談三維攝影測量法推斷致傷技術(shù)

李吉祥內(nèi)蒙古根河市公安局刑警大隊(duì)

談三維攝影測量法推斷致傷技術(shù)

李吉祥
內(nèi)蒙古根河市公安局刑警大隊(duì)

法醫(yī)三維/計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computeraideddesign，CAD）支持的攝影測量法（forensic3D/CAD－supported photogrammetry，F(xiàn)PHG）在致傷工具推斷中發(fā)揮著重要的作用。近年來，這項(xiàng)技術(shù)不斷被改良，到目前為止，聯(lián)合使用攝影技術(shù)和精確測量法，即FPHG技術(shù)，已成為推斷致傷工具最好的方法之一。

法醫(yī)；三維攝影測量法；推斷；致傷技術(shù)

傳統(tǒng)攝影術(shù)需要垂直于傷口拍攝，以正確記錄傷口的形狀、尺寸、位置，其實(shí)際上是把在環(huán)境中以三維形式存在的傷口以二維形式用照片記錄下來，這極大地限制了后續(xù)的嫌疑致傷工具與損傷比對，從而限制了推斷致傷工具的進(jìn)程，尤其是當(dāng)損傷區(qū)域中有彎曲的區(qū)域或者損傷本身是以三維的形式存在時(shí)更是如此，而FPHG可利用攝影手段拍攝被測物體的信息并在虛擬空間中以三維的形式表現(xiàn)出來，完全克服了傳統(tǒng)攝影術(shù)的缺點(diǎn)。

在法醫(yī)檢案中無論是利用圖表還是通過對損傷的準(zhǔn)確測量而做出的敘述性描述，其在記錄損傷以及隨后的致傷工具推斷方面的應(yīng)用價(jià)值和所起的作用都遠(yuǎn)遜于FPHG技術(shù)，尤其是在器官、組織需要保存的案件中，作為證據(jù)的器官、組織往往會(huì)在保存一段時(shí)間后發(fā)生變質(zhì)。器官、組織的顏色和質(zhì)地也會(huì)受保存技術(shù)的影響而發(fā)生改變。所以傳統(tǒng)方法的應(yīng)用受到原始物體極大的限制，而FPHG技術(shù)，只要對物體的原始情況進(jìn)行了攝影，其對嫌疑致傷物的評價(jià)就可以在任何時(shí)間進(jìn)行，不受原始物體變化的影響，并且原始物體將不會(huì)被接觸，也不會(huì)發(fā)生任何變化。目前在歐洲，攝影測量學(xué)早已在航空、鐵路、交通事故以及警方記錄犯罪現(xiàn)場等多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。下面通過推斷人頭部模型中橡膠子彈的致傷過程介紹運(yùn)用FPHG技術(shù)推斷致傷物的方法和流程。

一、記錄過程的準(zhǔn)備

3D∕CAD支持的攝影測量學(xué)事實(shí)上是對物體的一種新型攝影技術(shù)，在對物體進(jìn)行攝影之后，接下來對物體在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行評價(jià)過程則需要在物體上或周圍標(biāo)記參考坐標(biāo)點(diǎn)，另外在物體區(qū)域中至少有一個(gè)精確測量的距離作為已知的參考線。參考坐標(biāo)點(diǎn)大小對于物體的尺寸來說要適當(dāng)，比如血跡或者皮膚碎屑就可以用小圓點(diǎn)來表示，如果沒有足夠清晰可見的自然參考坐標(biāo)點(diǎn)，就需要用筆標(biāo)記或者在物體上黏附一些標(biāo)志物，也可以通過投影技術(shù)將光點(diǎn)投在物體上作為參考坐標(biāo)點(diǎn)。參考線是以后電腦分析的必要條件，必須通過擺在物體旁邊的刻度尺來確定。

二、記錄技術(shù)

FPHG是一個(gè)3D技術(shù)，由于空間中三維形式存在的點(diǎn)是由空間中三個(gè)不同方向的向量確定，所以至少要對物體從三個(gè)角度進(jìn)行拍攝，垂直于物體的方向最好進(jìn)行拍攝，而一般的拍攝則要從物體的上方、下方、側(cè)面各拍三張。

三、攝影機(jī)和膠片

上述的相片系列可以由測量攝影機(jī)拍攝出來，一般不推薦使用商用的數(shù)碼相機(jī)，因?yàn)樵谶@種情況下使用者往往不知道相機(jī)的規(guī)格是否能滿足計(jì)算機(jī)分析的要求，比如焦距等。所有相片系列應(yīng)該被制成動(dòng)畫，無論是測量攝影機(jī)還是非測量攝影機(jī)，都推薦使用100或200ⅠSO的負(fù)片，而不使用反轉(zhuǎn)片。

四、其他的記錄技術(shù)

上文描述的一個(gè)照片系列適用于平坦的簡單物體，而對于具有彎曲表面的復(fù)雜形狀，如人體頭部的不規(guī)則損傷，上述照片系列往往無法達(dá)到要求，這時(shí)就需要配合使用計(jì)算機(jī)模擬法，在計(jì)算機(jī)模擬法中，在虛擬空間中定義物體的點(diǎn)叢密度隨著物體上的參考坐標(biāo)點(diǎn)的數(shù)量增加而增加，這樣輸人計(jì)算機(jī)程序中來自于物體的點(diǎn)數(shù)也會(huì)增多，這就形成了一個(gè)高密度3D數(shù)據(jù)模型，這樣的數(shù)據(jù)模型就可以適用于具有彎曲表面的復(fù)雜形狀物體，并且攝影除了拍攝照片系列（即九張照片）以外，還需要從垂直方向拍攝放大的相片。此外，也必須拍攝第二照片系列，并且用投射光點(diǎn)組成附加的參考坐標(biāo)點(diǎn)。

九張照片系列和放大照片捕獲對象本身，允許對象的基本結(jié)構(gòu)點(diǎn)反饋到計(jì)算機(jī)程序，而第二個(gè)系列記錄對象的表面和附近區(qū)域，通過使用一些共同的點(diǎn)和三個(gè)記錄入文檔的圖形單位以在系統(tǒng)中相互關(guān)聯(lián)。

在評價(jià)系統(tǒng)中相互關(guān)聯(lián)的區(qū)域使用共同的點(diǎn)，如果需要更高精度的物體的3D模型，即高密度虛擬空間中的點(diǎn)，需要將對象三維掃描到計(jì)算機(jī)（不適用于軟組織的損傷），3D掃描儀適合此過程。

五、計(jì)算機(jī)分析與評估

計(jì)算機(jī)使用多圖像評價(jià)體系處理和放大照片系列，在每張單獨(dú)的照片中，那些相互對應(yīng)的點(diǎn)會(huì)被選擇并錄入多圖像評價(jià)體系，參考線以及對焦的設(shè)置都需要考慮。多圖像評價(jià)系統(tǒng)根據(jù)這些參數(shù)定義模擬空間中的特定點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，精確度為十分之一毫米。且系統(tǒng)收集的點(diǎn)數(shù)越多，點(diǎn)叢的密度越高，3D數(shù)據(jù)模型就越真實(shí)、越精確。

基于這樣的數(shù)據(jù)模型，在這個(gè)相應(yīng)的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的專家，使用3D∕CAD的軟件包生成虛擬空間中模擬對象的圖像體積模型，用3D掃描儀記錄的物體的數(shù)據(jù)直接輸入到3D∕CAD程序中，通過RolleiMetric程序計(jì)算的來自第一個(gè)照片序列的數(shù)據(jù)也要整合到模型中去，這種結(jié)合的過程中將使物體獲得最高精度的表示形式。

但是，運(yùn)用攝影測量法記錄或者通過掃描并結(jié)合3D∕CAD程序產(chǎn)生的3D模型不會(huì)產(chǎn)生清晰可見的或易于識(shí)別的物體模型，而是產(chǎn)生與物體形狀相關(guān)聯(lián)的點(diǎn)叢，只有通過將這些點(diǎn)用線連接起來，屏幕上的物體才會(huì)變得更容易被識(shí)別，在物體的3D模型的下方放置一個(gè)物體的二維的圖像可以進(jìn)一步提高物體表示的可視性。

六、在計(jì)算機(jī)上的匹配試驗(yàn)

被評估的物體通過3D∕CAD系統(tǒng)建模，可以用于檢測有關(guān)物體的形狀、角度、尺寸的匹配方面的事項(xiàng)，在3D∕CAD的程序中，可以任意呈現(xiàn)、翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)物體,并且去比對嫌疑致傷工具與損傷是否一致。在這個(gè)過程中要注意嫌疑致傷物不能把損傷區(qū)域的圖案結(jié)構(gòu)遮擋起來，損傷區(qū)域被遮擋常常發(fā)生在嫌疑致傷工具位于前景而損傷卻位于背景中。這樣的情況下可以采取對稱表示嫌疑致傷物和損傷，或者將兩者反過來表示，這樣便可以防止上述情形的發(fā)生。通常匹配試驗(yàn)中，將致傷工具從背景穿透進(jìn)人前景的損傷區(qū)，因?yàn)檫@樣致傷工具的結(jié)構(gòu)就會(huì)變得清晰可見。