3D技术如何帮助破案？

魔猴君  知识堂   254天前

这是一个在电影院和银幕上引起轰动的主题：发生了一起谋杀案，警方领导调查寻找罪魁祸首。使用最现代的技术，罪犯通常很快就会被逮捕。不幸的是，这不仅仅是小说。全世界每年有近五十万人因故意杀人而死亡。2023年，美国的凶杀案破案率约为50%，但这些比率因国家/地区而异。以法国为例，2022年，69%的凶杀案得以破获。您应该知道，3D技术在调查工作和科学警察中发挥着越来越重要的作用，通常有助于其成功。如今，很少有凶杀案不是使用3D重建或3D扫描技术进行调查的。

3D取证是现代取证的重要组成部分。它包括使用3D工具和人类决策来重建、分析和处理犯罪行为。这一自治领域越来越多地用于刑法和阐明犯罪。为了更好地了解3D技术在调查工作和法医证据分析中的作用，我们采访了几位专家。

3D技术越来越多地直接用于犯罪现场（照片来源：APA/Georg Hochmuth）。

3D技术在法医学中的应用

3D技术不仅可以收集和分析数字媒体，还可以收集和分析物理证据，包括印刷品。我们在这里讨论的是3D扫描和增材制造。

3D扫描仪的作用

摄影测量系统自20世纪30年代以来一直用于调查，自90年代末以来，短程摄影测量系统已广泛应用于法医学。它们开辟了新的可能性，特别是在测量犯罪现场以及确定罪犯的规模方面。如今，3D激光扫描工艺几乎在所有国家都得到应用。汉堡州警察(LKA)确认：“警察工作中经常使用3D扫描仪来评估或比较事件地点和/或物理对象，包括数字形式”。

犯罪现场记录使用不同的扫描仪，包括落地式扫描仪和移动扫描仪。这里使用的是Artec便携式扫描仪。（照片来源：Artec 3D）

3D取证分析师Eugene Liscio已经在加拿大、美国和欧洲解决过案件，并在多伦多大学任教，他补充道：“四种主要扫描技术是摄影测量、数字扫描激光、结构光扫描仪，同时，基于应用的数字化。”

摄影测量创建逼真的纹理网络，并与表面图像、CT扫描和MRI相结合，提供身体的详细3D视图。因此，可以放大、分析伤口，并将其与犯罪工具或射击方向进行比较。在3D扫描中，我们区分体积扫描和表面扫描。体积扫描可以拍摄高分辨率图像，并且需要特殊的软件和专业知识来根据数据创建3D模型。表面扫描更加用户友好，因为仅捕获表面细节并使用内置软件。它对于人死后的伤害分析和土地标记方法是可靠的。地标方法使用图像或数据中的地标来创建精确的参考系统，以进行准确的测量和比较。此外，还使用无人机或DSLR相机收集摄影测量数据，以创建犯罪现场的3D模型。整个重建过程可以通过VR眼镜或虚拟现实空间使用虚拟现实来观看。

犯罪现场的3D重建。通过描绘的血迹可以计算出袭击的位置。（照片来源：索菲亚·拉夫坎斯基）

北莱茵-威斯特法伦州刑事法庭(LKA NRW)的54.2区负责测量、重建和可视化犯罪现场，该区域解释道：“使用3D激光扫描仪可以对犯罪现场进行三维数字保存并进行回顾性分析。”分析和重建事件的过程，例如体积的计算、视野和射击方向的确定以及罪犯体型的确定。

使用3D扫描进行调查

调查人员使用3D扫描仪，将其放置在足迹或轮胎痕迹上并开始记录。同时，连接到扫描仪的相机会拍照。几秒钟后，用户可以在内置屏幕上看到预览，以检查图像是否清晰。然后在实验室进行详细分析，交通学家检查轮廓的长度或深度，并将痕迹与其他犯罪现场进行比较。

Spurensicherung mittels tragbaren 3DF扫描仪的3D扫描。（图片来源：弗劳恩霍夫IOF）

3D打印的作用

自2010年代初以来，3D打印已被用于法医领域来重建证据，并根据预期用途选择打印技术。树脂打印机非常适合精细模型，而粉末床融合可用于坚固的零件。然而，FDM 3D打印最常用，因为它价格低廉且用途广泛。

LKA北莱茵-威斯特法伦州评论道：“3D打印技术专门用作创建所谓可跟踪目标的技术工具，这些目标用于人或物体运动的数字化背景”。尚未拥有3D打印机的汉堡LKA也解释说，可以考虑将3D打印用于数字对象的物理专业知识。

一名妇女被杀的谋杀案脊柱的3D复制品。这种骨头很难用传统的制造方法生产。打印是在Creality CR10-V3 3D打印机上进行的（照片：Eugene Liscio）。

3D技术在法医学中的潜力

3D技术为法医和调查工作提供了更好的分析可能性，从而有机会找到并逮捕正确的罪犯。北莱茵-威斯特法伦州LKA证实3D扫描技术已经永久改变了全国各地的调查工作，尤其是凶杀案委员会。

国家失踪和受虐儿童中心著名法医艺术家乔·马林斯也指出：“通过目前的方法，我们可以对头骨进行扫描，并在现场打印头骨。”最近，我从巴巴多斯扫描了一个头骨，然后在弗吉尼亚州进行了3D打印，并在纽约进行了面部调整。这在20年前是不可能的。”

头骨的制作。（照片来源：乔·马林斯）

由于技术和数字可能性的发展，包括使用VR眼镜或VR地窖的可视化技术，调查人员可以对重建的犯罪现场进行三维访问。LKA NRW强调，在这里可以看到不同视角的观点。他们解释道：“观察者因此不再扮演外部观察者的角色，而是能够虚拟地进入犯罪现场，并沉浸在犯罪过程的数字再现和重建中。”最多样化的3D数据的整合使得案件卷宗能够交互式可视化，由此获得的知识可以对痕迹、证词和事实之间的联系的评估产生决定性的影响，如果“我们不采用这个角度”，这是不可能的。的观点。

3D激光扫描仪使调查人员即使在离开计算机后也可以在计算机上查看犯罪现场并一起进行咨询。刑事警察局证实：“这开启了真实地了解犯罪现场、前往犯罪现场并移动到那里的可能性，而无需事先去过犯罪事件的实际现场”。这使得调查人员和法庭等相关人员能够同时查看虚拟犯罪现场并共同讨论。因此，即使在枪支犯罪或混乱的车祸情况下，该技术也可以全面了解事件并识别子弹撞击角度。

犯罪现场的3D重建让您即使在离开后也能参观它。（照片来源：杰里米亚·克罗威尔）

此外，该技术还确保证据在必须运输时不会损坏。该技术对于面部重建非常有用，因为传统技术需要在头骨上分层粘土和石膏才能重建它。这个过程重复多次，导致头骨受损。3D技术消除了触摸头骨的需要，并创建了一个计算机模型，在该模型中，使用软件程序模仿粘土重建，进行虚拟重建，然后可以生产3D打印复制品。即使在法医学中，鞋子或轮胎的痕迹通常是用石膏铸造的，这是一个耗时的过程，会破坏痕迹，但使用3D扫描可以帮助克服这些挑战并保留痕迹。

对于马林斯来说，最大的好处是原件得以保存：“无论是头骨还是重要的证据，都没有问题。在法医艺术领域，曾有过头骨丢失的情况。建立一个对所有头骨进行扫描、打印和拍照的程序，作为备份，以防原件出现任何问题。”

使用3DF扫描仪进行3D扫描的结果。（照片来源：弗劳恩霍夫IOF）

目前3D技术在勘测工作中的使用

3D技术在测量工作中有很多应用。Liscio解释说，取证工作包括三个主要组成部分：文档记录、分析和可视化。在这种情况下，3D打印充当文档产品和视觉辅助工具。

3D打印主要用于复制证据，有助于保存真实证据。因此，可以以3D方式重建受害者的手指以解锁技术设备。在法庭上，3D打印的复制品（例如头骨或武器）有助于清楚地说明伤害和事件的顺序。利西奥指出：“通常情况下，我们不会在审判中携带骨头，但我们可以提出反驳。例如，可以打印武器以向法官、陪审团和其他调查人员解释这是所使用的武器。目前，3D技术被用来展示犯罪并帮助人们了解犯罪。每个人都以不同的方式学习。看到照片中的图像没什么问题，但手里拿着一些东西并能够看到它会有所帮助。”3D打印还被用作法医学领域的教育工具，为医务人员提供解剖学展示。

放大鞋印和指纹的3D打印复制品。（照片来源：尤金·李西奥）

3D扫描技术还可以重建整个犯罪现场，以便了解其位置和在那里发现的物体，并以视觉方式说明它们。LKW NRW向我们解释道：“作为犯罪现场记录的一部分，通过3D激光扫描仪记录犯罪现场是犯罪现场警察工作的一种补充，有时甚至是牢固整合的手段”。汉堡LKA刑事科学与技术部门还使用3D扫描仪进行测量，以数字方式表示和重建各种事件地点。

3D技术也逐渐被应用于法医考古领域。它在这一领域提供了巨大的潜力，因为它使我们能够表示物体以前的样子。例如，利用3D打印重建烧伤骨骼的研究正在进行中。

3D技术在调查中的使用已在世界各地的多个案件中取得了重大进展。一个著名的例子发生在美国俄亥俄州，使用Clay Tools程序重建了发现的头骨的面部，然后进行3D打印。这使得调查人员能够核实身份并推动案件的进展。另一起事件是2015年臭名昭著的手提箱谋杀案，该案首次结合使用3D扫描和打印技术。西米德兰兹警方与华威大学的制造小组密切合作，利用3D技术分析烧焦的骨头碎片，并确定它们属于所检查的手提箱。这对于受害者身份识别起着至关重要的作用。

致命头部受伤情况下的3D打印颅骨部件示例。（照片来源：Errickson,D.、Carew,RM、Collings,AJ等人）

法律情况：法庭3D答复

克兰菲尔德法医研究所的一项研究发现，法庭上展示3D打印模型时使用的技术语言的理解率提高到了94%，而摄影图像的理解率仅为79%。然而，使用3D技术记录犯罪现场尚未受到法律规范。Jens Ferner律师是一名处理3D版权和围绕3D技术发展的IT律师，他确认：“对于公共或私人调查人员来说，没有明确的法律指导方针，因为文档的执行方式受到监管。。在程序层面上，这个主题是在证据的利用和评估层面上解决的：糟糕的记录可能会导致其证明价值被否定，甚至被禁止使用。在这种情况下，国家调查人员制定了某些文件标准，但法律并未规定这些标准。”

主要挑战

3D技术在测量工作中的最大挑战之一是时间和成本因素。Liscio解释道：“您必须为手头的任务选择正确的工具。有时，这意味着投资不同的工具或租用扫描仪，因为您没有合适的工具。从扫描到3D打印模型并不容易。两者之间有很多工作，而且往往是一个挑战，因为我们正在处理非常复杂和微妙的部分，需要很多帮助。”这意味着调查员必须成为该领域的专家并学习新的工作程序和工具的使用。

鞋印的3D扫描。（照片来源：Artec）

LKA NRW向我们证实了同样的事情：“使用3D激光扫描仪记录犯罪现场是一种耗时的方法，需要与在犯罪现场并行工作的人员密切配合。此外，该技术的使用会产生大量数据，这些数据只能通过高效的计算和软件进行处理和可视化。”他们还强调，处理评估、犯罪现场重建和可视化数据所需的时间是合理的，与该技术给调查工作带来的好处有关。LKA汉堡的专业部门认为，市场上可用的打印机数据和格式缺乏同质性以及对大存储容量的需求是一个挑战。

未来发展

随着3D技术的发展和准确性的提高，预计将越来越多地用于调查。Liscio指出，3D打印在法医学领域广为人知，但尚未普及，随着精度要求的提高，这种情况可能会发生变化。Mullins还坚信，3D打印在未来将会得到更频繁的使用：“技术进步如此之快，3D打印将成为支持调查的标准。她将继续为案件的解决做出贡献，但速度会更快。”

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使用Artec Eva进行3D扫描。（照片来源：Artec 3D）

尽管存在可能性并取得了进展，但要让3D技术充分发挥调查工作的潜力，仍有许多工作要做。这里的一个重要步骤是通过培训计划对调查人员进行培训。此外，还需要继续研究，使技术适应调查工作的要求，并促进技术人员、律师和调查人员之间的合作。从未来和长远来看，3D技术有潜力促进调查工作、将罪犯绳之以法并更准确地破案。但要实现这一目标，我们必须继续通过培训和研究奠定基础。

编译整理：3dnatives