三维激光扫描仪——刑侦——技术可行性分析

三维激光扫描仪——公安——技术可行性分析

1 技术优势

激光测量技术出现于上世纪80年代，由于激光具有单色性、方向性、相干性和高亮度等特性，将其引入测量装置中，在精度、速度、易操作性等方面均表现出巨大的优势，它的出现引发了现代测量技术的一场革命，引起相关行业学者的广泛关注，许多高技术公司、研究机构将研究方向和重点放在激光测量装置的研究中。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，激光测量技术也逐步由点对点的激光测距装置发展到采用非接触主动测量方式快速获取物体表面大量采样点三维空间坐标的三维激光扫描测量技术。随着三维激光扫描测量装置在精度、速度、易操作性、轻便、抗干扰能力等性能方面的提升及价格方面的逐步下降，20世纪90年代，其扫描对象不断扩大，应用领域不断扩展，逐步成为快速获取空间实体三维模型的主要方式之一。上世纪90年代中后期，三维激光扫描仪已形成了颇具规模的产业。

三维激光扫描测量技术克服了传统测量技术的局限性，采用非接触主动测量方式直接获取高精度三维数据，能够对任意物体进行扫描，且没有白天和黑夜的限制，快速将现实世界的信息转换成可以处理的数据。它具有扫描速度快、实时性强、精度高、主动性强、全数字特

征等特点，可以极大地降低成本，节约时间，而且使用方便，其输出格式可直接与CAD、三维动画等工具软件接口。

三维激光扫描系统可用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。

其中，相位式3D激光扫描仪的工作原理是：通过发射红外线光束到旋转式镜头的中心，旋转检测环境周围的激光，一旦接触到物体，光束立刻被反射回扫描仪，红外线的位移数据被测量，从而反映出激光与物体之间的距离。最后用编码器来测量镜头旋转角度与激光扫描仪的水平旋转角度，以获得每一个点的X、Y、Z的坐标值。利用三维激光扫描系统能够让你在几分钟内对你感兴趣的区域，楼房，桥梁，室内等获取详尽的、高精度的三维立体影像图数据，它可广泛用于各行各业，例如采矿、工程、城市规划，楼房销售，测量、交通，运河，铁路，反恐、娱乐，古迹建筑物克隆，数字地理信息系统等行业。

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。

●高密度扫描——可以轻松与任意相机拍摄的任意照片进行配

准、映射彩色纹理。

●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 技术用途

●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：

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：

子弹弹道计算

测量3站，记录现场：

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：

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：

3 方法总结

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，目前还没有专门针对公安系统的三维激光扫描技术数据处理应用软件，为了达到目的，多采用已有的数据处理软件：polyworks、pointcloud、GEOMAGIC Studio、AutoCAD等对原始数据进行处