3D技術(shù)如何幫助破案？

魔猴君  知識堂   2小時前

這是一個在電影院和銀幕上引起轟動的主題：發(fā)生了一起謀殺案，警方領(lǐng)導(dǎo)調(diào)查尋找罪魁禍?zhǔn)?。使用最現(xiàn)代的技術(shù)，罪犯通常很快就會被逮捕。不幸的是，這不僅僅是小說。全世界每年有近五十萬人因故意殺人而死亡。2023年，美國的兇殺案破案率約為50%，但這些比率因國家/地區(qū)而異。以法國為例，2022年，69%的兇殺案得以破獲。您應(yīng)該知道，3D技術(shù)在調(diào)查工作和科學(xué)警察中發(fā)揮著越來越重要的作用，通常有助于其成功。如今，很少有兇殺案不是使用3D重建或3D掃描技術(shù)進行調(diào)查的。

3D取證是現(xiàn)代取證的重要組成部分。它包括使用3D工具和人類決策來重建、分析和處理犯罪行為。這一自治領(lǐng)域越來越多地用于刑法和闡明犯罪。為了更好地了解3D技術(shù)在調(diào)查工作和法醫(yī)證據(jù)分析中的作用，我們采訪了幾位專家。

3D技術(shù)越來越多地直接用于犯罪現(xiàn)場（照片來源：APA/Georg Hochmuth）。

3D技術(shù)在法醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

3D技術(shù)不僅可以收集和分析數(shù)字媒體，還可以收集和分析物理證據(jù)，包括印刷品。我們在這里討論的是3D掃描和增材制造。

3D掃描儀的作用

攝影測量系統(tǒng)自20世紀(jì)30年代以來一直用于調(diào)查，自90年代末以來，短程攝影測量系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)。它們開辟了新的可能性，特別是在測量犯罪現(xiàn)場以及確定罪犯的規(guī)模方面。如今，3D激光掃描工藝幾乎在所有國家都得到應(yīng)用。漢堡州警察(LKA)確認(rèn)：“警察工作中經(jīng)常使用3D掃描儀來評估或比較事件地點和/或物理對象，包括數(shù)字形式”。

犯罪現(xiàn)場記錄使用不同的掃描儀，包括落地式掃描儀和移動掃描儀。這里使用的是Artec便攜式掃描儀。（照片來源：Artec 3D）

3D取證分析師Eugene Liscio已經(jīng)在加拿大、美國和歐洲解決過案件，并在多倫多大學(xué)任教，他補充道：“四種主要掃描技術(shù)是攝影測量、數(shù)字掃描激光、結(jié)構(gòu)光掃描儀，同時，基于應(yīng)用的數(shù)字化?！?/span>

攝影測量創(chuàng)建逼真的紋理網(wǎng)絡(luò)，并與表面圖像、CT掃描和MRI相結(jié)合，提供身體的詳細(xì)3D視圖。因此，可以放大、分析傷口，并將其與犯罪工具或射擊方向進行比較。在3D掃描中，我們區(qū)分體積掃描和表面掃描。體積掃描可以拍攝高分辨率圖像，并且需要特殊的軟件和專業(yè)知識來根據(jù)數(shù)據(jù)創(chuàng)建3D模型。表面掃描更加用戶友好，因為僅捕獲表面細(xì)節(jié)并使用內(nèi)置軟件。它對于人死后的傷害分析和土地標(biāo)記方法是可靠的。地標(biāo)方法使用圖像或數(shù)據(jù)中的地標(biāo)來創(chuàng)建精確的參考系統(tǒng)，以進行準(zhǔn)確的測量和比較。此外，還使用無人機或DSLR相機收集攝影測量數(shù)據(jù)，以創(chuàng)建犯罪現(xiàn)場的3D模型。整個重建過程可以通過VR眼鏡或虛擬現(xiàn)實空間使用虛擬現(xiàn)實來觀看。

犯罪現(xiàn)場的3D重建。通過描繪的血跡可以計算出襲擊的位置。（照片來源：索菲亞·拉夫坎斯基）

北萊茵-威斯特法倫州刑事法庭(LKA NRW)的54.2區(qū)負(fù)責(zé)測量、重建和可視化犯罪現(xiàn)場，該區(qū)域解釋道：“使用3D激光掃描儀可以對犯罪現(xiàn)場進行三維數(shù)字保存并進行回顧性分析?！狈治龊椭亟ㄊ录倪^程，例如體積的計算、視野和射擊方向的確定以及罪犯體型的確定。

使用3D掃描進行調(diào)查

調(diào)查人員使用3D掃描儀，將其放置在足跡或輪胎痕跡上并開始記錄。同時，連接到掃描儀的相機會拍照。幾秒鐘后，用戶可以在內(nèi)置屏幕上看到預(yù)覽，以檢查圖像是否清晰。然后在實驗室進行詳細(xì)分析，交通學(xué)家檢查輪廓的長度或深度，并將痕跡與其他犯罪現(xiàn)場進行比較。

Spurensicherung mittels tragbaren 3DF掃描儀的3D掃描。（圖片來源：弗勞恩霍夫IOF）

3D打印的作用

自2010年代初以來，3D打印已被用于法醫(yī)領(lǐng)域來重建證據(jù)，并根據(jù)預(yù)期用途選擇打印技術(shù)。樹脂打印機非常適合精細(xì)模型，而粉末床融合可用于堅固的零件。然而，F(xiàn)DM 3D打印最常用，因為它價格低廉且用途廣泛。

LKA北萊茵-威斯特法倫州評論道：“3D打印技術(shù)專門用作創(chuàng)建所謂可跟蹤目標(biāo)的技術(shù)工具，這些目標(biāo)用于人或物體運動的數(shù)字化背景”。尚未擁有3D打印機的漢堡LKA也解釋說，可以考慮將3D打印用于數(shù)字對象的物理專業(yè)知識。

一名婦女被殺的謀殺案脊柱的3D復(fù)制品。這種骨頭很難用傳統(tǒng)的制造方法生產(chǎn)。打印是在Creality CR10-V3 3D打印機上進行的（照片：Eugene Liscio）。

3D技術(shù)在法醫(yī)學(xué)中的潛力

3D技術(shù)為法醫(yī)和調(diào)查工作提供了更好的分析可能性，從而有機會找到并逮捕正確的罪犯。北萊茵-威斯特法倫州LKA證實3D掃描技術(shù)已經(jīng)永久改變了全國各地的調(diào)查工作，尤其是兇殺案委員會。

國家失蹤和受虐兒童中心著名法醫(yī)藝術(shù)家喬·馬林斯也指出：“通過目前的方法，我們可以對頭骨進行掃描，并在現(xiàn)場打印頭骨?！弊罱覐陌桶投嗨箳呙枇艘粋€頭骨，然后在弗吉尼亞州進行了3D打印，并在紐約進行了面部調(diào)整。這在20年前是不可能的。”

頭骨的制作。（照片來源：喬·馬林斯）

由于技術(shù)和數(shù)字可能性的發(fā)展，包括使用VR眼鏡或VR地窖的可視化技術(shù)，調(diào)查人員可以對重建的犯罪現(xiàn)場進行三維訪問。LKA NRW強調(diào)，在這里可以看到不同視角的觀點。他們解釋道：“觀察者因此不再扮演外部觀察者的角色，而是能夠虛擬地進入犯罪現(xiàn)場，并沉浸在犯罪過程的數(shù)字再現(xiàn)和重建中?！弊疃鄻踊?D數(shù)據(jù)的整合使得案件卷宗能夠交互式可視化，由此獲得的知識可以對痕跡、證詞和事實之間的聯(lián)系的評估產(chǎn)生決定性的影響，如果“我們不采用這個角度”，這是不可能的。的觀點。

3D激光掃描儀使調(diào)查人員即使在離開計算機后也可以在計算機上查看犯罪現(xiàn)場并一起進行咨詢。刑事警察局證實：“這開啟了真實地了解犯罪現(xiàn)場、前往犯罪現(xiàn)場并移動到那里的可能性，而無需事先去過犯罪事件的實際現(xiàn)場”。這使得調(diào)查人員和法庭等相關(guān)人員能夠同時查看虛擬犯罪現(xiàn)場并共同討論。因此，即使在槍支犯罪或混亂的車禍情況下，該技術(shù)也可以全面了解事件并識別子彈撞擊角度。

犯罪現(xiàn)場的3D重建讓您即使在離開后也能參觀它。（照片來源：杰里米亞·克羅威爾）

此外，該技術(shù)還確保證據(jù)在必須運輸時不會損壞。該技術(shù)對于面部重建非常有用，因為傳統(tǒng)技術(shù)需要在頭骨上分層粘土和石膏才能重建它。這個過程重復(fù)多次，導(dǎo)致頭骨受損。3D技術(shù)消除了觸摸頭骨的需要，并創(chuàng)建了一個計算機模型，在該模型中，使用軟件程序模仿粘土重建，進行虛擬重建，然后可以生產(chǎn)3D打印復(fù)制品。即使在法醫(yī)學(xué)中，鞋子或輪胎的痕跡通常是用石膏鑄造的，這是一個耗時的過程，會破壞痕跡，但使用3D掃描可以幫助克服這些挑戰(zhàn)并保留痕跡。

對于馬林斯來說，最大的好處是原件得以保存：“無論是頭骨還是重要的證據(jù)，都沒有問題。在法醫(yī)藝術(shù)領(lǐng)域，曾有過頭骨丟失的情況。建立一個對所有頭骨進行掃描、打印和拍照的程序，作為備份，以防原件出現(xiàn)任何問題?！?/span>

使用3DF掃描儀進行3D掃描的結(jié)果。（照片來源：弗勞恩霍夫IOF）

目前3D技術(shù)在勘測工作中的使用

3D技術(shù)在測量工作中有很多應(yīng)用。Liscio解釋說，取證工作包括三個主要組成部分：文檔記錄、分析和可視化。在這種情況下，3D打印充當(dāng)文檔產(chǎn)品和視覺輔助工具。

3D打印主要用于復(fù)制證據(jù)，有助于保存真實證據(jù)。因此，可以以3D方式重建受害者的手指以解鎖技術(shù)設(shè)備。在法庭上，3D打印的復(fù)制品（例如頭骨或武器）有助于清楚地說明傷害和事件的順序。利西奧指出：“通常情況下，我們不會在審判中攜帶骨頭，但我們可以提出反駁。例如，可以打印武器以向法官、陪審團和其他調(diào)查人員解釋這是所使用的武器。目前，3D技術(shù)被用來展示犯罪并幫助人們了解犯罪。每個人都以不同的方式學(xué)習(xí)?？吹秸掌械膱D像沒什么問題，但手里拿著一些東西并能夠看到它會有所幫助?！?D打印還被用作法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的教育工具，為醫(yī)務(wù)人員提供解剖學(xué)展示。

放大鞋印和指紋的3D打印復(fù)制品。（照片來源：尤金·李西奧）

3D掃描技術(shù)還可以重建整個犯罪現(xiàn)場，以便了解其位置和在那里發(fā)現(xiàn)的物體，并以視覺方式說明它們。LKW NRW向我們解釋道：“作為犯罪現(xiàn)場記錄的一部分，通過3D激光掃描儀記錄犯罪現(xiàn)場是犯罪現(xiàn)場警察工作的一種補充，有時甚至是牢固整合的手段”。漢堡LKA刑事科學(xué)與技術(shù)部門還使用3D掃描儀進行測量，以數(shù)字方式表示和重建各種事件地點。

3D技術(shù)也逐漸被應(yīng)用于法醫(yī)考古領(lǐng)域。它在這一領(lǐng)域提供了巨大的潛力，因為它使我們能夠表示物體以前的樣子。例如，利用3D打印重建燒傷骨骼的研究正在進行中。

3D技術(shù)在調(diào)查中的使用已在世界各地的多個案件中取得了重大進展。一個著名的例子發(fā)生在美國俄亥俄州，使用Clay Tools程序重建了發(fā)現(xiàn)的頭骨的面部，然后進行3D打印。這使得調(diào)查人員能夠核實身份并推動案件的進展。另一起事件是2015年臭名昭著的手提箱謀殺案，該案首次結(jié)合使用3D掃描和打印技術(shù)。西米德蘭茲警方與華威大學(xué)的制造小組密切合作，利用3D技術(shù)分析燒焦的骨頭碎片，并確定它們屬于所檢查的手提箱。這對于受害者身份識別起著至關(guān)重要的作用。

致命頭部受傷情況下的3D打印顱骨部件示例。（照片來源：Errickson,D.、Carew,RM、Collings,AJ等人）

法律情況：法庭3D答復(fù)

克蘭菲爾德法醫(yī)研究所的一項研究發(fā)現(xiàn)，法庭上展示3D打印模型時使用的技術(shù)語言的理解率提高到了94%，而攝影圖像的理解率僅為79%。然而，使用3D技術(shù)記錄犯罪現(xiàn)場尚未受到法律規(guī)范。Jens Ferner律師是一名處理3D版權(quán)和圍繞3D技術(shù)發(fā)展的IT律師，他確認(rèn)：“對于公共或私人調(diào)查人員來說，沒有明確的法律指導(dǎo)方針，因為文檔的執(zhí)行方式受到監(jiān)管。。在程序?qū)用嫔?，這個主題是在證據(jù)的利用和評估層面上解決的：糟糕的記錄可能會導(dǎo)致其證明價值被否定，甚至被禁止使用。在這種情況下，國家調(diào)查人員制定了某些文件標(biāo)準(zhǔn)，但法律并未規(guī)定這些標(biāo)準(zhǔn)?！?/span>

主要挑戰(zhàn)

3D技術(shù)在測量工作中的最大挑戰(zhàn)之一是時間和成本因素。Liscio解釋道：“您必須為手頭的任務(wù)選擇正確的工具。有時，這意味著投資不同的工具或租用掃描儀，因為您沒有合適的工具。從掃描到3D打印模型并不容易。兩者之間有很多工作，而且往往是一個挑戰(zhàn)，因為我們正在處理非常復(fù)雜和微妙的部分，需要很多幫助?！边@意味著調(diào)查員必須成為該領(lǐng)域的專家并學(xué)習(xí)新的工作程序和工具的使用。

鞋印的3D掃描。（照片來源：Artec）

LKA NRW向我們證實了同樣的事情：“使用3D激光掃描儀記錄犯罪現(xiàn)場是一種耗時的方法，需要與在犯罪現(xiàn)場并行工作的人員密切配合。此外，該技術(shù)的使用會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)只能通過高效的計算和軟件進行處理和可視化?！彼麄冞€強調(diào)，處理評估、犯罪現(xiàn)場重建和可視化數(shù)據(jù)所需的時間是合理的，與該技術(shù)給調(diào)查工作帶來的好處有關(guān)。LKA漢堡的專業(yè)部門認(rèn)為，市場上可用的打印機數(shù)據(jù)和格式缺乏同質(zhì)性以及對大存儲容量的需求是一個挑戰(zhàn)。

未來發(fā)展

隨著3D技術(shù)的發(fā)展和準(zhǔn)確性的提高，預(yù)計將越來越多地用于調(diào)查。Liscio指出，3D打印在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣為人知，但尚未普及，隨著精度要求的提高，這種情況可能會發(fā)生變化。Mullins還堅信，3D打印在未來將會得到更頻繁的使用：“技術(shù)進步如此之快，3D打印將成為支持調(diào)查的標(biāo)準(zhǔn)。她將繼續(xù)為案件的解決做出貢獻，但速度會更快?！?/span>

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使用Artec Eva進行3D掃描。（照片來源：Artec 3D）

盡管存在可能性并取得了進展，但要讓3D技術(shù)充分發(fā)揮調(diào)查工作的潛力，仍有許多工作要做。這里的一個重要步驟是通過培訓(xùn)計劃對調(diào)查人員進行培訓(xùn)。此外，還需要繼續(xù)研究，使技術(shù)適應(yīng)調(diào)查工作的要求，并促進技術(shù)人員、律師和調(diào)查人員之間的合作。從未來和長遠來看，3D技術(shù)有潛力促進調(diào)查工作、將罪犯繩之以法并更準(zhǔn)確地破案。但要實現(xiàn)這一目標(biāo)，我們必須繼續(xù)通過培訓(xùn)和研究奠定基礎(chǔ)。

編譯整理：3dnatives