Upotreba 3D laserskih skenera u forenzičke svrhe

Kako je moguće upotrebiti prostorno lasersko skeniranje u borbi protiv zločina i koliko je Srbija odmakla u upotrebi ove tehnologije?

Prošlo je tek nešto više od pola veka od otkrića lasera. Za to vreme, ova tehnologija bila je i još uvek je jedna od najplodonosnijih u svim aspektima i modalitetima upotrebe. Naučnicima nije nedostajalo mašte, te su na vreme prepoznali ogroman potencijal fokusiranih fotona, pa tako danas razne vrste lasera srećemo na svakom koraku, a da često toga nismo ni svesni. Ovom prilikom pozabavićemo se primenom laserske tehnologije u forenzičke svrhe, odnosno u svrhu rekonstrukcije određene situacije koju istražni organi nastoje da rasvetle.

Trodimenzionalna svetlost

Tehnologija poznata pod nazivom Lidar predstavlja jedan od prvih vidova upotrebe laserske tehnologije. Naziv duguje radarskoj tehnologiji koja se koristi za istu namenu, odnosno određivanje udaljenosti nekog objekta od izvora zračenja uz pomoć radio talasa (Radio Detection And Ranging), s tim što se u ovom slučaju koriste svetlosni impulsi za određivanje udaljenosti (Light Detection And Ranging). Tehnologija je, kao i većina drugih, prvo našla primenu u uređajima vojne namene, prvenstveno u laserskim daljinomerima. Međutim, pravi procvat Lidar je doživeo tek koju deceniju kasnije kada su računari postali dovoljno moćni da obrade velike količine podataka kojima su Lidar uređaji potencijalno mogli da ih snabdeju. Otkud toliko podataka od prostog merenja rastojanja između dve tačke?

Prvi modeli laserskih daljinomera mogli su da određuju rastojanje između dve tačke sa određenom vremenskom zadrškom između dva merenja, koja se u najboljem slučaju merila desetinama sekundi. Razvojem elektronskih kôla i usavršavanjem laserskih glava ovih uređaja, vremenska distanca između dva merenja ubrzo se skratila na vrednosti ispod jedne sekunde. Tada se otvorila mogućnost da se merenjem razdaljine u više tačaka dobiju osnovne konture objekta čija se udaljenost meri. Kada su intervali između dva merenja počeli da bivaju toliko kratki da je postalo moguće obaviti više stotina merenja u sekundi, stvorili su se svi uslovi da se tehnologija merenja razdaljine uz pomoć lasera upotrebi za potpuno trodimenzionalno skeniranje okolnog prostora.

Princip rada

Laserski daljinomer funkcioniše po principu merenja protoka vremena koje je potrebno da se svetlost koja je emitovana u pravcu nekog objekta nakon refleksije od površine tog objekta vrati do svog izvora, odnosno detektora laserskog zračenja. Kako je brzina svetlosti (barem u okvirima klasične fizike) konstantna, i kako je vrednost te konstante poznata, dovoljno je izmeriti vreme koje je potrebno svetlosnom impulsu koje laser emituje da pređe zadato rastojanje i na osnovu toga odrediti udaljenost. Kod prostornih, odnosno trodimenzionalnih laserskih skenera merenje se vrši u svakoj susednoj tački čije međusobno rastojanje zavisi od preciznosti samog skenera, ali je kod savremenih uređaja na maksimalnim daljinama skeniranja najčešće ispod dva milimetra. Kombinacijom izmerene udaljenosti i ugla pod kojim se laserski impuls vraća ka izvoru dobijaju se koordinate (XYZ) svake tačke u prostoru. Rezultat skeniranja, odnosno skup svih skeniranih tačaka naziva se oblak tačaka (Point Cloud). Kako savremeni laserski 3D skeneri u proseku mere udaljenost od 10 do 100 hiljada tačaka u sekundi, postaje jasno zbog čega je neophodan moćan hardver koji će da obradi tako veliku količinu podataka koja nastaje određivanjem koordinata za milijarde tačaka u prostoru.

Hardver

Za potrebe pisanja ovog teksta, i kako sve ne bi ostalo na pukoj teoriji i posrednim informacijama, posetili smo Centar za forenzička istraživanja u Novom Sadu. Primarna delatnost Centra je trodimenzionalna rekonstrukcija krivičnog dela ili saobraćajne nezgode, kao i superveštačenje u slučajevima kada klasične istražne metode ne mogu da dovedu do valjanih rezultata. Za tu svrhu Centar koristi proizvode kompanije Faro Technologies, jednog od lidera na tržištu 3D laserskih skenera i softvera za 3D rekonstrukciju.

Trodimenzionalni laserski skeneri ovog proizvođača nose naziv Focus3D i, u zavisnosti od modela, mogu da skeniraju prostor prečnika od 60 do 660 metara. Brzina skeniranja blizu je vrednosti od gotovo milion tačaka u sekundi, sa mogućnošću greške ne veće od dva milimetra na maksimalnim daljinama skeniranja. Uz to, raspolažu i GPS prijemnikom koji olakšava kasniju obradu dobijenih rezultata i smeštanje „oblaka tačaka” u pravi 3D model. Skeneri podatke beleže na klasičnoj SD memorijskoj kartici, tako da je njihovo prebacivanje na računar vrlo jednostavno. Da bi skeniranje bilo što verodostojnije, potrebno je da se čitav proces obavi minimalno dva puta i to tako da skener svaki put bude postavljen u suprotnom uglu skeniranog prostora, kako bi svi objekti koji se nalaze unutar njega bili obuhvaćeni sa svih strana.

Laserskim skeniranjem dobijaju se podaci dovoljni za virtuelnu rekonstrukciju objekata, ali se na taj način dobijaju samo njihove konture. Kako bi rekonstruisani modeli izgledali realistično, u čitav proces neophodno je uvrstiti i prave fotografije i na taj način „udahnuti život” skeniranom prostoru i objektima. Zahvaljujući kameri rezolucije od 170 megapiksela sa kojom raspolažu Focus3D skeneri, dobijeni rezultati deluju krajnje impresivno. Svi modeli izgledaju realistično, a svaki detalj je jasan i podložan detaljnoj analizi. Ovako moćan skener ne bi imao naročitu upotrebnu vrednost ako ogromna količina podataka dobijena skeniranjem ne bi mogla adekvatno da se iskoristi. Tu na scenu stupa izuzetno detaljan i složen softver za 3D rekonstrukciju.

Softver

Forenzička 3D rekonstrukcija predstavlja jedini mogući način rekonstrukcije događaja u slučaju trajne izmene lica mesta, kao i rekonstrukcije saobraćajnih nezgoda. Njena primena moguća je u ranoj fazi istrage, kada je potrebno proveriti nekoliko hipoteza događaja koje se međusobno isključuju. Faro Reality je prilično jedinstven softver, koji objedinjuje analizu i rekonstrukciju krivičnih dela iz domena krvnih delikata, kao i analizu i rekonstrukciju saobraćajnih nezgoda. Spisak njegovih mogućnosti izuzetno je dug, tako da ćemo pomenuti samo najvažnije.

Najpre, pomenimo osnovnu mogućnost programa, kao pratećeg dela moćnog 3D laserskog skenera, a to je svakako importovanje „oblaka tačaka” dobijenog skeniranjem. Na osnovu njega moguće je kreirati realističan 3D model prostora i objekata u njemu. U skladu sa potrebom, model može biti samo žičani, sastavljen samo od kontura, ili pak pravi foto-realistični model kada se podacima iz oblaka dodaju fotografije lica mesta, ali i snimci koji pripadaju Google Maps servisu. U zavisnosti od lokacije i dostupnog kvaliteta snimka, razmera fotografija ovog servisa automatski se prilagođava ostalim ulaznim informacijama, pa je tako moguće rekonstruisati lokaciju sa pogledom iz ptičje perspektive kada je potrebno sagledati situaciju i na taj način, kao klasičan aerofoto snimak. Međutim, za razliku od klasične fotogrametrije, sve dimenzije na tako dobijenim modelima moguće je daleko preciznije izmeriti, sa odstupanjem koje nigde ne prelazi već pomenutih dva milimetra. Time se eliminiše glavna mana fotogrametrije, gde se često javljaju greške usled lošeg kadriranja i odabira uglova snimanja. U ovom slučaju moguće je izmeriti rastojanje između bilo koje dve tačke sa visokom preciznošću, što je ponekad ključni faktor za rešavanje slučaja.

Međutim, šta raditi u slučajevima kada iz nekog razloga skeniranje lica mesta nije moguće? Tu dolazimo do naredne stavke kojom Reality raspolaže, a koja je od izuzetnog značaja za forenzičku struku. Naime, ovaj softver omogućava 3D rekonstrukciju i na osnovu drugih ulaznih parametara, poput podataka iz zapisnika o uviđaju, skice lica mesta, fotodokumentacije, nalaza sudskih veštaka (balističkih, izveštaja patologa, veštaka saobraćajne struke itd.), izjava aktera i svedoka događaja, kao i preciznih mera lica mesta dobijenih klasičnim metodama merenja. Ovaj deo programa nije ništa manje važan od onog koji rekonstruiše događaj uz pomoć preciznog laserskog merenja, jer se i na ovaj način ukrštanjem dostupnih podataka može proveriti koliko je konačan rezultat koji je tako dobijen moguć i realan. Ako nema dovoljno dostupnih informacija za potpunu rekonstrukciju, makar se može doći do nekoliko mogućih scenarija i isključiti varijante koje nisu moguće, te tako suziti dalju istragu i fokusirati se na detalje koji su manje poznati. Ovo je naročito važno kod utvrđivanja moguće trajektorije projektila, kao i položaja i pravca kretanja vozila kod saobraćajnih nezgoda.

Treća celina programa koja znatno skraćuje vreme za izračunavanje određenih parametara odnosi se na postojeću bazu podataka i gotovih modela koja se stalno dopunjava. Recimo da su u sudaru učestvovala dva automobila određene marke i tipa. Svako vozilo ima određenu težinu i mnoge druge parametre koji ga definišu. Odabirom tačnog modela vozila u simulaciji na osnovu pravog uzora, znatno se skraćuje vreme proračuna brzine, ugla pod kojim se sudarilo sa drugim vozilom, kao i slaganja vektora sila nakon kontakta. Baza je toliko bogata da se u njoj nalaze gotovo sva ikada proizvedena vozila. Ako je neko i promaklo, razvojni tim će na zahtev korisnika dodati taj model u bazu, a moguć je i ručni unos svih parametara.

Kada je balistika u pitanju, moguće je na osnovu kalibra i vrste zrna odrediti odakle je ispaljeno i iz kog tipa oružja, a nekad čak i iz kog tačno modela oružja, te da li je strelac desnoruk ili levoruk. Uz rekonstrukciju, čiji je rezultat prikazan u vidu statičnog 3D modela ili animacije, program ujedno izrađuje i detaljan izveštaj u PDF formatu. U izuzetno detaljnom izveštaju mogu se naći i podaci o modelima korišćenim za proračun, tačne formule i metode uz pomoć kojih se došlo do rezultata. Time se eliminiše mogućnost manipulacije podacima, jer su sve dobijene vrednosti proverljive i detaljno elaborirane.

• • •

Srbija je prva zemlja na evropskom kontinentu koja koristi tehnologiju 3D forenzičke rekonstrukcije. Istina, za sada je to na nivou Centra za forenzička istraživanja koji je u privatnom vlasništvu i koji MUP-u Srbije, ali i drugim pravnim i fizičkim licima pruža usluge ovog tipa. Ipak, ima indicija da će ova tehnologija ubrzo postati sastavni deo alata naših forenzičara i da će je uskoro aktivno koristiti u svakodnevnom radu.

3D forenzička rekonstrukcija na prvi pogled može da deluje kao animacija iz video igre, ali iza njenih rezultata stoje čvrsti naučni zakoni. I pored detaljnog izveštaja veštaka i prezentovanja dokaza, sudska praksa je pokazala da često uopšte nije moguće rekonstruisati određene situacije, a stepen misaone vizuelizacije često nije dovoljan da se činjenice sagledaju kompletno i na pravi način. Zbog toga i vizuelni doživljaj trodimenzionalno rekonstruisane situacije može da bude bitan faktor, koji će sudu olakšati utvrđivanje stepena krivice i na osnovu toga određivanja kazne ili, pak, oslobađanja krivice osumnjičenog lica.

Vladimir TRAJKOVIĆ