3D技術如何幫助破案？

魔猴君  知識堂   24天前

這是一個在電影院和銀幕上引起轟動的主題：發生了一起謀殺案，警方領導調查尋找罪魁禍首。使用最現代的技術，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/地區而異。以法國為例，2022年，69%的兇殺案得以破獲。您應該知道，3D技術在調查工作和科學警察中發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掃描技術進行調查的。

3D取證是現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技術在調查工作和法醫證據分析中的作用，我們采訪了幾位專家。

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

3D技術在法醫學中的應用

3D技術不僅可以收集和分析數字媒體，還可以收集和分析物理證據，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

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

犯罪現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已經在加拿大、美國和歐洲解決過案件，并在多倫多大學任教，他補充道：“四種主要掃描技術是攝影測量、數字掃描激光、結構光掃描儀，同時，基于應用的數字化。”

攝影測量創建逼真的紋理網絡，并與表面圖像、CT掃描和MRI相結合，提供身體的詳細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知識來根據數據創建3D模型。表面掃描更加用戶友好，因為僅捕獲表面細節并使用內置軟件。它對于人死后的傷害分析和土地標記方法是可靠的。地標方法使用圖像或數據中的地標來創建精確的參考系統，以進行準確的測量和比較。此外，還使用無人機或DSLR相機收集攝影測量數據，以創建犯罪現場的3D模型。整個重建過程可以通過VR眼鏡或虛擬現實空間使用虛擬現實來觀看。

犯罪現場的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區負責測量、重建和可視化犯罪現場，該區域解釋道：“使用3D激光掃描儀可以對犯罪現場進行三維數字保存并進行回顧性分析。”分析和重建事件的過程，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掃描進行調查

調查人員使用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，用戶可以在內置屏幕上看到預覽，以檢查圖像是否清晰。然后在實驗室進行詳細分析，交通學家檢查輪廓的長度或深度，并將痕跡與其他犯罪現場進行比較。

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打印已被用于法醫領域來重建證據，并根據預期用途選擇打印技術。樹脂打印機非常適合精細模型，而粉末床融合可用于堅固的零件。然而，FDM 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打印技術專門用作創建所謂可跟蹤目標的技術工具，這些目標用于人或物體運動的數字化背景”。尚未擁有3D打印機的漢堡LKA也解釋說，可以考慮將3D打印用于數字對象的物理專業知識。

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

3D技術在法醫學中的潛力

3D技術為法醫和調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掃描技術已經永久改變了全國各地的調查工作，尤其是兇殺案委員會。

國家失蹤和受虐兒童中心著名法醫藝術家喬·馬林斯也指出：“通過目前的方法，我們可以對頭骨進行掃描，并在現場打印頭骨。”最近，我從巴巴多斯掃描了一個頭骨，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）

由于技術和數字可能性的發展，包括使用VR眼鏡或VR地窖的可視化技術，調查人員可以對重建的犯罪現場進行三維訪問。LKA NRW強調，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場，并沉浸在犯罪過程的數字再現和重建中。”最多樣化的3D數據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系的評估產生決定性的影響，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場、前往犯罪現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場”。這使得調查人員和法庭等相關人員能夠同時查看虛擬犯罪現場并共同討論。因此，即使在槍支犯罪或混亂的車禍情況下，該技術也可以全面了解事件并識別子彈撞擊角度。

犯罪現場的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，該技術還確保證據在必須運輸時不會損壞。該技術對于面部重建非常有用，因為傳統技術需要在頭骨上分層粘土和石膏才能重建它。這個過程重復多次，導致頭骨受損。3D技術消除了觸摸頭骨的需要，并創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3D打印復制品。即使在法醫學中，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，都沒有問題。在法醫藝術領域，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，以防原件出現任何問題。”

使用3DF掃描儀進行3D掃描的結果。（照片來源：弗勞恩霍夫IOF）

目前3D技術在勘測工作中的使用

3D技術在測量工作中有很多應用。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打印充當文檔產品和視覺輔助工具。

3D打印主要用于復制證據，有助于保存真實證據。因此，可以以3D方式重建受害者的手指以解鎖技術設備。在法庭上，3D打印的復制品（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、陪審團和其他調查人員解釋這是所使用的武器。目前，3D技術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習。看到照片中的圖像沒什么問題，但手里拿著一些東西并能夠看到它會有所幫助。”3D打印還被用作法醫學領域的教育工具，為醫務人員提供解剖學展示。

放大鞋印和指紋的3D打印復制品。（照片來源：尤金·李西奧）

3D掃描技術還可以重建整個犯罪現場，以便了解其位置和在那里發現的物體，并以視覺方式說明它們。LKW NRW向我們解釋道：“作為犯罪現場記錄的一部分，通過3D激光掃描儀記錄犯罪現場是犯罪現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刑事科學與技術部門還使用3D掃描儀進行測量，以數字方式表示和重建各種事件地點。

3D技術也逐漸被應用于法醫考古領域。它在這一領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技術在調查中的使用已在世界各地的多個案件中取得了重大進展。一個著名的例子發生在美國俄亥俄州，使用Clay Tools程序重建了發現的頭骨的面部，然后進行3D打印。這使得調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，該案首次結合使用3D掃描和打印技術。西米德蘭茲警方與華威大學的制造小組密切合作，利用3D技術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

克蘭菲爾德法醫研究所的一項研究發現，法庭上展示3D打印模型時使用的技術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技術記錄犯罪現場尚未受到法律規范。Jens Ferner律師是一名處理3D版權和圍繞3D技術發展的IT律師，他確認：“對于公共或私人調查人員來說，沒有明確的法律指導方針，因為文檔的執行方式受到監管。。在程序層面上，這個主題是在證據的利用和評估層面上解決的：糟糕的記錄可能會導致其證明價值被否定，甚至被禁止使用。在這種情況下，國家調查人員制定了某些文件標準，但法律并未規定這些標準。”

主要挑戰

3D技術在測量工作中的最大挑戰之一是時間和成本因素。Liscio解釋道：“您必須為手頭的任務選擇正確的工具。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，因為我們正在處理非常復雜和微妙的部分，需要很多幫助。”這意味著調查員必須成為該領域的專家并學習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場是一種耗時的方法，需要與在犯罪現場并行工作的人員密切配合。此外，該技術的使用會產生大量數據，這些數據只能通過高效的計算和軟件進行處理和可視化。”他們還強調，處理評估、犯罪現場重建和可視化數據所需的時間是合理的，與該技術給調查工作帶來的好處有關。LKA漢堡的專業部門認為，市場上可用的打印機數據和格式缺乏同質性以及對大存儲容量的需求是一個挑戰。

未來發展

隨著3D技術的發展和準確性的提高，預計將越來越多地用于調查。Liscio指出，3D打印在法醫學領域廣為人知，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：“技術進步如此之快，3D打印將成為支持調查的標準。她將繼續為案件的解決做出貢獻，但速度會更快。”

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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技術充分發揮調查工作的潛力，仍有許多工作要做。這里的一個重要步驟是通過培訓計劃對調查人員進行培訓。此外，還需要繼續研究，使技術適應調查工作的要求，并促進技術人員、律師和調查人員之間的合作。從未來和長遠來看，3D技術有潛力促進調查工作、將罪犯繩之以法并更準確地破案。但要實現這一目標，我們必須繼續通過培訓和研究奠定基礎。

編譯整理：3dnatives