三维点云技术在法医鉴定中的应用

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法医鉴定是司法过程中重要的一环,为量刑判决提供关键的科学依据。目前法医工作人员主流的体表损伤测量方法是手工接触的传统测量方法,而结合数字化的瘢痕测量方法则主要依托于二维图像进行设计,不能很好地满足精度需求。三维测量技术可以全面地对立体结构进行反映,随着不断的发展和改进,在法医鉴定的工作中也有了较高的应用价值。基于此,本文提出一种三维瘢痕鉴定系统,为法医鉴定工作提出一种更精准、更便利的选择。本文在三维瘢痕鉴定系统的开发过程中,根据瘢痕鉴定的应用背景,对体表损伤鉴定的瘢痕面积测量、耳廓缺损比例计算和瘢痕长度测量进行了算法设计。瘢痕面积测量主要通过对瘢痕区域进行重建,并统计得到的网格文件中三角形面片的总面积计算瘢痕区域的面积。耳廓缺损比例的计算问题通过点云配准算法解决。首先使用直通滤波和主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)对人体表面点云进行预处理,在人体头部数据上通过阶跃边缘幅度实现自动的耳廓数据提取。针对耳廓结构改变较大的问题,添加耳洞区域作为迭代最近点(Iterative Closest Point,ICP)配准的特征点,优化配准的效果。针对法医鉴定的专业性需求,提出以点为核心的瘢痕长度计算方法。在瘢痕数据的投影上,利用凸包点和最小外接矩形进行端点的提取。之后针对曲面上直接使用端点连线时出现的偏离问题,使用分段连线的思路,在投影平面上使用融合三维信息的曲线抽稀算法获取端点之间的关键点。在三维点云上依次将关键点连接为趋势线,计算瘢痕的长度。最后,整合以上功能,根据法医损伤鉴定的基本流程设计并实现了三维瘢痕鉴定系统。并将《人体损伤程度鉴定标准》整理成规则库,实现自动化的伤情鉴定。对系统进行测试的结果表明,该系统可以有效完成法医鉴定的主要流程,提高法医鉴定的效率。其中,对比现行的计算方法,瘢痕面积、长度以及耳廓缺损比例测量结果的误差均在±3%以内,满足伤情鉴定的精度需求。同时,使用三维测量技术能够更加直观地反映损伤部位的具体情况,便于后续的伤情分析。
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