三维激光扫描汽车灯罩前处理方法的研究

王建伟，王明直，金益锋，胡凯

（1.中国人民公安大学，北京100038；2.公安部物证鉴定中心，北京100038；3.江西省赣州市公安局章贡分局刑事科学技术室，江西赣州341000）

三维激光扫描汽车灯罩前处理方法的研究

王建伟1，王明直2，金益锋2，胡凯3

（1.中国人民公安大学，北京100038；2.公安部物证鉴定中心，北京100038；3.江西省赣州市公安局章贡分局刑事科学技术室，江西赣州341000）

涉车案件现场的灯罩碎片，对溯源车种具有重要意义。利用三维激光扫描技术对灯罩进行扫描获得三维数据，可以为碎片与灯罩的比对奠定基础。但是，三维激光扫描技术应用的是光的反射，不能直接扫描无色透明的汽车灯罩，需进行前处理使其表面能对照射激光进行反射。经实验比较发现，在透明客体表面刷涂水粉颜料扫描效果好，且操作简便。

三维激光扫描；汽车灯罩；前处理

在借助交通工具作案和交通肇事逃逸案件中，现场常会遗留灯罩碎片。由于灯罩与车型之间有很强的关联性，有效地利用灯罩碎片能为案件的侦破提供线索。利用三维激光扫描技术对灯罩进行扫描获得三维数据，可以为碎片与灯罩的比对奠定基础。但是，三维激光扫描技术是应用光的反射，要求被扫描客体的表面必须能很好地对激光进行漫反射，适用对象为非光滑和非透明的客体。因此，三维激光扫描仪，不能直接扫描无色透明的汽车灯罩，需进行前处理，加涂一层非透明物质，使其表面能够对照射激光进行反射。

综合考虑对激光的反射效果好、对灯罩的形态改变小、材料获取容易、前处理操作简单和事后清理方便等因素，探讨了刷涂水粉颜料、或贴附电工胶带、或喷涂自喷漆、或扑擦痱子粉等4种前处理方法，并进行了比较，报道如下。

一、材料与方法

（一）实验材料

别克凯越车（老款）前照灯灯罩5个，白色水粉颜料（上海实业马利画材有限公司），电工胶带0.165mm×45mm（河北华夏实业有限公司），白色自喷漆（广州保赐利化工有限公司），痱子粉（上海家化联合股份有限公司），毛笔，毛刷，VIVID-910型非接触式三维激光扫描仪（柯尼卡美能达公司，激光波长690nm，扫描距离0.6~2.5m，准确度± 0.1mm）。

（二）实验方法

1.制作样本

将灯罩分别编号1~5号，用以下方法进行前处理。

1号样本：不做处理，作为空白对照，如图1所示。

2号样本：将毛刷蘸适量清水，以不滴水为宜，在水粉颜料盒中蘸取颜料，然后在灯罩表面均匀刷涂一薄层，如图2所示。

3号样本：将电工胶带适当拉伸，粘贴在灯罩表面，避免产生褶皱、气泡，如图3所示。

4号样本：将自喷漆摇匀，均匀喷涂在灯罩表面，如图4所示。

5号样本：用粉扑蘸取适量痱子粉，在灯罩表面扑擦，使其均匀附着在灯罩表面，如图5所示。

图1 不做处理

图2 水粉颜料处理

图3 电工胶带处理

图4 自喷漆处理

图5 痱子粉处理

2.扫描

用VIVID-910三维激光扫描仪将1~5号样本分别进行扫描，并记录存储。

（1）选择适合的扫描环境，将1号样本置于载物台上，调整扫描距离、摆放角度和距地高度，使样本正对扫描仪，并位于监视屏中央，通过控制软件设定扫描仪工作参数。样本平稳，按照扫描系统操作步骤进行扫描。

（3）将扫描数据命名、存储。

（4）保持扫描距离、摆放角度、距地高度和扫描仪工作参数不变，依次扫描其余4个样本。

二、实验结果及分析

（一）实验结果

未作处理的空白样本和4种不同方法处理过的样本，经扫描的效果见图6~10。扫描效果比较见下表。

图6 不做处理扫描效果

图7 水粉颜料处理后扫描效果

图8 电工胶带处理后扫描效果

图9 自喷漆处理后扫描效果

图10 痱子粉处理后扫描效果

扫描效果比较表

注：“数据完整性”：“＋＋”表示获得完整扫描数据；“＋”表示扫描结果有漏点，得不到完整的扫描数据；“－”表示有5%以上面积得不到扫描数据。

特征真实性：“＋＋”表示能很好地反映灯罩原始的三维特征；“＋”表示有漏点，或者增添了其它特征；“－”表示无法反映灯罩原始的三维特征。

前处理容易度：“＋＋”表示操作简便，效率高；“＋”表示操作简便，但效率相对较低，或需要根据扫描效果补充处理才能获得较完整数据；“－”表示操作麻烦，效率低，技巧性高。

表面复原容易度：“＋＋”表示操作最简便，复原效果好；“＋”表示操作较容易，需要用水清洗，复原效果好；“－”表示操作复杂，复原效果差。

（二）实验结果分析

从扫描结果看出，在进行了前处理的样本中，2~4号样本均能对激光进行有效地漫反射，所以数据完整性好；由于痱子粉在灯罩表面附着后容易脱落，因而5号样本出现部分漏点。

经刷涂水粉颜料和喷涂自喷漆的灯罩，其表面颜料很薄，因而2号和4号样本能够很好地反映出灯罩的原始三维特征；由于电工胶带厚度相对较大，而且在贴附过程中为保证不出现空白部分，容易出现胶带边缘的重叠，所以3号样本对灯罩原始三维特征反映的真实性较差，而且对于凹凸变化很大的灯罩侧面部分，因无法紧密贴附，效果更差；痱子粉只要不脱落，能够紧密地附着在灯罩表面，扫描效果也会好。但是，5号样本出现部分漏点，是因部分痱子粉脱落，所以对灯罩原始三维特征反映的真实性较差。

2号样本用毛刷刷涂水粉颜料均匀操作简便，但效率较低；4号样本用自喷漆喷涂则更为简单而且高效；3号样本为保证电工胶带能够紧密地贴附在灯罩表面，在粘贴过程中需要时刻拉伸胶带，既要保证不出现贴附不到的空白部分，又要尽量减少重叠，还要避免气泡，费时费力；5号样本用粉扑扑擦痱子粉虽然操作简便，但容易脱落，往往需要补充处理。

2号样本可以用水冲洗掉，操作较为容易，复原效果好；3号样本将电工胶带撕开即可，5号样本用棉布擦除即可，3号、5号样本均更加简单容易，复原效果好；4号样本需要用丙酮，耗费大量时间才能擦除，而且复原效果不佳。

三、综合评述

在扫描不同透明客体时，可以根据不同客体的具体形状、大小，以及是否要求恢复客体原状等选择不同的前处理方法。在客体表面刷涂水粉颜料是较为通用的方法；如果客体表面比较平滑规整，要求扫描结束后恢复客体原状，可以选用粘贴电工胶带的方法；如果客体表面形状复杂或者面积比较大，而且不要求扫描结束后恢复客体原状，可以选用喷涂自喷漆的方法；如果客体扫描面保持水平位置就很容易完成扫描，则可以选用扑擦一层痱子粉的方法。

扫描大量汽车前照灯灯罩的三维数据，数量多，特征反映的真实性要求高，扫描之后要将前处理材料去除，综合考虑各种因素，优先选用刷涂水粉颜料的前处理方法。

[1]王晓嘉,高隽,王磊.激光三角法综述[J].仪器仪表学报,2004(S1): 601-604.

D631

A

1673―2391(2014)11―0171―02

2014-08-07 责任编校：李烽