critiques.

Traditionnellement, les pathologistes en médecine légale ont documenté les scènes de crimes et autopsies à l’aide de la photographie. Et jusqu’à ce jour, très peu a changé – les appareils photo restent leur outil de base. Cependant, comme le montre la recherche, les images 2D générées par les appareils photo – quelle que soit leur résolution, caractéristiques techniques, et qualité visuelle globale – manquent de données cruciales que seules les relations spatiales entre objets peuvent créer. Et même, ces paramètres peuvent être d’une telle importance qu’elles pourraient déterminer si le système judiciaire finit par poursuivre un innocent et protéger le coupable.

Photographie traditionnelle utilisée sur une scène de crime. Photo avec l’aimable autorisation de :  forensicoutreach.com

Les scientifiques de l’Université de Toronto montrent que, même si la mesure manuelle est suffisante pour estimer les dimensions spatiales, les paramètres acquis pourraient bien ne constituer que de simples estimations.

Selon les auteurs de l’étude, le besoin d’informations géométriques pour une enquête criminelle expose un manque flagrant en méthodologie de médecine légale, expliquant alors le besoin qu’ont les pathologistes d’utiliser des règles et mètres rubans comme panacée pour un problème que la technologie de scan 3D actuelle permet de résoudre facilement. Les scientifiques de l’Université de Toronto montrent que, même si la mesure manuelle est suffisante pour estimer les dimensions spatiales, les paramètres acquis pourraient bien ne constituer que de simples estimations. Clairement, de vagues estimations ne pourraient servir de base aux délibérations des jurys, décisions de justice, et condamnations pénales. Néanmoins cela reste la réalité pour la médecine légale contemporaine.

L’objectif de l’expérience était de tester les méthodes de médecine légale conventionnelles en les comparant aux technologies d’imagerie en 3D. Pour leur expérience, les chercheurs ont choisi le scanner 3D à lumière structurée Artec Eva pour déterminer comment il se mesurait aux outils actuels de documentation photographique. L’Artec Eva est outil d’imagerie 3D de qualité professionnelle qui a révolutionné d’innombrables secteurs industriels, de l’aviation à l’orthopédie. C’est, de plus, un vétéran décoré de très nombreuses études, expériences, et tests dans un grand nombre de disciplines académiques et de domaines techniques.

Pour cette expérience particulière, un participant vivant a reçu 11 tatouages temporaires sur différentes régions de son corps : autour de la zone du cou et de la tête, le long des deux bras et jambes. De cette manière les auteurs de l’étude pouvaient évaluer la performance des scanners 3D pour l’obtention, tout d’abord, de couleurs de haute qualité – un élément en pathologie légale qui peut révéler beaucoup au-delà de l’identité de la victime, notamment sur les modifications du corps. En fait, la couleur peut apporter un éclairage sur les conditions variables du corps, offrant aux enquêteurs un spectre plus riche de données forensiques. Par exemple, le degré de coloration de traces de trauma corporel, y compris bleus et blessures, pourraient informer sur la gravité de la blessure et sa progression. Plus généralement, la décoloration de la peau peut refléter l’état de décomposition du corps. Ajoutez à l’équation les facteurs environnementaux, comme le lieu de découverte du corps et la météo, et la couleur peut agir comme un indicateur temporel qui pourrait être une pièce clé du puzzle.

L’Artec Eva utilisé pour scanner un participant vivant.

L’expérience se composait de deux tests effectués et observes dans des conditions uniformes : un pour la photographie et l’autre pour l’Artec Eva. Dans le premier test, le participant devait s’allonger. Pour enregistrer les distances, un mètre ruban a été utilisé en référence aux sites d’orientation sur le visage et le corps (par ex. : nez, coudes, genoux, …). Le corps était ensuite photographié à côté d’une échelle dessinée sur les côtés de la table. Pendant ce temps, des photographies additionnelles des blessures étaient faites à plus petite distance.

Avec l’Artec Eva, pour le second test, le processus était notablement plus simple. Le corps du participant a été scanné plusieurs fois avec l’imageur 3D. L’outil géodésique d’Artec Studio a aidé à enregistrer les mesures des blessures et des courbes. Une carte de couleurs a été appliquée pour enregistrer les couleurs. Pendant ce temps, durant le scan, l’écran sur l’ordinateur montrait le maillage 3D ou les nuages de points, qui aidaient à ajuster l’angle de vue et les orientations. Ceci permet notamment d’obtenir des données de surfaces en maillage qui permettent une plus grande résolution. La plateforme pour ces scans a été le logiciel Artec Studio, où les images ont subi un alignement et une fusion pour l’assemblage de la copie numérique 3D.

Un exemple où l’outil géodésique est utilisé pour mesurer un tatouage sur une surface courbe du corps.

Les utilisateurs des données 3D bénéficient vraiment de la flexibilité et versatilité avec laquelle les images peuvent être manipulées et visualisées. Elles permettent une plus grande gamme d’utilisations, offrant de cette manière une compte-rendu plus complet et réaliste, dans ce cas, pour les pathologistes en médecine légale. Par exemple, la capacité de recréer la trajectoire d’un objet étranger pénétrant dans le corps peut aider les forces de l’ordre et experts médicaux à déterminer la cause du décès, de même que les interactions des acteurs d’une scène de crime. En effet, cela ouvre d’autres possibilités de découvrir de nouveaux contextes au crime.  

Pour l’objet de l’expérience, les auteurs de l’étude ont essayé de recréer la trajectoire d’une balle entrant dans le corps. Ils ont érigé des tripodes sur les côtés de la table d’examen et ont placé des bâtons en acier pour représenter la trajectoire de la balle. A cause de leur brillance, les bâtons sont souvent difficiles à capturer, surtout pour les scanners à lumière structurée, pour qui les sources lumineuses concurrentes créent une grande quantité de bruit de fond. L’Artec Eva a néanmoins bien assuré la tâche. Un tel exercice aurait été hors de question pour la documentation photographique, qui n’arrive pas à communiquer la géométrie.

Captures d’écran de la trajectoire de la balle dans Artec Studio. Les lignes vertes entourées en rouge représentent les bâtons de trajectoires qui ont été entièrement scannés avec l’Artec Eva.

En effet, la capacité de l’Artec Eva de reproduire des détails géométriques a prouvé être l’amélioration la plus efficace quand on le compare aux méthodes de médecine légale traditionnelles. Sa capacité combinée à capturer les couleurs est aussi intéressante à noter.

Pourtant les auteurs de l’étude ne se sont pas arrêtés là. Ils ont aussi fait une enquête parallèle, dont le thème était combien les méthodes étaient simples et si les appareils ne faisaient pas d’erreurs. Après tout, une technologie conçue pour apporter des données complexes et à plusieurs niveaux doit nécessairement être difficile à faire fonctionner. L’étude contredit cette supposition.

Les résultats ont été immédiatement évidents. Alors qu’il a fallu exactement 54 minutes et 30 secondes pour terminer la documentation photographique complète, l’Artec Eva a battu la méthode conventionnelle de presque moitié avec 26mn et 1 seconde.

Pour quantifier la simplicité de la photographie et du scan 3D, les chercheurs ont conçu une méthode pour calculer l’efficacité et simplicité d’emploi. La méthode constituait un système de notation basé sur la difficulté technique (qui pouvait inclure des « bugs » tels que des erreurs logicielles qui pourraient sérieusement entraver la documentation) et le temps passé à documenter. Les résultats ont été immédiatement évidents. Alors qu’il a fallu exactement 54 minutes et 30 secondes pour terminer la documentation photographique complète, l’Artec Eva a battu la méthode conventionnelle de presque moitié avec 26mn et 1 seconde. Une grande partie de la différence était due à la vitesse de jusqu’à 16 images par secondes avec laquelle l’Artec Eva peut copier des géométries complexes. De plus, la plus grande partie du post-traitement peut être réalisée après l’autopsie elle-même, réduisant significativement le temps nécessaire.

Les chercheurs de l’Université de Toronto ont conclu que l’Artec Eva offre des avantages substantiels par rapport aux méthodes actuelles de documentation en médecine légale. Non seulement l’Eva enregistre de meilleures couleurs que les appareils photo, il peut également rendre des séries de données riches en 3D sans aucune des complexités technologiques. De plus, ses données 3D générées peuvent révéler et préserver des découvertes de manière plus tangible et efficace. Il est particulièrement à retenir la « fraîcheur » que conservent les données que ce soit maintenant ou à posteriori. Avec la nouvelle technologie, revisiter les « affaires classées » est moins freiné par les données perdues, corrompues ou décontextualisées. Les pathologistes en médecine légale nouveaux sur une affaire peuvent simplement ouvrir les fichiers images, les manipuler et les examiner sous différents angles, et se familiariser avec les preuves visuelles bien plus rapidement qu’en fouillant dans des piles de photos ou en parcourant des galeries d’images non connectées. En d’autres termes, la difficulté d’avoir à recréer la scène de crime est virtuellement éliminée avec l’Artec Eva.