三维激光扫描技术在刑侦方面的应用

业基科技   贾云龙

一、   背景介绍

三维激光扫描系统可以用最少的培训时间即可捕捉三维点云数据。无论对一个50000平方英尺的建筑物或一个犯罪现场的精确捕捉，它都具有无限表现力。

在刑侦和车祸等事故现场调查中，三维激光扫描仪与传统的测量手段相比具有以下技术优势：

• 非接触式记录犯罪或者事故现场——避免破坏现场、证物。
• 速度快——迅速获取易破坏环境、证物信息；减少对交通、居民生活的干扰、影响
• 一次测量之后，可以在办公室中轻松实现对现场的无限次虚拟检查。
• 由于使用的是不可见的近红外激光束，无需阳光，完全可以在黑暗中工作。[2]

二、   三维激光扫描技术介绍

三维激光扫描技术是近年来出现的新技术，在国内越来越引起研究领域的关注。它是利用激光测距的原理，通过记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。由于三维激光扫描系统可以密集地大量获取目标对象的数据点，因此相对于传统的单点测量，三维激光扫描技术也被称为从单点测量进化到面测量的革命性技术突破。该技术在文物古迹保护、建筑、规划、土木工程、工厂改造、室内设计、建筑监测、交通事故处理、法律证据收集、灾害评估、船舶设计、数字城市、军事分析等领域也有了很多的尝试、应用和探索。

在西方发达国家核电站、化工厂、炼油厂等项目的改造中，已经大量采用三维激光扫描仪对现场进行扫描，然后通过软件后处理得到三维几何模型或工厂模型，再对所得模型进行进一步应用。而在国内，三维激光扫描主要是用在古建筑维修、文物保护等领域，而在工厂改造方面的应用尚处在起步阶段。[3]

三、   应用Infipoints软件平台在刑侦方面的解决方案

（一）软件平台

鉴于国内应用情况，本文采用InfiPoints点云处理平台，针对刑侦工作提出一系列解决方案。用户无需使用多种工具，在同一平台即可完成所有处理工作

InfiPoints支持导入市场主流的三维激光扫描仪格式，并能导出dwg、dxf格式到AutoCad，而且支持导出iges、step、catia等市场主流的CAD格式。

1. 提供数据处理服务

针对具体的案件，利用警方提供的原始数据，按照警方要求，进行三维重建、动画制作、绘制现场图纸等后期工作

2. 提供扫描与数据处理服务

针对具体案件，接警方通知后派专业团队携带需要的三维激光扫描仪及时至现场采集现场点云及纹理数据，并进行后续数据处理，最终提供案件现场三维测量报告。

3. 联合进行三维测量试点研究

  在前期条件不成熟时，可协调第三方（三维激光扫描仪硬件及服务提供商），为公安刑侦支队或刑侦实验室等部门提供免费的实验性服务，与警方一同研讨三维激光扫描仪在刑侦、事故现场调查方面的应用方法和应用流程；共通探讨作业标准；适时申请相关专利，为后一步三维激光扫描仪项目的开展打下基础。

四、   案例应用

（一）侦查现场数据备份

通过三维激光扫描仪采集犯罪现场数据，收集现场的物理特征及痕迹，血迹，弹孔等，扫描完成后，整个现场会调入到电脑中进行存档，可以让研究人员对具体的信息加以分析，重现犯罪过程及犯罪现场的证据。甚至可以在法庭上作为证词出现。在分析串并案中起到非常重要的作用。

（二）犯罪现场全貌草图获取

通过三维激光扫描仪获取现场整个点云数据，通过截取需求平面，快速获得现场的2维截面图，在几分钟内获取现场平面布置图，具有操作简单，处理快速、数据精准等特点，方便现场快速处理数据、临场指挥等用途。

导入CAD，获取草图：将测量数据输出到计算机辅助设计软件CAD中，从而获取犯罪现场的草图：

（三）交通事故调查

随着经济的发展，人们生活水平不断提高，私家车拥有量越来越多，随之而来的是频发的交通事故。

所有交通事故的发生都处在一定的道路位置，这是交通事故案件区别于其他刑事案件的重要特征。交通事故现场留有大量、真实的事故证据, 是判定事故发生过程、分析事故成因、认定事故责任的基础。

由于道路交通日益繁忙，事故现场情况复杂，不可能长时间的封闭现场。在短时间内进行现场勘查存在较大困难。目前，国内交通事故现场信息采集系统性的研究处于起步状态。利用三维激光扫描仪对事故现场的三维扫描图像进行分析研究，通过现场扫描图像采集事故现场数据。由于现场三维扫描所需的时间短, 现场所有的信息可以记录在扫描的图像上,对事故现场勘查有着重要的作用。

交通事故现场扫描步骤：

1. 进行现场扫描生成点云图；

2. 多站点云拼接；

3. 噪点去除

4. 是进行三维建模。

在三维情景中，可以轻松检查事故现场的任意一点：

事故之后汽车的外观：

五、   总结

三维激光扫描仪在公安系统中的应用在应用步骤上来说可分为外业和内业：

外业：采集数据

内业：处理、分析数据

在外业中，采用的硬件设备也有所不同，主要分为手持型（便携型）三维激光扫描仪和地面测量型三维激光扫描仪两种：

手持型：精度高、速度慢、便携性好；用于关键证物扫描、车祸现场快速扫描等。

地面测量型：速度快、测量距离远、精度相对较低；用于大面积犯罪场景扫描、弹道分析等。

在内业中，我公司InfiPoints软件能实现一站式点云处理解决方案，包括数据拼接、降噪、绘制图纸、导出工程图、点云虚拟浏览、高清正射影像图、导出点云可读文件等。

就应用而言看，InfiPoints从技术上来说能够满足以下应用要求：

• 犯罪现场全貌草图绘制
• 犯罪现场三维虚拟现实场景还原
• 罪犯高度获取
• 交通事故调查
• 足迹建模
• 关键证物建模

随着激光技术、半导体技术、微电子技术、计算机技术、传感器等技术的发展和应用需求的推动，其在精度、速度、易操作性等方面的巨大优势未来必将在刑侦工作中发挥巨大的作用。

参考文献：

[1]董秀军.三维激光扫描技术及其工程应用研究[D].成都理工大学,2007.      

[2] 高志国;地面三维激光扫描数据处理及建模研究[D];长安大学;2010年

[2]李鹏;张文兵;李静;;三维激光扫描测量技术[J];科技信息;2009年31期