三維激光掃描汽車燈罩前處理方法的研究

王建偉，王明直，金益鋒，胡凱

（1.中國人民公安大學，北京100038；2.公安部物證鑒定中心，北京100038；3.江西省贛州市公安局章貢分局刑事科學技術室，江西贛州341000）

三維激光掃描汽車燈罩前處理方法的研究

王建偉1，王明直2，金益鋒2，胡凱3

（1.中國人民公安大學，北京100038；2.公安部物證鑒定中心，北京100038；3.江西省贛州市公安局章貢分局刑事科學技術室，江西贛州341000）

涉車案件現場的燈罩碎片，對溯源車種具有重要意義。利用三維激光掃描技術對燈罩進行掃描獲得三維數據，可以為碎片與燈罩的比對奠定基礎。但是，三維激光掃描技術應用的是光的反射，不能直接掃描無色透明的汽車燈罩，需進行前處理使其表面能對照射激光進行反射。經實驗比較發(fā)現，在透明客體表面刷涂水粉顏料掃描效果好，且操作簡便。

三維激光掃描；汽車燈罩；前處理

在借助交通工具作案和交通肇事逃逸案件中，現場常會遺留燈罩碎片。由于燈罩與車型之間有很強的關聯性，有效地利用燈罩碎片能為案件的偵破提供線索。利用三維激光掃描技術對燈罩進行掃描獲得三維數據，可以為碎片與燈罩的比對奠定基礎。但是，三維激光掃描技術是應用光的反射，要求被掃描客體的表面必須能很好地對激光進行漫反射，適用對象為非光滑和非透明的客體。因此，三維激光掃描儀，不能直接掃描無色透明的汽車燈罩，需進行前處理，加涂一層非透明物質，使其表面能夠對照射激光進行反射。

綜合考慮對激光的反射效果好、對燈罩的形態(tài)改變小、材料獲取容易、前處理操作簡單和事后清理方便等因素，探討了刷涂水粉顏料、或貼附電工膠帶、或噴涂自噴漆、或撲擦痱子粉等4種前處理方法，并進行了比較，報道如下。

一、材料與方法

（一）實驗材料

別克凱越車（老款）前照燈燈罩5個，白色水粉顏料（上海實業(yè)馬利畫材有限公司），電工膠帶0.165mm×45mm（河北華夏實業(yè)有限公司），白色自噴漆（廣州保賜利化工有限公司），痱子粉（上海家化聯合股份有限公司），毛筆，毛刷，VIVID-910型非接觸式三維激光掃描儀（柯尼卡美能達公司，激光波長690nm，掃描距離0.6~2.5m，準確度± 0.1mm）。

（二）實驗方法

1.制作樣本

將燈罩分別編號1~5號，用以下方法進行前處理。

1號樣本：不做處理，作為空白對照，如圖1所示。

2號樣本：將毛刷蘸適量清水，以不滴水為宜，在水粉顏料盒中蘸取顏料，然后在燈罩表面均勻刷涂一薄層，如圖2所示。

3號樣本：將電工膠帶適當拉伸，粘貼在燈罩表面，避免產生褶皺、氣泡，如圖3所示。

4號樣本：將自噴漆搖勻，均勻噴涂在燈罩表面，如圖4所示。

5號樣本：用粉撲蘸取適量痱子粉，在燈罩表面撲擦，使其均勻附著在燈罩表面，如圖5所示。

圖1 不做處理

圖2 水粉顏料處理

圖3 電工膠帶處理

圖4 自噴漆處理

圖5 痱子粉處理

2.掃描

用VIVID-910三維激光掃描儀將1~5號樣本分別進行掃描，并記錄存儲。

（1）選擇適合的掃描環(huán)境，將1號樣本置于載物臺上，調整掃描距離、擺放角度和距地高度，使樣本正對掃描儀，并位于監(jiān)視屏中央，通過控制軟件設定掃描儀工作參數。樣本平穩(wěn)，按照掃描系統(tǒng)操作步驟進行掃描。

（3）將掃描數據命名、存儲。

（4）保持掃描距離、擺放角度、距地高度和掃描儀工作參數不變，依次掃描其余4個樣本。

二、實驗結果及分析

（一）實驗結果

未作處理的空白樣本和4種不同方法處理過的樣本，經掃描的效果見圖6~10。掃描效果比較見下表。

圖6 不做處理掃描效果

圖7 水粉顏料處理后掃描效果

圖8 電工膠帶處理后掃描效果

圖9 自噴漆處理后掃描效果

圖10 痱子粉處理后掃描效果

掃描效果比較表

注：“數據完整性”：“＋＋”表示獲得完整掃描數據；“＋”表示掃描結果有漏點，得不到完整的掃描數據；“－”表示有5%以上面積得不到掃描數據。

特征真實性：“＋＋”表示能很好地反映燈罩原始的三維特征；“＋”表示有漏點，或者增添了其它特征；“－”表示無法反映燈罩原始的三維特征。

前處理容易度：“＋＋”表示操作簡便，效率高；“＋”表示操作簡便，但效率相對較低，或需要根據掃描效果補充處理才能獲得較完整數據；“－”表示操作麻煩，效率低，技巧性高。

表面復原容易度：“＋＋”表示操作最簡便，復原效果好；“＋”表示操作較容易，需要用水清洗，復原效果好；“－”表示操作復雜，復原效果差。

（二）實驗結果分析

從掃描結果看出，在進行了前處理的樣本中，2~4號樣本均能對激光進行有效地漫反射，所以數據完整性好；由于痱子粉在燈罩表面附著后容易脫落，因而5號樣本出現部分漏點。

經刷涂水粉顏料和噴涂自噴漆的燈罩，其表面顏料很薄，因而2號和4號樣本能夠很好地反映出燈罩的原始三維特征；由于電工膠帶厚度相對較大，而且在貼附過程中為保證不出現空白部分，容易出現膠帶邊緣的重疊，所以3號樣本對燈罩原始三維特征反映的真實性較差，而且對于凹凸變化很大的燈罩側面部分，因無法緊密貼附，效果更差；痱子粉只要不脫落，能夠緊密地附著在燈罩表面，掃描效果也會好。但是，5號樣本出現部分漏點，是因部分痱子粉脫落，所以對燈罩原始三維特征反映的真實性較差。

2號樣本用毛刷刷涂水粉顏料均勻操作簡便，但效率較低；4號樣本用自噴漆噴涂則更為簡單而且高效；3號樣本為保證電工膠帶能夠緊密地貼附在燈罩表面，在粘貼過程中需要時刻拉伸膠帶，既要保證不出現貼附不到的空白部分，又要盡量減少重疊，還要避免氣泡，費時費力；5號樣本用粉撲撲擦痱子粉雖然操作簡便，但容易脫落，往往需要補充處理。

2號樣本可以用水沖洗掉，操作較為容易，復原效果好；3號樣本將電工膠帶撕開即可，5號樣本用棉布擦除即可，3號、5號樣本均更加簡單容易，復原效果好；4號樣本需要用丙酮，耗費大量時間才能擦除，而且復原效果不佳。

三、綜合評述

在掃描不同透明客體時，可以根據不同客體的具體形狀、大小，以及是否要求恢復客體原狀等選擇不同的前處理方法。在客體表面刷涂水粉顏料是較為通用的方法；如果客體表面比較平滑規(guī)整，要求掃描結束后恢復客體原狀，可以選用粘貼電工膠帶的方法；如果客體表面形狀復雜或者面積比較大，而且不要求掃描結束后恢復客體原狀，可以選用噴涂自噴漆的方法；如果客體掃描面保持水平位置就很容易完成掃描，則可以選用撲擦一層痱子粉的方法。

掃描大量汽車前照燈燈罩的三維數據，數量多，特征反映的真實性要求高，掃描之后要將前處理材料去除，綜合考慮各種因素，優(yōu)先選用刷涂水粉顏料的前處理方法。

[1]王曉嘉,高雋,王磊.激光三角法綜述[J].儀器儀表學報,2004(S1): 601-604.

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1673―2391(2014)11―0171―02

2014-08-07 責任編校：李烽