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3D掃描儀

· Artec Space Spider

· Artec Leo

· Artec Ray II

· Artec Ray*

*舊版掃描儀。將Artec Ray升級至Ray II。

概要：一位知名法醫(yī)人類學(xué)家需要快速完成骨骼、骨架，以及整個(gè)現(xiàn)場的3D掃描，同時(shí)將后期處理工作量降至低。

目標(biāo)：在人類死亡現(xiàn)場采用三臺(tái)專業(yè)3D掃描儀，完成骨骼、相關(guān)證據(jù)、附近地面、樹葉和整個(gè)場景的高精度彩色數(shù)字捕獲。

使用工具：Artec Space Spider、Artec Leo、Artec Ray、Artec Studio

法醫(yī)人類學(xué)家Dennis Dirkmaat博士于梅西赫斯特大學(xué)辦公室

在全球大部分地區(qū)，若警察在野外發(fā)現(xiàn)尸體或骨架，他們往往立刻把它們裝起來拉走。在法醫(yī)實(shí)驗(yàn)室或驗(yàn)尸官辦公室檢查遺體，試圖判定死因，找出有關(guān)細(xì)節(jié)。但在法醫(yī)人類學(xué)家眼里，他們覺得這就好比是把一顆樹上掉落的蘋果帶離現(xiàn)場，然后研究這顆蘋果的生長過程和來源，甚至還想以此了解果樹本身。

用法醫(yī)人類學(xué)家Dennis Dirkmaat博士的話來說，“在戶外犯罪現(xiàn)場調(diào)查中，周圍環(huán)境往往被忽視。”他補(bǔ)充道，“一些極為關(guān)鍵的信息都可以在尸體發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場找到，但卻常常被調(diào)查員忽略……如果你知道要找些什么的話，這些現(xiàn)場甚至能開口說話，告訴你此地是否為案發(fā)現(xiàn)場……如果是，那這里的證據(jù)有時(shí)可以讓人大吃一驚。”

法醫(yī)人類學(xué)分析證據(jù)前的死亡現(xiàn)場

20多年來，Dirkmaat博士以及他的學(xué)生經(jīng)常被找來協(xié)助警方和驗(yàn)尸官，每年大概平均接觸100起戶外犯罪現(xiàn)場。到達(dá)現(xiàn)場后，他們會(huì)細(xì)致搜索現(xiàn)場，檢查每一片樹葉和石塊，詳細(xì)檢查每一寸泥土和玻璃碎片，來確定尸體所在的空間位置，并在詳細(xì)的地圖上注明相關(guān)物件的位置。

現(xiàn)場的人類遺體和證據(jù)標(biāo)記物，已移除植被，準(zhǔn)備制圖

在實(shí)驗(yàn)室，Dirkmaat非常擅長觀察骨骼，研究他們生前和死后所遭受的創(chuàng)傷類型。他將這些寶貴知識(shí)傳授給學(xué)生，通過幾個(gè)月的課程，讓他們學(xué)會(huì)識(shí)別死者是死于自然因素，還是遭遇謀殺或自殺。有些情況下，遺體散落四處，或被深埋、焚毀，需調(diào)查清楚骨骼和證據(jù)是否受到動(dòng)物、水、風(fēng)、重力作用的影響，或被人蓄意移動(dòng)。

就人類骨骼遺體來說，使用手持式3D掃描儀數(shù)字完成骨骼數(shù)字捕獲是Dirkmaat調(diào)查的關(guān)鍵。他將掃描數(shù)據(jù)制成彩色3D虛擬模型，便于細(xì)節(jié)研究，并存入他建立的“骨骼百科全書”中，他希望這將成為一個(gè)寶貴的參考數(shù)據(jù)庫，讓全球調(diào)查員尋找、分析成千種骨骼的關(guān)鍵特征和細(xì)節(jié)，來對比各個(gè)案件中的骨骼和遺體。

現(xiàn)場找到/未找到的骨骼，還帶有創(chuàng)傷和食肉動(dòng)物活動(dòng)的痕跡

過去，Dirkmaat使用NextEngine 3D制作骨骼3D虛擬模型。雖然掃描儀本身不貴，但整個(gè)掃描過程非常耗時(shí)，要整個(gè)下午，才能完成一套標(biāo)準(zhǔn)骨骼遺體的掃描。而且掃描數(shù)據(jù)中存在大量噪點(diǎn)，每天都要進(jìn)行大量后期處理。

從不同角度掃描的頭骨，還能看到創(chuàng)傷和槍彈進(jìn)出留下的傷口

Dirkmaat認(rèn)為一定有更好的方式。所以他聯(lián)系了Artec金牌授權(quán)經(jīng)銷商TriMech的3D掃描專家，他們在一系列領(lǐng)域的3D設(shè)計(jì)和工程解決方案方面非常精通。他們向他介紹了Artec Space Spider，這是一款手持式高精度3D掃描儀，是掃描復(fù)雜幾何小型物體、數(shù)字捕獲高精度細(xì)節(jié)的首選方案。Space Spider點(diǎn)精度高達(dá)0.05毫米（50微米），能還原人眼無法感知的法醫(yī)細(xì)節(jié)。

Dennis Dirkmaat博士使用Artec Space Spider掃描

當(dāng)Dirkmaat看到Space Spider能輕松捕獲骨骼時(shí)，他立即做出了決定?！熬褪殖?d掃描儀掃描本身而言，Space Spider捕獲整套骨骼的速度讓我震驚。掃描一次，就捕獲到了一切。最后的效果也非常干凈，細(xì)節(jié)豐富，我意識(shí)到這就是我要找的解決方案了，”他說道?！爸螅揖唾I了我的Space Spider，直接在戶外開始使用，第一天用時(shí)，盡管還是個(gè)新手，但過去要花一下午完成的工作，現(xiàn)在一小時(shí)不到就結(jié)束了。我簡直喜出望外?！?

帶有槍彈進(jìn)出傷口的頭骨

手持3d掃描儀掃描完成后，3D掃描數(shù)據(jù)在Artec Studio中進(jìn)行后期處理，這是用于配準(zhǔn)和對齊的掃描儀軟件。軟件也支持3D模型按多種格式直接導(dǎo)出至大多數(shù)CAD系統(tǒng)及其他應(yīng)用程序。

用Dirkmaa的話說，Space Spider是“法醫(yī)埋葬學(xué)領(lǐng)域的好的工具”，可以研究多種重合過程（以及它們帶來的變化）對死后骨骼在數(shù)天、數(shù)周甚至數(shù)年間的影響。有些改變?nèi)庋劭梢?，而有些不可見（除非通過顯微鏡）。經(jīng)驗(yàn)豐富的調(diào)查員可以觀察解讀所有變化。

這些變化形成的圖案可以揭露很多死亡當(dāng)時(shí)的細(xì)節(jié)，令人震撼?！癝pace Spider為法醫(yī)調(diào)查員提供了極大幫助，” Dirkmaat說道，“它能迅速輕松捕獲骨骼，彩色3D顯示，達(dá)亞毫米級精度，所以最終效果的細(xì)節(jié)豐富，你能清楚看到大小變化導(dǎo)致的不同圖案?！?

正如Dirkmaat表示，“在法醫(yī)學(xué)，尤其在我研究的法醫(yī)人類學(xué)，3D掃描技術(shù)剛剛起步……我們很快就會(huì)看到3D掃描被用于捕獲整個(gè)死亡現(xiàn)場的做法，骨骼周圍的一切，包括地面、樹葉，都可以被精確捕獲，原封不動(dòng)地還原現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)尸體時(shí)的狀態(tài)……這樣一來，即便現(xiàn)場因天氣、時(shí)間、人為干預(yù)后發(fā)生變動(dòng)，過了很長時(shí)間，我們依然可以解讀現(xiàn)場暗藏機(jī)密的線索，告訴我們大量當(dāng)時(shí)發(fā)生的信息。”

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，Dirkmaat最近開始用Artec Leo掃描，這是一款操作簡便的全無線式手持3D掃描儀，掃描時(shí)無需連接電腦。無論是黑暗中還是日光下，用戶都能即開即用。配備內(nèi)置觸摸屏，可實(shí)時(shí)監(jiān)測掃描效果，您可以一眼看出哪些區(qū)域還需額外掃描。加上無與倫比的數(shù)字捕獲幀率，及廣角視野，Leo掃描迅速，幾分鐘內(nèi)就能為大中型物體完成彩色、高精度掃描效果。

Artec Ray是Dirkmaat使用的另一款A(yù)rtec掃描儀，這是一款計(jì)量級、遠(yuǎn)距激光雷達(dá)3D掃描儀，可以快速掃描相距360英尺（110米）內(nèi)的大型物體，甚至整個(gè)場景和畫面。Ray的數(shù)字捕獲速率達(dá)208000點(diǎn)/秒，幾分鐘內(nèi)，就能完成戶外（或室內(nèi)）死亡場景的掃描，準(zhǔn)確度高達(dá)亞毫米級。

配合使用Artec Space Spider、Artec Leo、Artec Ray，Dirkmaat找到了數(shù)字捕獲帶有大量細(xì)節(jié)的死亡現(xiàn)場的有效方案。Space Spider負(fù)責(zé)準(zhǔn)確捕獲骨骼的有機(jī)幾何和精密細(xì)節(jié)，彩色高分辨率Leo負(fù)責(zé)快速捕獲大中型物體，如墳?zāi)够蚱?，Artec Ray負(fù)責(zé)幫助調(diào)查員快速捕獲整個(gè)死亡現(xiàn)場，包括尸體和幾百英尺范圍的現(xiàn)場，無一遺漏。Artec Studio負(fù)責(zé)整合三臺(tái)掃描儀數(shù)據(jù)，制成真實(shí)還原現(xiàn)場的3D模型。

Dirkmaat認(rèn)為Artec掃描儀契合了法醫(yī)領(lǐng)域的新發(fā)展，即3D掃描與打印栩栩如生的骨骼。很多庭審過程和調(diào)查過程中，擁有一塊真實(shí)骨骼對一個(gè)案件的最終結(jié)果來說至關(guān)重要。但這種做法也帶來一些問題，一定程度上會(huì)破壞骨骼和/或損毀證據(jù)。

但3D掃描改變了這一切。通過制作真實(shí)骨骼的數(shù)字模型，并3D打印，我們最終可以獲得骨骼復(fù)制品，作為庭審證據(jù)或調(diào)查員的重要工具。而且數(shù)字化的過程也意味著全球研究員和調(diào)查員都能利用這項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。

例如，法國阿爾卑斯山脈附近發(fā)現(xiàn)帶有自衛(wèi)型創(chuàng)傷的人類遺體，法國警方希望對比在歐洲或其他地方類似環(huán)境下發(fā)現(xiàn)的骨骼，他們就能申請查看其他骨骼的3D模型，幾小時(shí)后，就能制作出逼真的復(fù)制品供對比研究。

“Artec通過Space Spider、Leo、Ray徹底改變了法醫(yī)人類學(xué)。我已經(jīng)把Artec解決方案徹底融入到了我的日常工作中，以及調(diào)查員、執(zhí)法人員、大學(xué)生的日常與特別培訓(xùn)課程當(dāng)中，效果非常好。我的學(xué)生很快就能學(xué)會(huì)掃描，而且能在短的時(shí)間下獲得大量豐富的細(xì)節(jié)，相當(dāng)不可思議，”Dirkmaat表示。