3D扫描如何重建法庭犯罪场景获取关键证据以帮助司法

2020年5月13日

3D激光扫描仪的使用正在扩大地理空间技术在刑事调查中的作用。该技术正被用于制作犯罪现场的准确、特征丰富的可视化图像，为法官和陪审团提供证据。

美国大都会警察局和州巡逻队的犯罪现场调查人员越来越多地使用3D激光扫描仪来讲述详细的、基于数据的故事，这些故事将经受住公众和法律的审查，同时为受害者伸张正义。3D激光扫描技术正被用来准确地描绘每一份证据的相关方面，以便调查人员能够重建和重建犯罪现场。这是一个强大的调查工具，尤其是随着法律系统越来越适应法庭上的高科技证据。

在这个数字时代，3D激光扫描仪的使用正在扩大地理空间技术在犯罪现场调查中的作用。因此，法官和陪审团不必仅仅依靠摄影图像，而是能够看到准确的、特征丰富的图像，重现犯罪现场，并将复杂的证据置于背景中。

这一关系方面对调查人员很重要，因为他们可以捕捉证据的准确位置，重建最终状态的场景，并重建导致这一结果的环境。结果是一项更全面的调查，超越了传统法医工具的能力，也超越了受雇记录现场的人类的才能。随着法庭对高科技工具的接受度不断提高，3D扫描很可能成为一种标准的法医实践。

在这个模型中，使用Trimble Forensis SX10解决方案创建了一个秘密墓地的点云，并显示在Trimble RealWorks中。

取证工具

犯罪现场的记录是一个艰苦的过程，由于收集证据的时间短，现场工作人员的后勤挑战，以及需要迅速确定什么可能与审判相关，而审判要等到几个月后，甚至几年后才能进行。传统的法医工具包括摄像机（静态照片和视频图像）、卷尺和测量轮。随着地理空间技术发展到其他行业，它也进入了法医调查员的工具箱，该工具箱已发展到包括无人机（UAV或“无人机”）、摄影测量分析、全站仪、GNSS系统以及最近的3D激光扫描仪。

3D扫描

3D扫描系统尤其有能力使用有条不紊的科学方法，通过逼真的3D模型将犯罪现场带入法庭。它们允许分析人员收集精确的尺寸、证据和特征，以便记录下来供日后分析。通过快速捕获大量数据，3D扫描仪使调查人员能够在几分钟内创建一个完整的360度场景图像。

在这张酒店房间犯罪现场的实物模型中，各种证据对象在点云中以3D的方式相互关联，并在整个房间中进行识别。它是使用Trimble X7 3D激光扫描系统结合Trimble Perspective现场软件创建的。

在3D激光扫描仪中，有两种主要技术用于准确确定物体相对于扫描仪位置的位置：飞行时间或基于相移的技术。过去，使用不同方法的系统之间存在明显的差异。飞行时间扫描仪速度较慢（360°扫描可能需要30分钟以上），分辨率（点密度）较低，但距离较远（100-1000米），可以从物体上获得返回。基于相移的系统速度快（360°扫描大约需要5分钟），密度高，但射程有限（>80米），在全阳光下表现不佳。然而，随着当今技术的进步，方法之间的差异并没有那么明显；飞行时间系统现在收集数据的速度和密度与基于相移的系统一样快，而相移系统现在又增加了范围。例如，在一次扫描中，40米处的3D点精度可以达到6毫米左右，扫描需要不到3分钟的时间完成（包括图像捕获），并收集了大约1200万个点。如今，一些3D激光扫描系统包括自动调平和自动校准功能

收集证据

直到最近，取证团队采用3D扫描仪的速度较慢，主要是因为执法机构的资源紧张。虽然暴力、令人发指的犯罪在执法机构调查的事件中所占比例较小，但由于犯罪的严重性，犯罪现场单位有时更容易获得更新的技术。通过快速提供准确度和准确性，扫描解决方案有助于调查人员有条不紊地重建犯罪现场并构建更有力的案件。使用3D扫描仪调查犯罪的部分价值在于，可以根据需要记录、分析和处理证据。除了使调查人员能够更快地清理现场外，如果出现新的证据或嫌疑人改变了他们的说法，这也很有用。

3D扫描为激光击中的几乎所有物体分配坐标，从身体到血溅到弹孔。此外，点云数据可以揭示遗漏的证据，或以新的方式考虑收集的证据。通过更改点云中的强度值，可以显示具有不同反射率的对象，例如草地上的足迹，否则这些足迹可能会在标准黑白图像中被忽略。密度设置越高，离项目越近，对象上的点就越近。相反，距离扫描仪较远的对象将具有较低的密度设置和点之间的一些空间。

在这个犯罪现场的模型中，一把刀被揭示为重要的潜在证据。图像可以直接附着到点云。

由于3D扫描仪只能收集从返回信号接收的数据，因此对于完整的3D表示，需要一个以上的扫描仪设置位置来收集对象或其他隐藏项目的反面。在对象或场景周围有多个扫描位置时，扫描的密度将增加，从而填补点云中的空白。以前，用户必须利用特定的办公软件和功能强大的计算机，从不同的设置位置将多次扫描拼接在一起。如今，在进行扫描时，可以在平板电脑上进行数据的“缝合”。然后，研究者可以在离开现场之前查看收集的3D数据。

为了真正探索犯罪现场3D扫描的价值，有必要讨论一些更敏感的证据领域：尸体、血液和子弹。

身体

在暴力犯罪案件中，犯罪人、受害者和证人的尸体——无论是活着的、受伤的还是死亡的——都是关键证据。任何暴力犯罪调查的重点都是确定个人的位置以及所有相关人员的观点。3D激光扫描产生的点云可以作为场景的穿行可视化，为陪审员提供犯罪现场的不同视角。因为3D扫描仪收集的数据生成了一个非常密集的点集合，这些点在空间中具有位置，所以可以获得非常精确的测量结果。点云通常由3D扫描仪在数据采集时拍摄的图像着色。这种着色增强了视觉效果，可以让陪审员感觉到他们在现场有空间和视觉参考。

从这个角度来看，点云揭示了更大的公寓空间，有助于建立证据和活动的接近度。点云可用于从不同角度对犯罪现场进行完整透视。

血

有一门关于血液飞溅的科学，可以分析血液如何落在墙壁、地板或其他表面上的方向和形状。水滴是大的还是小的？它们是否形成喷雾模式？通过3D重建解释的类似问题揭示了发生的可能性。如果血滴很小，技术人员需要使用高密度设置，从不同位置扫描该区域。更大的血泊、爬行受害者的血迹或肇事者的脚印都可以通过3D扫描解决方案捕获。此外，扫描场景不需要光线。可以根据仪器接收到的信号强度将灰度值指定给特定点，从而显示地板上的血液和地板本身的差异。这意味着可以扫描黑暗场景，查看点云并分析不同的强度，从而从完全黑暗的环境中生成照片级真实感模型。

项目符号

3D激光扫描技术也为调查枪击案提供了优势。评估开枪的场景需要对所有方面进行分析，包括枪的位置和射手的位置，以及由此产生的弹孔（“壁缺陷”）。如果弹孔足够普遍，经过专门训练的调查人员将使用弹道杆来指示子弹从哪个方向进入墙壁以及在哪里

尸体

在暴力犯罪案件中，犯罪人、受害者和证人的尸体——无论是活着的、受伤的还是死亡的——都是关键证据。任何暴力犯罪调查的重点都是确定个人的位置以及所有相关人员的观点。3D激光扫描产生的点云可以作为场景的穿行可视化，为陪审员提供犯罪现场的不同视角。因为3D扫描仪收集的数据生成了一个非常密集的点集合，这些点在空间中具有位置，所以可以获得非常精确的测量结果。点云通常由3D扫描仪在数据采集时拍摄的图像着色。这种着色增强了视觉效果，可以让陪审员感觉到他们在现场有空间和视觉参考。

从这个角度来看，点云揭示了更大的公寓空间，有助于建立证据和活动的接近度。点云可用于从不同角度对犯罪现场进行完整透视。

血

有一门关于血液飞溅的科学，可以分析血液如何落在墙壁、地板或其他表面上的方向和形状。水滴是大的还是小的？它们是否形成喷雾模式？通过3D重建解释的类似问题揭示了发生的可能性。如果血滴很小，技术人员需要使用高密度设置，从不同位置扫描该区域。更大的血泊、爬行受害者的血迹或肇事者的脚印都可以通过3D扫描解决方案捕获。此外，扫描场景不需要光线。可以根据仪器接收到的信号强度将灰度值指定给特定点，从而显示地板上的血液和地板本身的差异。这意味着可以扫描黑暗场景，查看点云并分析不同的强度，从而从完全黑暗的环境中生成照片级真实感模型。

弹道

3D激光扫描技术也为调查枪击案提供了优势。评估开枪的场景需要对所有方面进行分析，包括枪的位置和射手的位置，以及由此产生的弹孔（“壁缺陷”）。如果弹孔足够普遍，经过专门训练的调查人员将使用弹道杆来指示子弹从哪个方向进入墙壁以及射手站在哪里。通过将一根棍子插入孔中并进行扫描，调查人员可以获得子弹行进路径的准确表示，很可能还可以找到射手的位置。如果有多个弹孔，可能方向的交叉点将为调查人员提供武器发射时的可能位置和高度。

点云扫描和所附图像都显示了血迹。

技术进步

数据可视化是现代取证工作的一个主要组成部分，3D激光扫描技术和更好的工作流程使得在法庭上讲述故事变得更容易、更快。面对充满挑战的环境，执法机构需要快速、易于操作且数据完整的扫描解决方案。获取3D扫描解决方案的障碍越来越小，最近的进步降低了拥有成本，同时也提供了新功能，如自动内场注册、无需年度校准、更长的保修期以及高反射和暗表面的数据捕获能力。得益于内置的集成，各种地理空间取证技术可以协同工作，使调查人员能够收集证据并创建图表、动画和飞行模型，从而准确地讲述事件的经过。这些模型使人们对复杂的证词和证物有了清晰的认识，为刑事司法系统带来了巨大的价值。