ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ 3D-СКАНЕРА И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ФИКСАЦИИ МЕСТА ПРОИСШЕСТВИЯ

Еремченко Владимир Игоревич

Принципы работы Эй-сканера и его использование для фиксации

места происшествия

Дается представление о принципах работы 3D-сканера, существующих технологиях 3D-скани-рования, излагаются их преимущества и недостатки. Освещаются возможности использования 3D-сканеров в процессе фиксации места происшествия, решаемые с их помощью задачи раскрытия и расследования преступлений.

Ключевые слова: криминалистика, судебно-экспертная деятельность, следственное действие, осмотр места происшествия, 3D-сканер, фиксация места происшествия.

Principles of operation of 3D scanner and its use for fixing the scene of an accident

The article provides an overview of the principle of operation of a 3D scanner and existing 3D scanning technologies, their advantages and disadvantages. The possibilities of using 3D scanners in the process of fixing the scene of an accident, the tasks of investigating crimes solved with their help are described.

Keywords: forensic science, forensic activity, investigative action, inspection of the scene, 3D scanner, fixing the scene of an accident.

Современный уровень развития научно-технических средств, информатизация общества отражаются на всех социальных отношениях, в том числе оказывают влияние на деятельность правоохранительных органов. Так, без учета возможностей современной науки уже не приходится говорить о соответствии правоохранительной системы высоким требованиям, предъявляемым к данному институту государства в настоящее время. Сегодня в процессе раскрытия и расследования преступлений используются достижения в области обнаружения, фиксации, изъятия и исследования следовой информации, в деятельность органов внутренних дел активно внедряются информационно-аналитические базы данных, автоматизированные информационные системы и др.

Сейчас очевидно, что выполнение требований по повышению эффективности работы в области раскрытия и расследования преступлений уже невозможно без интеграции новых технических средств. Одной из задач, требующих своего решения в настоящее время, является автоматизация процесса сбора первоначальной информации. Наиболее трудоемким здесь является производство осмотра места происшествия.

Согласно ст. 176 УПК РФ осмотр места происшествия, местности, жилища, иного помещения, предметов и документов производится в целях обнаружения следов преступления, вы-

яснения других обстоятельств, имеющих значение для уголовного дела [1].

Именно от результативности этого следственного действия во многом зависит дальнейшее успешное установление всех обстоятельств произошедшего события и, как следствие, изобличение виновного.

Законодатель предоставил возможность использовать в ходе производства следственных действий технические средства, способствующие раскрытию и расследованию преступлений. Так, в соответствии с ч. 4 ст. 164 УПК РФ при производстве следственных действий могут применяться технические средства и способы обнаружения, фиксации и изъятия следов преступления и вещественных доказательств [1].

Следует отметить и наметившуюся тенденцию, согласно которой все больше и больше внимания уделяется наличию в доказательственной базе неопровержимых доказательств: результатов проведенных по делу судебных экспертиз, материалов фото- и видеозаписи, данных, полученных с электронных носителей информации, из других объективных источников доказательственной информации. Все это нацеливает современную криминалистику на поиск новых и развитие уже существующих средств и методов получения доказательств в рамках расследования.

Существующие в настоящее время средства фиксации доказательственной информации не в состоянии обеспечить должную степень пе-

61

редачи информации о месте совершения преступления. Нередко в ходе судебного рассмотрения материалов уголовного дела возникают затруднения в восприятии произошедшего. Внедрение цифровой фотографии и видеосъемки хоть и позволило максимально приблизиться к решению задачи объективной фиксации места происшествия, однако полностью ее не решило.

Так, у цифровых фотоаппаратов отмечается ряд недостатков, в основном связанных с невозможностью предоставления точных измерений, которые могут играть важную роль при принятии решения по конкретному уголовному делу.

Решить данную проблему можно, используя в качестве средства фиксации криминалистически значимой информации, наряду с уже существующими средствами, возможности 3D-сканера. Трехмерная визуализация различных этапов раскрытия и расследования преступлений становится все более и более востребована за рубежом [2, с. 929-934], а также привлекает внимание отечественных криминалистов.

Вне зависимости от используемой технологии принцип работы 3D-сканера может быть представлен в виде последовательности следующих этапов работы: прибор определяет расстояние до объекта, преобразовывает полученные данные в цифровое изображение и передает его на компьютер. Это общий принцип, который в зависимости от вида 3D-сканера будет иметь некоторые отличия. В настоящее время существуют контактные (осуществляющие сканирование через непосредственный контакт с объектом) и бесконтактные (сканирующие объект удаленно, улавливая чувствительными камерами волны, исходящие от поверхности объекта) сканеры [3].

Бесконтактные 3D-сканеры делятся на активные и пассивные. Первые излучают на сканируемый предмет волны за счет встроенного лазерного или светодиодного луча, с помощью которых улавливают отраженный сигнал, вторые не оснащены источниками излучения, в силу чего вынуждены принимать и обрабатывать свет, отраженный от поверхности предмета.

В зависимости от используемого физического принципа работы 3D-сканера выделяют ряд технологий [4]:

1. Технология 3D-сканирования методом лазерной триангуляции. 3D-сканеры на основе лазерной триангуляции используют либо лазерную линию, либо одну лазерную точку

для сканирования по объекту. Лазер сначала испускается 3D-сканером. Поскольку лазерный свет отражается от 3D-сканированного объекта, его начальная траектория изменяется и фиксируется датчиком. Благодаря модификации лазерной траектории и тригонометрической триангуляции система может определить угол отклонения. Рассчитанный угол напрямую связан с расстоянием от объекта до сканера. Когда 3D-сканер набирает достаточное расстояние, он может нанести на карту поверхность объекта и создать 3D-сканированое изображение [5].

Основными преимуществами технологии лазерной триангуляции для 3D-сканирования являются ее разрешение и точность.

Одним из недостатков технологии лазерной триангуляции является ее чувствительность к свойствам поверхности при 3D-сканировании. Наиболее проблематичными являются очень блестящие или прозрачные поверхности.

2. Структурированная световая технология 3D-сканирования. В 3D-сканерах со структурированным светом используется тригонометрическая триангуляция, но без лазера. Вместо этого технология 3D-сканирования структурированного света работает с проецированием серии линейных узоров на объект. Затем система способна исследовать края каждой линии в шаблоне и вычислять расстояние от сканера до поверхности объекта. Структурированный свет, используемый для 3D-сканирования, может быть белым или синим и генерироваться различными типами проекторов, такими как технология цифровой обработки света (DLP). Спроецированный узор обычно представляет собой серию световых лучей, но также может быть случайной точечной матрицей [6].

Основными преимуществами технологии структурированного света для 3D-сканирова-ния являются скорость, разрешение и возможность 3D-сканирования людей.

Одним из недостатков технологии структурированного освещения является ее чувствительность к условиям освещения и проблемам при работе на улице.

3. Технология 3D-сканирования методом фотограмметрии (фотография). Фотограмметрия -это наука о проведении измерений по фотографиям, особенно для восстановления точного положения точек на поверхности. Фотограмметрия основана на сочетании компьютерного зрения и мощных алгоритмов вычислительной геометрии. Принцип фотограмметрии заключается в анализе нескольких фотографий статического объекта, сделанных с разных точек

62

обзора, и в автоматическом обнаружении пикселей, соответствующих одной и той же физической точке. Для производимого расчета также необходим ввод отдельных параметров использованной камеры, таких как фокусное расстояние и искажение объектива [7].

Основная задача этой технологии 3D-скани-рования - анализировать множество фотографий и тысячи точек с высокой точностью. Для работы алгоритмов фотограмметрии требуется очень мощный компьютер. Основными преимуществами технологии 3D-сканирования методом фотограмметрии являются ее точность и скорость сбора данных. Фотограмметрическая технология также способна реконструировать объекты различного масштаба, сфотографированные с земли или с воздуха.

Одним из недостатков технологии фотограмметрии является ее чувствительность к разрешению входных фотографий, а также объем времени, необходимого для запуска алгоритмов.

4. Контактная технология 3D-сканирования, также известная как оцифровка. Контактная технология для 3D-сканирования подразумевает контактную форму сбора 3D-данных. Контактные 3D-сканеры исследуют объект посредством физического прикосновения, при этом сканируемый объект должен быть неподвижен. Датчик касания перемещается по поверхности к различным точкам объекта для записи трехмерной информации. Зонд иногда прикрепляют к шарнирной руке, способной собирать все его соответствующие конфигурации и углы для большей точности. Некоторые специфические конфигурации контактных 3D-сканеров называются координатно-измерительными машинами (КИМ) [8].

Контактное 3D-сканирование широко используется для контроля качества деталей после изготовления или во время технического обслуживания. Основными преимуществами контактной технологии для 3D-сканирования являются ее точность и возможность 3D-скани-рования прозрачных или отражающих поверхностей.

Недостатком технологии контактного 3D-ска-нирования является, в частности, ее низкая скорость.

5. Технология 3D-сканирования на основе лазерных импульсов. Трехмерные сканеры на основе лазерных импульсов, также известные как времяпролетные сканеры или лидары, выстраивают принцип работы на основе расчета времени, требуемого лучу лазера, чтобы достичь объекта и вернуться обратно. Поскольку скорость света точно известна, время, которое тре-

буется лучу лазера для прохождения всего пути, позволяет точно рассчитать расстояние между 3D-сканером и объектом. Для повышения точности измерения расстояния 3D-сканер вычисляет миллионы лазерных импульсов с точностью до пикосекунды (0,000000001 секунды) [9].

Для целей раскрытия и расследования преступлений большими преимуществами обладают активные 3D-сканеры, принцип действия которых основан на технологии использования лазерных импульсов, так как качество их работы в меньшей степени зависит от условий окружающей среды, а сам технологический процесс наиболее автоматизирован. Рассмотрим особенности их использования для фиксации обстановки места происшествия более подробно.

Процедура сканирования места происшествия начинается с размещения 3D-сканера, установленного на прочном штативе, в центре области для записи. Сканер проецирует вертикально вращающийся лазерный луч на окружающий ландшафт, записывая точки, отраженные от каждого видимого объекта. Сканер поворачивается на 360 градусов по горизонтальной оси во время сканирования и перемещается держателем двигателя, установленным на самом сканере.

Когда лазерный свет отражается обратно на сканер, время, необходимое для прохождения света туда и обратно, записывается, что позволяет рассчитать расстояние с использованием скорости света в качестве постоянной.

В то же время сканер записывает угол испускаемого света, угол отражения и вычисление расстояния для триангуляции и определения координат х, у и z для этой точки данных. Такой расчет позволяет создать фиксированную точку в пространстве для заданной области относительно сканера.

Записывая такие точки данных и отображая их графически, система лазерного сканера создает «облако точек», которое воссоздает формы всех объектов в поле зрения сканера. Большинство сканеров могут записывать все, что находится на линии прямой видимости, на расстоянии от 0,6 метров до 335 метров (или более). Эффект состоит в том, чтобы увидеть трехмерное изображение области с точки зрения сканера с разрешением несколько тысяч точек данных на дюйм. Сканеры накапливают эти данные очень быстро, записывая от 10 тыс. до 100 тыс. точек данных в секунду [6].

При наличии препятствий между объектами и сканером области, скрытые для сканера, не будут записываться. Изображение становит-

63

ся более четким, если переместить сканер в другую точку места происшествия, где интересующая область не закрыта, и повторить сканирование. Программное обеспечение, обычно поставляемое со сканером, объединит изображения, используя координаты GPS, записанные во время сканирования, чтобы зарегистрировать объединенные наборы точек данных. Количество перемещений сканера будет зависеть от обстановки фиксируемого места происшествия. Так, например, при производстве осмотра места происшествия в помещении сканер рекомендуется устанавливать в центральной части каждой комнаты. Однако, если помещение меблированное либо имеет иные препятствия, перекрывающие зону прямой видимости, сканирование целесообразно производить из 5 точек каждого помещения: из каждого угла и центра помещения. Такой подход позволит запечатлеть всю обстановку, не упуская значимых обстоятельств. При сложной форме помещений количество сканирований может быть увеличено.

Используемые в настоящее время комплексы, позволяющие обеспечивать 3D-сканиро-вание обстановки места происшествия, представляют собой систему 3D-сканера с камерой съемки высокого разрешения. Так, например, лазерный сканер Leica BLK360 позволяет осуществлять фиксацию, исследование и криминалистическую реконструкцию места происшествия. Результат сканирования представляет собой сферическую фотографию, включающую в себя пространственные координаты каждой точки зафиксированных на месте происшествия объектов [10]. Такая визуализированная модель места происшествия позволяет проводить все виды измерений (расстояния, углы, площади, объемы) без каких-либо искажений.

1. Уголовно-процессуальный кодекс Российской Федерации от 18 дек. 2001 г. № 174-ФЗ (в ред. от 27 окт. 2020 г.) // Собр. законодательства РФ. 2001. № 52. Ст. 4921.

2. Маннова А. А., Рожкова В.Р. 30-сканер: инновации в области криминалистики // Российская юстиция в XXI веке: реалии, проблемы, перспективы. 2019. Вып. 3. С. 929-934.

3. Как работает устройство 3d сканеров? Технологии и принципы сканирования [Электронный ресурс]. URL: https://robot-ik. ru/obzory/kak-rabotaet-ustroystvo-3d-skanerov-tehnologii-i-printsipy-skanirovaniya/ (дата обращения: 21.11.2020).

Полностью исключается какая-либо фальсификация полученных данных.

Подобные возможности позволяют с успехом решать такие актуальные и трудноразрешимые вопросы, как направление выстрела и траектория полета пули, разлет и размер фрагментов при взрывах, максимально объективно фиксировать места ДТП, взаиморасположение транспортных средств, пострадавших и т.п. [11].

Примечательно, что время, расходуемое на сканирование места происшествия с использованием 3D-сканера, в целом незначительно и составляет порядка 15 минут [12]. Это значительно меньше, чем требуется для составления традиционной схемы места происшествия, сопровождаемой выполнением измерений.

Таким образом, подводя итоги, следует заключить:

1. Современные возможности 3D-сканиро-вания представлены разными технологиями, каждая из них имеет преимущества и недостатки, которые необходимо учитывать.

2. Для фиксации места происшествия наиболее подходящими устройствами, позволяющими осуществлять 3D-сканирование, могут являться комплексы, включающие в себя камеру с возможностью производства съемки высокого разрешения и бесконтактный сканер лазерного типа.

3. Получаемая визуализированная 3D-мо-дель места происшествия позволяет с использованием соответствующего программного обеспечения производить любые измерения и расчеты, исключает фальсификацию сведений, может быть использована при последующей реконструкции, ситуационной экспертизе, а также при решении других задач, сопровождающих процесс раскрытия и расследования преступлений.

1. Code of Criminal Procedure of the Russian Federation d.d. Dec. 18, 2001 No. 174-FL (as amended on Oct. 27, 2020) // Coll. of legislation of the Russian Federation. 2001. No. 52. Art. 4921.

2. Mannova A.A., Rozhkova V.R. 3D scanner-innovations in the field of criminalistics // Russian justice system in the XXI century: realities, problems, prospects. 2019. Iss. 3. P. 929-934.

3. How does the 3d scanner device work? Technologies and principles of scanning [Electronic resource]. URL: https://robot-ik.ru/ obzory/kak-rabotaet-ustroystvo-3d-skanerov-tehnologii-i-printsipy-skanirovaniya/ (date of access 21.11.2020).

64

4. Какие типы 3d сканеров существуют? [Электронный ресурс]. URL: https://3d-daily.ru/ equipment/3dscan-type.html (дата обращения: 21.11.2020).

5. Гужов В. И. Методы измерения 3D-профи-ля объектов. Контактные, триангуляционные системы и методы структурированного освещения: учеб. пособие. Новосибирск, 2015.

6. Все о 3D-сканерах: от разновидностей до применения [Электронный ресурс]. URL: https://can-touch.ru/blog1/vse-o-3d-skanerax/ (дата обращения: 21.11.2020).

7. Краснопевцев Б. В. Фотограмметрия. М., 2008.

8. Как выбрать подходящую технологию 3D-сканирования [Электронный ресурс]. URL: https://3dtoday.ru/blogs/top3dshop/3d-scanning-technology/ (дата обращения: 21.11.2020).

9. What is 3D scanning? [Электронный ресурс]. URL: https://www.capture3d.com/ knowledge-center/blog/what-3d-scanning-definitive-guide (дата обращения: 21.11.2020).

10. Применение технологии 3D-сканирова-ния при осмотре места происшествия [Электронный ресурс]. URL: https://www.krim-market. ru/blog/primenenie-tekhnologii-3d-skanirovaniya-pri-osmotre-mesta-proisshestviya (дата обращения: 21.11.2020).

11. СК: раскрывать преступления будут с помощью лазерного 3D-сканирования места происшествия [Электронный ресурс]. URL: https://tass.ru/interviews/7012854 (дата обращения: 21.11.2020).

12. Думнов С.Н. К вопросу применения метода лазерного 3D-сканирования при осмотре места дорожно-транспортного происшествия // Электрон. журн. E-Scio. 2019. № 6(33).

4. What types of 3d scanners are available? [Electronic resource]. URL: https://3d-daily.ru/ equipment/3dscan-type.html (date of access: 21.11.2020).

5. Guzhov V.I. Methods for measuring the 3D profile of objects. Contact, triangulation systems and methods of structured lighting: study aid. Novosibirsk, 2015.

6. All about 3D scanners: from varieties to applications [Electronic resource]. URL: https:// can-touch.ru/blog1/vse-o-3d-skanerax/ (date of access: 21.11.2020).

7. Krasnopevtsev B.V. Photogrammetry. Moscow, 2008.

8. How to choose the appropriate 3D scanning technology [Electronic resource]. URL: https://3dtoday.ru/blogs/top3dshop/3d-scanning-technology/ (date of access: 21.11.2020).

9. What is 3D scanning? [Electronic resource]. URL: https://www. capture3d. com/knowledge-center/blog/what-3d-scanning-definitive-guide (date of access 21.11.2020).

10. The use of 3D scanning technology when inspecting the scene of an accident [Electronic resource]. URL: https://www.krim-market.ru/blog/ primenenie-tekhnologii-3d-skanirovaniya-pri-osmotre-mesta-proisshestviya (date of access: 21.11.2020).

11. SK: crimes will be solved using 3D laser scanning of the scene [Electronic resource]. URL: https://tass.ru/interviews/7012854 (date of access: 21.11.2020).

12. Dumnov S.N. on the application of the 3D laser scanning method when examining the scene of a traffic accident // Electronic journal E-Scio. 2019. № 6(33).

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ

Еремченко Владимир Игоревич, кандидат юридических наук, заместитель начальника кафедры криминалистики Краснодарского университета МВД России; e-mail: mail_lom@mail.ru

INFORMATION ABOUT AUTHOR

V.I. Eremchenko, Candidate of Law, Deputy Chief of the Department of Forensic Science of the Krasnodar University of the Ministry of the Interior of Russia; e-mail: mail_lom@mail.ru

65