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三维激光扫描仪在公安刑侦领域的应用探究版本号日期作者修订内容V0.12012.9.11吴雨简稿1.概述随着社会经济、科技的不断发展，我国的犯罪，特别是刑事犯罪呈现出新的发展趋势，根据学者的研究，主要体现在以下一些方面：（１）刑事犯罪案件的总量不断增加；（２）智能化犯罪将进一步发展；（３）团伙犯罪，有组织犯罪更加突出；（４）暴力犯罪，特别是严重暴力犯罪案件在一定时期内仍将突出；（５）流窜犯罪案件趋势明显；（６）犯罪低龄化。其中，刑事犯罪呈现出的团伙化、智能化趋势日益加剧，为侦破案件过程中的取证、犯罪嫌疑人确定等带来了很大困难，传统的办案经验(如侦查谋略的运用)已经越来越难以奏效。为了应对新形势，我国公安部门在新世纪实施了“科技强侦”战略：引进技术人才、高科技设备，组建现代化技术侦查专业队伍。三维激光扫描技术是上世纪九十年代中期开始出现的一项高新技术，是继GPS空间定位系统之后又一项测绘技术新突破。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字模型。三维激光扫描仪在刑侦中主要被用来进行犯罪现场重建和分析、法医等方面。1.1犯罪现场重建犯罪现场重建是指基于对犯罪现场痕迹、物证的位置和状态及其相互关系的考察分析，以及对物证的实验室检验结论的利用，结合所获取的相关客观事实，合乎逻辑地以抽象、形象或实物模拟的方式，重新构筑犯罪现场所发生的犯罪内容和犯罪过程，并探明与之相关的犯罪行为人的个人特点和犯罪条件的侦查活动。犯罪现场重建主要有二个方面的内容：犯罪现场的场景重建和犯罪过程的重现。1.2三维激光扫描技术应用于犯罪现场重建传统的现场重建技术是建立在现场访问、文字笔录、绘图、照相、摄像等基础上的，重建工作不仅繁琐，重建难度也很大。三维激光扫描技术是近年来迅速发展起来的一种新型空间数据获取手段和工具,利用地面三维激光扫描仪可以快速、准确地进行现场三维重建。三维激光扫描技术已经在文物保护、数字城市、数字化工厂等领域得到了广泛、成功的应用。近年来，包括FBI、CSI在内的国外刑侦、安全部门已经将三维激光扫描仪应用于犯罪、事故现场重建，取得了令人瞩目的成效。2.三维激光扫描仪在犯罪现场重建中的应用2.1三维激光扫描仪记录犯罪现场的优势与传统的犯罪现场记录方式相比，三维激光扫描仪具有得天独厚的优势，主要表现在：非接触式记录犯罪或者事故现场。速度快。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。用以核实目击者的证词。使用任何监视镜头获取的照片，几分钟内即可确定罪犯的身高。重要会议之前，对会议现场进行检查，并且实现三维的安全检查。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。2.2犯罪现场重建步骤犯罪现场重建是一个收集相关事实并在此基础上大胆假设、小心求证的过程。这个过程可分为五步：收集事实进行推测形成假设两面求证得出结论三维激光扫描仪虚拟现实、计算机视觉、等技术三维激光扫描仪在刑侦步骤中的应用一收集事实1.收集事实所收集的事实,包括从犯罪现场、被害人、目击证人和其他知情人那里所能获取的所有的、以各种形式存在的实物或信息。利用三维激光扫描仪，刑侦人员能迅速、精确的获取犯罪现场的各种有用信息，最大程度的保存原始信息便于后期进行比对、判断。2.进行推测基于所占有的事实,依据重建内容的范围,对某些犯罪瞬间状态、犯罪情节片段、犯罪情节整体或犯罪行为全程的发生过程与方式等情况做出初步的推测性解释,这种推测仅仅是事物发生的或然的、可能的状态,为了防止下一步的假设先人为主或由于思路局限而使假设陷于偏颇,这一步必须尽可能考虑到各种可能性。根据三维激光扫描仪获取的信息，结合虚拟现实等技术，能真实的反映案发现场的状态，便于办案人员联系各种线索进行综合、直观地分析、推测。3.形成假设上一步进行的推测既基于一定的客观事实,又鼓励想象与联想全面展开的话,这一步则是在上步推测出的种种可能性中捕捉有足够的事实基础和证据支持的可能,使上一步的推测更进一步,形成假设。假设必须符合情理，而三维激光扫描技术提供的三维现场，无疑能给人身临其境的感觉，增强办案人员的代入感，使得做出的假设更加符合逻辑。4.两面求证求证应包括两个方面的内容一方面是假设的充分性求证,即应探明用以支持特定假设的事实和证据是否充分确凿另一方面是假设的惟一性求证,即应注意一果多因现象的存在。为了求证假设是否成立，必要时应进行相应的模拟实验。三维激光扫描仪的应用使得虚拟实验成为可能，同时也为重复实验提供的准确的第一手资料。5.得出结论一经充分的两面求证,就可对某些犯罪瞬间状态、犯罪情节片段、犯罪情节整体或犯罪行为全程的发生过程与方式等情况做出具体的推断,得出具体的结论。2.3三维激光扫描仪在犯罪现场重建中的应用方向2.3.1依据重建种类依据不同的标准,可以对犯罪现场重建进行不同的分类，三维激光扫描仪可以应用于大多数的犯罪现场：--可直接利用三维激光扫描仪及现有软件获取、分析--需要结合虚拟现实、计算机视觉等其他技术解决犯罪现场重建的种类犯罪性质重建内容多少或重建程度不同所要解决的关键性问题重建意图与证明方式重建开始时机爆炸案件犯罪瞬间状态重建解决位置关系立论性清理前杀人案件犯罪情节片段重建解决行为方式纵火案件犯罪情节整体重建解决行为顺序驳论性清理后强奸案件犯罪行为全程重建解决犯罪人数交通肇事解决其他问题其他类型2.3.2依据重建依据犯罪现场重建主要依据犯罪现场的痕迹、物证本身犯罪现场痕迹、物证的位置和状态及其相互关系痕迹、物证的实验室检验结沦被害人、事主、其他目击人等知情者提供的有关情况和信息。三维激光扫描仪在快速获取物证位置、物证相互关系等方面有较大的优势。--可直接利用三维激光扫描仪及现有软件获取、分析--需要结合虚拟现实、计算机视觉等其他技术解决犯罪现场重建的依据犯罪现场痕迹、物证指纹血迹玻璃破裂火烧痕迹爆炸痕迹足迹家具位置轮胎痕迹衣物损坏全貌痕迹弹道损伤刀伤犯罪遗留痕迹、物证的位置和状态及其相互关系痕迹、物证的实验室检验结论知情者提供的有关情况和信息2.4案例分析2.4.1犯罪现场全貌草图获取操作流程：扫描——拼接——导入CAD软件——获取犯罪现场草图扫描：•30分钟之内，在现场的4个站位扫描；•捕获3千万个测量点；•没有遗漏任何犯罪现场的细节。拼接：在参考靶球的辅助下，将4个站位的数据无缝拼接，从而展示现场全貌：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：2.4.2罪犯高度侦查从监视相机中获取照片资料(静态或者视频）：照片贴入三维点云空间：监视照片被投影到垂直立于现场地面的银版上：罪犯身高就可以直接在标识过的监视照片上测量出来：通过比对测量（门的高度），以验证这种测量的正确性，为法庭提供准确证据：2.4.3子弹弹道计算测量3站，记录现场：2.4.4血迹溅射分析操作流程：获取照片——色彩拼接——根据血迹分析飞行轨迹——在三维情景中复原血源点用任意照相机获取一张带十字网格的照片：使用目标点（绿色小点）精确的定位。并将更加详细的彩色照片投射到犯罪现场的扫描点上：彩色图片在三维模型中显示：计算血迹的飞行轨迹：血迹溅射分析：3.三维激光扫描仪应用于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，随着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。交通事故现场扫描有四个步骤：1是确定事故现场的测量范围；2是进行现场扫描生成点云图；3是进行场景拼接；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：4.总结通过上述分析可以看出，三维激光扫描仪在刑侦、事故现场调查方面有着重要的应用价值。国外已经将其应用在包括法医、罪案现场调查、国土安全等多个方面。在目前国内刑侦领域，三维激光扫描仪受价格、技术等因素的限制，还没有被广泛的应用。但由于现实情况的需要，随着技术的进步、硬件设备价格的下调，三维激光扫描仪在国内公安系统肯定有着广阔的应用前景。