Scansione 3D contro fotografia in uno studio sui metodi forensi

Riepilogo: quando i ricercatori di nuovi metodi di indagine forense hanno confrontato i risultati della fotografia forense con quella 3D per le analisi della scena del crimine, sono stati più che sorpresi.

Obiettivo: utilizzare uno scanner 3D a colori portatile su una scena del crimine per catturare digitalmente un corpo umano con tatuaggi e ferite fittizi, quindi confrontare i risultati (precisione e velocità) della scansione con quelli della fotografia tradizionale forense.

Strumenti utilizzati: Artec Eva, Artec Studio

Lo scanner Artec Eva 3D garantisce un lavoro più agevole e più veloce della fotografia tradizionale in una scena del crimine, fornendo dati spaziali d’importanza critica, come è stato scoperto dai ricercatori dell’università di Toronto.

Nel loro ruolo di assistenza alle forze dell'ordine e ai tribunali, i patologi forensi svolgono un ruolo cruciale nella raccolta e l'analisi di materiali che vengono utilizzati per ricostruire casi criminali. Eppure un recente studio condotto da Janujah Sivanandan, Eugene Liscio, e P. Eng (Università di Toronto) dimostra che gli strumenti e i metodi di indagine forense a volte possono mancare il bersaglio; o, ancora peggio, possono trascurare prove di importanza critica.

Tradizionalmente, i medici legali documentano le scene del crimine e le autopsie con l'ausilio della fotografia. E fino ad oggi poco è cambiato - le macchine fotografiche rimangono la scelta più diffusa. Tuttavia, come sottolinea la ricerca, le fotografie a due dimensioni - a prescindere dalla loro risoluzione, dalle specifiche tecniche e la qualità visiva complessiva - tralasciano dati cruciali che solo le relazioni spaziali tra gli oggetti possono mostrare. In effetti, questi parametri possono essere di un importanza talmente critica che possono determinare se il sistema di giustizia penale finisce per perseguire gli innocenti o punire il colpevole.

La fotografia tradizionale utilizzato sulla scena di un crimine. La fotografia è una cortesia di: forensicoutreach.com

Gli scienziati della University of Toronto sottolineano che, mentre la misurazione manuale è sufficiente per ottenere le dimensioni spaziali, i parametri acquisiti potrebbero costituire solo stime approssimative.​

Secondo gli autori dello studio, la necessità di informazioni geometriche in un’indagine penale espone una vistosa lacuna nella metodologia forense: l'affidamento dei patologi su righe e metri a nastro è una panacea per un problema che l'attuale tecnologia di scansione 3D può facilmente affrontare. Gli scienziati della University of Toronto sottolineano che, mentre la misurazione manuale è sufficiente per ottenere le dimensioni spaziali, i parametri acquisiti potrebbero costituire solo stime approssimative. Chiaramente, delle stime approssimative non dovrebbero servire da base per le deliberazioni di una giuria, sentenze e condanne penali. Tuttavia, questa rimane la realtà della scienza forense contemporanea.

L'obiettivo di questo esperimento è stato quindi di mettere i metodi forensi convenzionali alla prova, confrontandoli con la tecnologia di imaging 3D. Per il loro esperimento, i ricercatori hanno scelto lo scanner 3D a luce strutturata Artec Eva per determinare quanto fosse performante in confronto agli attuali strumenti di documentazione fotografica. Artec Eva è uno strumento di imaging 3D professionale che ha rivoluzionato innumerevoli industrie, dall’aviazione all’ortopedia. È, inoltre, il pluridecorato protagonista di innumerevoli studi, esperimenti e test in una vasta gamma di discipline accademiche e settori tecnici.

Per questo particolare esperimento, a un partecipante vivo sono stati applicati 11 tatuaggi temporanei in diverse parti del corpo - intorno alla testa e sul collo, per tutta la lunghezza di entrambe le braccia e delle gambe. In questo modo gli autori dello studio hanno potuto valutare le prestazioni dello scanner 3D per ottenere, in primo luogo, colori ad alta qualità - un elemento che in patologia forense può rivelare molto oltre l'identità della vittima. Infatti, il colore può far luce sulle condizioni temporanee del corpo, fornendo agli investigatori un più ampio spettro di dati forensi. Per esempio, il grado di colorazione delle tracce dei traumi fisici, compresi contusioni e ferite, può trasmettere la gravità della lesione e la sua progressione. Più in generale, la decolorazione della pelle può riflettere lo stato di decomposizione del corpo. Aggiungete i fattori ambientali, come il luogo della scoperta e il tempo atmosferico, e il colore può diventare il pezzo chiave del puzzle che è un delitto.

Artec Eva utilizzato per la scansione di un partecipante dal vivo.

L'esperimento consisteva di due prove eseguite e monitorate in condizioni uniformi: una per la fotografia e l'altra per Artec Eva. Nella prima prova, al partecipante è stato chiesto di sdraiarsi. Per prendere le misure è stato utilizzato solo un metro a nastro per tutti i siti di orientamento del viso e del corpo (vale a dire il naso, i gomiti, le ginocchia, ecc). Il corpo è stato poi fotografato insieme ad una scala di riferimento disegnata sui lati del tavolo. Nel frattempo, sono state effettuate fotografie supplementari delle lesioni a distanza ravvicinata.

Con Artec Eva, per il secondo test, il processo è stato notevolmente più agevole. Il corpo del partecipante è stato scansionato più volte con l'imager 3D. Lo strumento geodetico di Artec Studio ha aiutato a registrare le misurazioni di ferite e curvature. Una mappa a colori è stata applicata al fine di registrare il colore. Nel frattempo, durante la scansione, sul computer venivano mostrati i dati delle mesh 3D e le nuvole di punti, aiutando con la regolazione degli angoli di visualizzazione e gli orientamenti. In particolare, si traducono in dati di superficie a mesh che permette una più alta risoluzione. La piattaforma per queste scansioni è stata il software Artec Studio, dove le immagini sono state sottoposte ad allineamento e fusione per l’assemblaggio della replica digitale 3D.

Un esempio dello strumento geodetico utilizzato per prendere le misure di un tatuaggio su una superficie curva del corpo.

Gli utenti che vogliono ottenere dati 3D possono veramente trarre beneficio dalla flessibilità e dalla versatilità con cui le immagini possono essere manipolate e visualizzate. Esse consentono una più ampia gamma di utilizzo, fornendo così un esame dai risultati più esaustivo e realistico, come in questo caso per i patologi forensi. Per esempio, la capacità di ricreare la traiettoria di un oggetto estraneo entrato nel corpo può aiutare le forze dell'ordine e gli esperti medici nel determinare la causa della morte, così come l'interazione dei protagonisti di una scena del crimine. In effetti, si aprono anche altre possibilità di scoprire nuovi contesti del crimine.

Ai fini dell'esperimento, gli autori dello studio hanno tentato di ricreare la traiettoria di un proiettile entrato nel corpo. Hanno eretto dei treppiedi ai lati del lettino e collocato sbarre di acciaio per rappresentare la traiettoria della pallottola. Data la loro lucentezza, le barre sono spesso difficili da catturare, soprattutto durante le scansioni a luce strutturata, in cui le sorgenti luminose contrastanti generano una grande quantità di rumore. Tuttavia, Artec Eva ha gestito bene il compito. Tale compito sarebbe stato fuori questione con una normale documentazione fotografica, che non può trasmettere geometrie.

Screenshot della traiettoria del proiettile in Artec Studio. Le linee verdi cerchiate in rosso rappresentano le sbarre di traiettoria che sono state scansionate con successo con Artec Eva.

La capacità di Artec Eva riprodurre dettagli geometrici è davvero il miglioramento più efficace quando la si paragona ai metodi convenzionali forensi. La sua capacità combinata di catturare anche il colore è pure degno di nota.

Eppure gli autori dello studio non si sono fermati qui. Hanno anche svolto un’inchiesta parallela, vale a dire quanto fosse facile usare questi metodi e quanti errori di misurazione si verificassero con questi dispositivi. Dopo tutto, una tecnologia progettata per fornire dati complessi e sfaccettati deve necessariamente essere difficile da operare. Lo studio ha sfatato questa ipotesi.

Mentre ci sono voluti esattamente 54 minuti e 30 secondi per completare tutta la documentazione fotografica, Artec Eva ha battuto il metodo convenzionale di quasi la metà, con solo 26 minuti e 1 secondo.​

Per quantificare la facilità di fotografia e scansione 3D, gli sperimentatori hanno ideato un metodo per calcolare l'efficienza e la facilità d'utilizzo. Il metodo ha costituito un sistema di punteggio basato su difficoltà tecniche (che potrebbe includere "intoppi" come un guasto del software che potrebbe danneggiare seriamente la documentazione) e il tempo passato per ultimare la documentazione. I risultati sono stati immediatamente evidenti. Mentre ci sono voluti esattamente 54 minuti e 30 secondi per completare tutta la documentazione fotografica, Artec Eva ha battuto il metodo convenzionale di quasi la metà, con solo 26 minuti e 1 secondo. Una gran parte della differenza è dovuta alla velocità di fino a 16 fotogrammi al secondo con la quale Artec Eva può replicare geometrie complesse. Inoltre, gran parte della post-elaborazione può essere eseguita dopo la stessa autopsia, tagliando consistentemente i tempi.

I ricercatori dell'Università di Toronto hanno concluso che Artec Eva garantisce vantaggi sostanziali rispetto agli attuali metodi di documentazione forensi. Non solo Artec Eva registra il colore meglio delle macchine fotografiche, ma può anche dare vita a ricchi set di dati in 3D senza nessun ostacolo tecnologico. Inoltre, i dati 3D generati possono rivelare e preservare i risultati in modo più tangibile ed efficiente. Di particolare nota è la evidente "freschezza" che i dati conservano per i posteri. Con la nuova tecnologia, rivisitare i cosiddetti "casi freddi" è meno ostacolato da dati persi, corrotti, o decontestualizzati. I patologi forensi che si avvicinano a un nuovo caso possono semplicemente aprire i file di immagine, manipolarli ed esaminarli da diverse angolazioni, e familiarizzare con le prove visive molto più rapidamente che spulciando tra pile di immagini o scorrendo una galleria di immagini sconnesse. In altre parole, la difficoltà di dover ricreare una scena crimine è praticamente eliminata con Artec Eva.

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