3D技術(shù)如何幫助破案？

魔猴君  知識(shí)堂   54天前

這是一個(gè)在電影院和銀幕上引起轟動(dòng)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)住Ｊ褂米瞵F(xiàn)代的技術(shù)，罪犯通常很快就會(huì)被逮捕。不幸的是，這不僅僅是小說(shuō)。全世界每年有近五十萬(wàn)人因故意殺人而死亡。2023年，美國(guó)的兇殺案破案率約為50%，但這些比率因國(guó)家/地區(qū)而異。以法國(guó)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(lái)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(jìn)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(lèi)決策來(lái)重建、分析和處理犯罪行為。這一自治領(lǐng)域越來(lái)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(zhuān)家。

3D技術(shù)越來(lái)越多地直接用于犯罪現(xiàn)場(chǎng)（照片來(lái)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?cè)谶@里討論的是3D掃描和增材制造。

3D掃描儀的作用

攝影測(cè)量系統(tǒng)自20世紀(jì)30年代以來(lái)一直用于調(diào)查，自90年代末以來(lái)，短程攝影測(cè)量系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)。它們開(kāi)辟了新的可能性，特別是在測(cè)量犯罪現(xiàn)場(chǎng)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(guó)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(lái)評(píng)估或比較事件地點(diǎn)和/或物理對(duì)象，包括數(shù)字形式”。

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

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

攝影測(cè)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(jìn)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(zhuān)業(yè)知識(shí)來(lái)根據(jù)數(shù)據(jù)創(chuàng)建3D模型。表面掃描更加用戶友好，因?yàn)閮H捕獲表面細(xì)節(jié)并使用內(nèi)置軟件。它對(duì)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(lái)創(chuàng)建精確的參考系統(tǒng)，以進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量和比較。此外，還使用無(wú)人機(jī)或DSLR相機(jī)收集攝影測(cè)量數(shù)據(jù)，以創(chuàng)建犯罪現(xiàn)場(chǎng)的3D模型。整個(gè)重建過(guò)程可以通過(guò)VR眼鏡或虛擬現(xiàn)實(shí)空間使用虛擬現(xiàn)實(shí)來(lái)觀看。

犯罪現(xiàn)場(chǎng)的3D重建。通過(guò)描繪的血跡可以計(jì)算出襲擊的位置。（照片來(lái)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(cè)量、重建和可視化犯罪現(xiàn)場(chǎng)，該區(qū)域解釋道：“使用3D激光掃描儀可以對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行三維數(shù)字保存并進(jìn)行回顧性分析。”分析和重建事件的過(guò)程，例如體積的計(jì)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(jìn)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(kāi)始記錄。同時(shí)，連接到掃描儀的相機(jī)會(huì)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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行詳細(xì)分析，交通學(xué)家檢查輪廓的長(zhǎng)度或深度，并將痕跡與其他犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行比較。

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

3D打印的作用

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

LKA北萊茵-威斯特法倫州評(píng)論道：“3D打印技術(shù)專(zhuān)門(mén)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(yùn)動(dòng)的數(shù)字化背景”。尚未擁有3D打印機(jī)的漢堡LKA也解釋說(shuō)，可以考慮將3D打印用于數(shù)字對(duì)象的物理專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

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(jī)上進(jìn)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(jī)會(huì)找到并逮捕正確的罪犯。北萊茵-威斯特法倫州LKA證實(shí)3D掃描技術(shù)已經(jīng)永久改變了全國(guó)各地的調(diào)查工作，尤其是兇殺案委員會(huì)。

國(guó)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(guò)目前的方法，我們可以對(duì)頭骨進(jìn)行掃描，并在現(xiàn)場(chǎng)打印頭骨?！弊罱?，我從巴巴多斯掃描了一個(gè)頭骨，然后在弗吉尼亞州進(jìn)行了3D打印，并在紐約進(jìn)行了面部調(diào)整。這在20年前是不可能的?！?/span>

頭骨的制作。（照片來(lái)源：?jiǎn)?/span>·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(duì)重建的犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行三維訪問(wèn)。LKA NRW強(qiáng)調(diào)，在這里可以看到不同視角的觀點(diǎn)。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(jìn)入犯罪現(xiàn)場(chǎng)，并沉浸在犯罪過(guò)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(shí)可以對(duì)痕跡、證詞和事實(shí)之間的聯(lián)系的評(píng)估產(chǎn)生決定性的影響，如果“我們不采用這個(gè)角度”，這是不可能的。的觀點(diǎn)。

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

犯罪現(xiàn)場(chǎng)的3D重建讓您即使在離開(kāi)后也能參觀它。（照片來(lái)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(yùn)輸時(shí)不會(huì)損壞。該技術(shù)對(duì)于面部重建非常有用，因?yàn)閭鹘y(tǒng)技術(shù)需要在頭骨上分層粘土和石膏才能重建它。這個(gè)過(guò)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(gè)計(jì)算機(jī)模型，在該模型中，使用軟件程序模仿粘土重建，進(jìn)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(gè)耗時(shí)的過(guò)程，會(huì)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(duì)于馬林斯來(lái)說(shuō)，最大的好處是原件得以保存：“無(wú)論是頭骨還是重要的證據(jù)，都沒(méi)有問(wèn)題。在法醫(yī)藝術(shù)領(lǐng)域，曾有過(guò)頭骨丟失的情況。建立一個(gè)對(duì)所有頭骨進(jìn)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(wèn)題。”

使用3DF掃描儀進(jìn)行3D掃描的結(jié)果。（照片來(lái)源：弗勞恩霍夫IOF）

目前3D技術(shù)在勘測(cè)工作中的使用

3D技術(shù)在測(cè)量工作中有很多應(yīng)用。Liscio解釋說(shuō)，取證工作包括三個(gè)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(jué)輔助工具。

3D打印主要用于復(fù)制證據(jù)，有助于保存真實(shí)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(shuō)明傷害和事件的順序。利西奧指出：“通常情況下，我們不會(huì)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(tuán)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(lái)展示犯罪并幫助人們了解犯罪。每個(gè)人都以不同的方式學(xué)習(xí)。看到照片中的圖像沒(méi)什么問(wèn)題，但手里拿著一些東西并能夠看到它會(huì)有所幫助。”3D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(lái)源：尤金·李西奧）

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

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?yàn)樗刮覀兡軌虮硎疚矬w以前的樣子。例如，利用3D打印重建燒傷骨骼的研究正在進(jìn)行中。

3D技術(shù)在調(diào)查中的使用已在世界各地的多個(gè)案件中取得了重大進(jìn)展。一個(gè)著名的例子發(fā)生在美國(guó)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(jìn)行3D打印。這使得調(diào)查人員能夠核實(shí)身份并推動(dòng)案件的進(jìn)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(duì)于受害者身份識(shí)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(lái)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(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，法庭上展示3D打印模型時(shí)使用的技術(shù)語(yǔ)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(chǎng)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(duì)于公共或私人調(diào)查人員來(lái)說(shuō)，沒(méi)有明確的法律指導(dǎo)方針，因?yàn)槲臋n的執(zhí)行方式受到監(jiān)管。。在程序?qū)用嫔?，這個(gè)主題是在證據(jù)的利用和評(píng)估層面上解決的：糟糕的記錄可能會(huì)導(dǎo)致其證明價(jià)值被否定，甚至被禁止使用。在這種情況下，國(guó)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)。”

主要挑戰(zhàn)

3D技術(shù)在測(cè)量工作中的最大挑戰(zhàn)之一是時(shí)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(shí)，這意味著投資不同的工具或租用掃描儀，因?yàn)槟鷽](méi)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(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)槲覀冋谔幚矸浅?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(zhuān)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(lái)源：Artec）

LKA NRW向我們證實(shí)了同樣的事情：“使用3D激光掃描儀記錄犯罪現(xiàn)場(chǎng)是一種耗時(shí)的方法，需要與在犯罪現(xiàn)場(chǎng)并行工作的人員密切配合。此外，該技術(shù)的使用會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)只能通過(guò)高效的計(jì)算和軟件進(jìn)行處理和可視化?！彼麄冞€強(qiáng)調(diào)，處理評(píng)估、犯罪現(xiàn)場(chǎng)重建和可視化數(shù)據(jù)所需的時(shí)間是合理的，與該技術(shù)給調(diào)查工作帶來(lái)的好處有關(guān)。LKA漢堡的專(zhuān)業(yè)部門(mén)認(rèn)為，市場(chǎng)上可用的打印機(jī)數(shù)據(jù)和格式缺乏同質(zhì)性以及對(duì)大存儲(chǔ)容量的需求是一個(gè)挑戰(zhàn)。

未來(lái)發(fā)展

隨著3D技術(shù)的發(fā)展和準(zhǔn)確性的提高，預(yù)計(jì)將越來(lái)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(huì)發(fā)生變化。Mullins還堅(jiān)信，3D打印在未來(lái)將會(huì)得到更頻繁的使用：“技術(shù)進(jìn)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(xiàn)，但速度會(huì)更快。”

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使用Artec Eva進(jìn)行3D掃描。（照片來(lái)源：Artec 3D）

盡管存在可能性并取得了進(jìn)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(gè)重要步驟是通過(guò)培訓(xùn)計(jì)劃對(duì)調(diào)查人員進(jìn)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(jìn)技術(shù)人員、律師和調(diào)查人員之間的合作。從未來(lái)和長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，3D技術(shù)有潛力促進(jìn)調(diào)查工作、將罪犯繩之以法并更準(zhǔn)確地破案。但要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們必須繼續(xù)通過(guò)培訓(xùn)和研究奠定基礎(chǔ)。

編譯整理：3dnatives