Artec 3D 스캐너로 법의 인류학 분야 조명

27/09/2019

Mercyhurst University 자신의 연구실에서 법의 인류학자 Dennis Dirkmaat 박사

전 세계 대부분의 지역에서 경찰이 자연에서 시체나 골격을 발견하면 종종 신속하게 자루에 담아 운반합니다. 그런 다음 법의학 연구소나 검시관실로 돌아가서 사망 원인 및 기타 세부 사항을 밝히기 위해 유해를 조사합니다. 법의 인류학자에게 이것에 관해 물어 보면, 나무에서 떨어진 사과를 집어 들고 어딘가로 옮긴 다음 그 사과를 연구하여 그것이 어떻게 자랐는지, 그것의 산지는 어디인지, 심지어 사과나무 자체에 대해서도 알아보려는 것과 마찬가지라고 말할 것입니다.

법의 인류학자 Dennis Dirkmaat 박사는 “야외 사망 현장 조사는 상황이 크게 과소 평가됩니다. 시체가 발견되는 현장에서 매우 중요한 정보를 찾을 수 있지만, 일반적으로 조사관은 그러한 정보를 완전히 무시합니다. 하지만, 찾으려는 것을 알고 있다면 그 현장이 말해 줄 수 있습니다. 그리고 이것은 거기에서 범죄가 있었는지 여부를 이해하는 차이를 만들 수 있습니다... 그리고 범죄가 있었다면 증거는 때때로 놀랄만한 것 이상이라고 할 수 있습니다”라고 말했습니다.

증거의 법의학 고고학적 복구 이전에 발견된 사망 현장

20년이 넘는 기간 동안 Dirkmaat 박사와 그의 연구생들은 매년 평균 100개의 야외 범죄 현장에서 경찰과 검시관을 도와달라는 요청을 받았습니다. 이들은 현장에 도착하면 모든 나뭇잎과 돌을 뒤집으며 세밀한 탐색을 시작하여 세부적인 지도를 통해 유해와 관련 물질의 공간 분포를 찾아 표시하면서 모든 흙과 풀잎을 면밀히 조사합니다.

초목 제거 후 및 매핑 전 증거 마커가 있는 법의학 현장의 인간 유해

실험실에서 Dirkmaat 박사는 뼈를 보고 사망 전후에 사망자들이 어떤 종류의 외상을 입었는지 능숙하게 알아낼 수 있습니다. 수개월에 걸쳐 그는 사망자들이 자연사했는지, 살해당했는지 또는 자살했는지 알아내는 방법을 배우는 학생들에게 가르쳐줍니다. 그리고 유해가 흩어지거나 묻히거나 탄 경우 뼈와 증거가 동물, 물, 바람, 중력에 의해 움직였는지 또는 다른 사람에 의해 의도적으로 움직였는지 확인하는 방법을 가르쳐줍니다.

인간 유골의 경우 Dirkmaat 박사가 하는 조사의 필수 단계에는 휴대용 3D 스캐너를 사용하여 뼈를 디지털 방식으로 캡처하는 과정이 포함됩니다. 그는 이러한 스캔을 컬러 3D 가상 모형으로 변환하여 더 상세하고 근접한 검사를 수행하고 그가 새로 만든 "Bone Encyclopedia"에서 사용할 수 있도록 보관합니다. 그는 "Bone Encyclopedia"가 머지않아 조사관들에게 귀중한 참조 데이터베이스가 되어 핵심 특성과 세부 사항에 대해 수천 개의 뼈를 검색하고 시각적으로 분석할 수 있게 해 주길 바라고 있습니다.

사망 현장에서 복구되거나 없어진 뼈와 외상 및 육식 동물 활동 세부 정보

과거에 Dirkmaat 박사는 NextEngine 3D 스캐너를 사용하여 뼈의 3D 가상 모형을 만들었습니다. 스캐너는 가격이 매우 저렴하였지만, 스캐닝 프로세스가 오래 걸려 표준 골격 유골을 최소한 오후 내내 스캔하여야 했습니다. 또한 스캔에 상당한 양의 디지털 노이즈가 발생하여 광범위한 후처리가 일상적으로 하는 활동이 되었습니다.

다양한 각도에서 스캔한 외상 및 탄환 통과 총상이 보이는 두개골

Dirkmaat 박사는 더 좋은 방법이 있으리라는 것을 알고 있었습니다. 그래서 그는 광범위한 산업 및 분야의 3D 디자인 및 엔지니어링 솔루션 전문가인 Artec의 최우수 대리점 TriMech의 3D 스캐닝 전문가들에게 문의했습니다. TriMech의 전문가들은 Dirkmaat 박사에게 복잡한 형상과 세밀도가 높은 작은 물체를 디지털로 캡처하는 데 적합한 솔루션인 휴대용 초고해상도 3D 스캐너 Artec Space Spider를 소개했습니다. 최대 0.05mm(50미크론)의 포인트 정확도를 가진 Space Spider는 인간의 눈이 인식 할 수 있는 수준을 훨씬 뛰어넘는 세밀도를 법의학에 제공합니다.

Artec Space Spider로 스캐닝하고 있는 Dennis Dirkmaat 박사

Dirkmaat 박사는 Space Spider가 뼈를 쉽게 캡처하는 것을 보자 바로 결정을 내렸습니다. Dirkmaat 박사는 “스캐닝 자체와 관련하여 저는 우리가 스캐닝하고 있는 뼈 세트를 Space Spider가 캡처하는 속도에 놀랐습니다. 모든 것이 단 한 번에 스캐닝되었습니다. 그 후 그 스캔을 보고 스캔이 깨끗하고 세밀하게 되었다는 것을 알았고 결국 저는 솔루션을 찾는 저의 노력은 이제 끝났고 그 솔루션을 찾았다는 것을 깨달았습니다”라고 말했습니다. 그는 이어 ““그런 다음 Space Spider를 가져와 현장에 투입했을 때 제가 기존의 다른 스캐너로 스캐닝하는 데 오후 내내 시간을 소비했던 사람으로 그날 Space Spider를 처음 사용해 보았지만, 이제는 한 시간도 안 되어 Space Spider로 스캔할 수 있다는 것을 알았습니다. 매우 기쁘다고 말하는 것은 엄청나게 절제된 표현일 것입니다”라고 말했습니다.

탄환  통과 상처가 있는 두개골

스캐닝 후 3D 스캔은 스캔을 정합 및 정렬하는 스캐너 소프트웨어인 Artec Studio에서 후처리합니다. 또한 Artec Studio를 통해 3D 모형을 다양한 형식으로 내보내고 가장 인기 있는 CAD 시스템 및 기타 응용 프로그램으로 직접 내보낼 수 있습니다.

Dirkmaat 박사의 말에 따르면 그는 Space Spider가 사망의 시점부터 시작되어 이후 며칠, 몇 주, 심지어 몇 년 동안 계속 되는 유골에 영향을 미치는 다중 및 겹치는 과정(그리고 이 과정에서 생기는 변화)에 대한 연구인 “법의학적 화석 생성 분야에 최적”이라고 믿고 있습니다. 일부 변화는 눈으로 볼 수 있고 일부 변화는 (현미경 미사용 시) 보이지 않습니다. 숙련된 조사관은 모든 것을 관찰하고 판단할 수 있습니다.

 그리고 변화가 형성하는 무수한 패턴은 종종 사망이 어떻게 일어났는지에 대한 충격적인 세부 사항을 드러낼 수 있습니다. Dirkmaat 박사는“Space Spider는 뼈를 완전한 색상, 1mm 이하의 3D로 빠르고 쉽게 캡처할 수 있다는 점에서 법의학적 조사관에게 엄청난 도움이 됩니다. 따라서 이러한 높은 수준의 세부 정보에 도달하고 이러한 변화의 크고 작은 패턴을 긍정적으로 식별할 수 있습니다”라고 말했습니다.

Dirkmaat 박사는 또한 “법의학에서 그리고 저의 관심 분야인 법의 인류학에서 3D 스캐닝은 이제 시작에 불과합니다. 우리는 곧 전체 사망 현장을 캡처하는 데 3D 스캐닝이 사용되는 것을 보게 될 것이기에 뼈 주위의 모든 것과 모든 지면 및 나뭇잎 그리고 그곳에 있는 모든 것이 발견 당시와 똑같이 디지털 방식으로 캡처될 것입니다. 이런 식으로 날씨, 시간 그리고 물론 인간의 개입으로 인해 현장에 변화가 있는 후에도 우리는 여전히 그곳에서 실제로 일어난 일을 충분히 알려 주는 실마리를 그 현장에서 확인할 수 있을 것입니다”라고 말했습니다.

이를 위해 Dirkmaat 박사는 최근 스캐닝 중에 컴퓨터에 연결할 필요가 없는 완전 무선 장치인 사용하기 쉬운 휴대용 3D 스캐너 Artec Leo로 스캐닝하기 시작했습니다. 사용자는 이 스캐너를 집어 들고 나가기만 하면 캄캄한 밤이나 대낮에 또는 어슴푸레한 저녁에도 스캐닝할 수 있습니다. 스캔을 실시간으로 모니터링할 수 있는 내장형 터치스크린을 통해 재 스캐닝이 필요한 영역을 빠르게 확인할 수 있습니다. 또한, 뛰어난 시야각과 함께 비교할 수 없는 디지털 캡처 프레임 속도로 빠르게 스캔하는 Leo는 단 몇 분 만에 중대형 물체의 컬러, 고화질 결과물을 제공합니다.

Dirkmaat 박사가 작업을 시작한 또 다른 Artec 스캐너는 최대 110m(360피트) 거리에서 큰 물체와 전체 현장 그리고 풍경을 빠르게 캡처하는 계측 등급의 장거리 LiDAR 3D 레이저 스캐너인 Artec Ray입니다. 단 몇 분 만에 초당 208,000포인트의 데이터 캡처 속도를 갖춘 Ray는 1mm 이하의 정확도로 실외(또는 실내) 사망 현장을 스캔할 수 있습니다.

Dirkmaat 박사는 Artec Space Spider, Artec Leo 및 Artec Ray를 함께 사용하여 전체사망 현장을 디지털로 캡처 할 수 있는 효과적인 솔루션을 발견했습니다. 유기적인 형상과 뼈의 복잡한 부분을 캡처하는 데 필요한 정확도를 갖춘 Space Spider와 조사관이 시체 자체에서 수백 피트까지의 사망 현장을 신속하게 스캔할 수 있게 해 주는 Artec Ray와 함께 무덤 또는 심지어 자동차와 같은 중간 크기의 물체를 고해상도 색상으로 빠르게 스캔하는 기능을 갖춘 Leo를 사용하여 모든 것을 해결하였습니다. Artec Studio를 통해 3개의 스캐너로 생성한 스캔을 쉽게 병합하여 놀라울 정도로 생생한 3D 모형을 만들 수 있습니다.

Dirkmaat 박사가 Artec 스캐너가 이상적이라고 생각하는 법의학 분야에서 최근 흥미로운 발전은 실물과 같은 뼈의 3D 스캔 및 프린팅입니다. 진행 중인 조사 중에는 말할 것도 없고 법정 소송 절차 내내 실제 뼈를 제시하는 것이 아주 종종 소송 사건의 결과에 결정적인 요인이 될 수 있습니다. 그러나 그렇게 하는 것은 뼈를 손상하거나 어떤 방식으로든 증거를 손상할 위험이 높기 때문에 문제가 될 수 있습니다.

3D 스캐닝이 이 모든 것을 바꿨습니다. 뼈의 실물과 같은 디지털 복제물을 만든 다음 3D 프린팅하면 법원에서 증거로 사용되고 동시에 조사관에게 중요한 도구가 될 수 있는 복제물을 만들 수 있습니다. 프로세스의 디지털 특성 덕분에 어디에서든 연구자와 조사관은 이 기술의 발전을 활용할 수 있다는 것은 말할 필요도 없습니다.

예를 들어, 프랑스 경찰이 프랑스 알프스에서 발견된 방어적 외상의 징후를 보이는 일부 인간 유골을 유럽 또는 해외 다른 곳에서 발견된 유사한 조건의 뼈와 비교하고자 하는 경우 이제 다른 뼈의 3D 모형을 요청할 수 있으며, 단 몇 시간 만에 비교와 검사를 위해 실물과 똑같은 복제물을 받을 수 있습니다.

Dirkmaat 박사는 “Artec은 Space Spider, Leo 및 Ray로 진정으로 법의 인류학의 측면을 바꿨습니다. 저는 Artec의 솔루션을 일상 현장 작업뿐만 아니라 조사관, 법 집행관 및 대학의 연구생을 위한 정규 수업과 특별 수업에 통합했으며, 그 결과는 대단했습니다. 대학의 연구생들은 스캔 과정을 신속하게 수행하였으며, 특히 그렇게 하는 데 주어진 시간이 별로 없다는 것을 고려할 지금 우리가 얻는 세밀도는 정말 놀라운 것입니다”라고 말했습니다.

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