第一章緒論1.1研究背景1.1.1轎車(chē)碾壓行人交通事故特征世界衛(wèi)生組織發(fā)布的《全球道路安全狀況報(bào)告》顯示，每年約有135萬(wàn)人死于道路交通傷害，這其中行人的比例占到23%WorldHealthOrganization.GlobalStatusReportonRoadSafety2018[R/OL].(2018-06-17)./publications/i/item/9789241565684。在我國(guó)，這一比例要高于全球平均水平，為27.9%WorldHealthOrganization.GlobalStatusReportonRoadSafety2018[R/OL].(2018-06-17)./publications/i/item/9789241565684TrafficManagementBureauoftheMinistryofPublicSecurity.AnnualStatisticalReportofRoadTrafficAccidentsofthePeople'sRepublicofChina(2020)[R].Beijing:TrafficManagementResearchInstituteoftheMinistryofPublicSecurity,2021.公安部交通管理局.中華人民共和國(guó)道路交通事故統(tǒng)計(jì)年報(bào)(2020年度)[R].北京：公安部交通管理科學(xué)研究所，2021.隨著世界上各類(lèi)機(jī)動(dòng)車(chē)輛的迅速發(fā)展，汽車(chē)給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)了巨大的物質(zhì)和文化利益，并造成了不可磨滅的損害和痛苦。隨著運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，道路交通事故已成為世界上最熱門(mén)的公共衛(wèi)生話題。在轎車(chē)與行人碰撞事故中，特別是車(chē)速較高的時(shí)候，往往會(huì)發(fā)生不同程度的碰撞事件，所以人體損傷程度中蘊(yùn)含著豐富的事故信息。1.1.2轎車(chē)碾壓行人事故現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)現(xiàn)狀通過(guò)對(duì)交通事故進(jìn)行深度調(diào)查所得到的結(jié)果、醫(yī)院診斷報(bào)告，可以獲取到車(chē)輛損壞程度及行人的損傷詳細(xì)信息，目前就資料記載來(lái)看，使用頻率最高的方法就是利用軟件進(jìn)行模擬仿真再現(xiàn)。本文主要介紹用3D掃描技術(shù)對(duì)轎車(chē)碾壓行人事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行再現(xiàn)。1.1.3轎車(chē)碾壓行人事故現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)現(xiàn)狀的不足與創(chuàng)新基于車(chē)輛制動(dòng)痕跡、散落在車(chē)身上的物體、行人拋距等信息重建事故的傳統(tǒng)方法越來(lái)越難以滿(mǎn)足當(dāng)今對(duì)行人車(chē)輛事故鑒定效率和準(zhǔn)確性的新要求。對(duì)轎車(chē)行人事故的調(diào)查通常范圍廣泛，以迅速恢復(fù)交通，避免交通癱瘓。由于效率有限，交警在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)往往缺乏某些情況的詳細(xì)記錄；事故現(xiàn)場(chǎng)痕跡和距離的傳統(tǒng)手動(dòng)測(cè)量通常非常耗時(shí)，容易導(dǎo)致道路長(zhǎng)時(shí)間占用，損害交通事故調(diào)查人員的安全，并容易造成交通堵塞；同時(shí)，轎車(chē)的行車(chē)記錄儀和路面監(jiān)控設(shè)施受到視角偏差、范圍有限等因素的影響，導(dǎo)致事故現(xiàn)場(chǎng)記錄出現(xiàn)一定誤差，對(duì)事故原因分析、事故責(zé)任確定產(chǎn)生一定影響。因此，找到一種快速、客觀和準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)事故記錄方法對(duì)于提高人車(chē)事故調(diào)查水平至關(guān)重要。在此基礎(chǔ)上，利用3D掃描技術(shù)的全面性、精細(xì)性和數(shù)據(jù)快速記錄功能，3D掃描儀可以在短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確獲取轎車(chē)碾壓行人事故現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，并在三維空間尺度上詳細(xì)記錄現(xiàn)場(chǎng)細(xì)節(jié)和實(shí)際場(chǎng)景。3D掃描技術(shù)生成的現(xiàn)場(chǎng)圖像可以將車(chē)輛現(xiàn)場(chǎng)及其周?chē)h(huán)境恢復(fù)到事故現(xiàn)場(chǎng)。因此，使用3D掃描技術(shù)調(diào)查研究人車(chē)事故現(xiàn)場(chǎng)，可以真正恢復(fù)事故環(huán)境，為分析事故原因和確定事故責(zé)任提供科學(xué)參考基礎(chǔ)，并為道路系統(tǒng)安全預(yù)防和風(fēng)險(xiǎn)解決提供基本保障。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)內(nèi)研究情況賀強(qiáng)，賀非，劉義平賀強(qiáng),賀非,劉義平,等.基于大場(chǎng)景激光測(cè)量的交通事故現(xiàn)場(chǎng)快速三維重建[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,賀強(qiáng),賀非,劉義平,等.基于大場(chǎng)景激光測(cè)量的交通事故現(xiàn)場(chǎng)快速三維重建[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2022,12(05):30-33.關(guān)闖，馮浩，衡威威關(guān)闖,馮浩,衡威威,等.地面三維激光掃描在交通事故勘查及重建中的應(yīng)用進(jìn)展[J].刑事技術(shù)關(guān)闖,馮浩,衡威威,等.地面三維激光掃描在交通事故勘查及重建中的應(yīng)用進(jìn)展[J].刑事技術(shù),2022,47(01):76-82.繆啟鋒，張曼婷，湯麗娟繆啟鋒,張曼婷,湯麗娟,等繆啟鋒,張曼婷,湯麗娟,等.三維激光掃描和計(jì)算機(jī)技術(shù)在交通事故現(xiàn)場(chǎng)還原中的應(yīng)用[J].中國(guó)司法鑒定,2021,(02):96-101.寧一鵬，李雷，潘偉國(guó)寧一鵬,李雷,潘偉國(guó).基于三維激光掃描技術(shù)的交通事故現(xiàn)場(chǎng)處理方法探討[J].科技風(fēng),寧一鵬,李雷,潘偉國(guó).基于三維激光掃描技術(shù)的交通事故現(xiàn)場(chǎng)處理方法探討[J].科技風(fēng),2012(10):1.揭國(guó)順、范凡揭國(guó)順、范凡.揭國(guó)順、范凡.轎車(chē)與行人碰撞事故再現(xiàn)研究[J].交通與安全,2023,01:188–國(guó)外研究情況Poole,G.andVenter,P.PooleG.Measuringaccidentscenesusinglaserscanningsystemsandtheuseofscandatain3Dsimulationandanimation[J].satc,2004.利用激光掃描系統(tǒng)測(cè)量事故場(chǎng)景，獲得掃描數(shù)據(jù)，應(yīng)用于三維仿真和動(dòng)畫(huà)中的應(yīng)用。通過(guò)具體案例描述了激光掃描系統(tǒng)在事件場(chǎng)景中的應(yīng)用，并給出了Escani數(shù)據(jù)在開(kāi)發(fā)復(fù)雜車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模擬和動(dòng)畫(huà)事件序列中使用的例子。三維激光掃描儀工作捕獲大量的數(shù)據(jù)為構(gòu)建詳細(xì)的三維模型提供了一個(gè)來(lái)源，Poole,G.andVenter,P將該數(shù)據(jù)用于車(chē)輛動(dòng)力學(xué)仿真和入射動(dòng)畫(huà)，用密集的三維網(wǎng)格的形式生成詳細(xì)的路面模型。同時(shí)，將數(shù)據(jù)用于復(fù)雜的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模擬和路面精確幾何形狀的重要模擬。通過(guò)TRL的工作，發(fā)現(xiàn)激光掃描為事故的調(diào)查、分析和事故重建的呈現(xiàn)提供了一個(gè)有價(jià)值的工具，可以快速捕獲大量的數(shù)據(jù)，從而允許這樣的系統(tǒng)保存事件場(chǎng)景。PooleG.Measuringaccidentscenesusinglaserscanningsystemsandtheuseofscandatain3Dsimulationandanimation[J].satc,2004.EugeneLiscio1,AdamHayden,&JamesMoodyDustinD,LiscioE.Accuracyandrepeatabilityofthelaserscannerandtotalstationforcrimeandaccidentscenedocumentation.JAssocCrimeDustinD,LiscioE.Accuracyandrepeatabilityofthelaserscannerandtotalstationforcrimeandaccidentscenedocumentation.JAssocCrimeSceneRecon2016;20:57–67.1.3研究意義目前，道路環(huán)境復(fù)雜，轎車(chē)碾壓行人的事故頻發(fā)，特別是在城市道路交通中，道路行人缺乏必要和足夠的交通安全意識(shí)，導(dǎo)致事故死亡和受傷率較高。交通事故現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)的目的是及時(shí)獲取與事故有關(guān)的線索，收集與事故相關(guān)信息，對(duì)證據(jù)進(jìn)行固定處理，對(duì)分析發(fā)生事故原因和認(rèn)定事故責(zé)任提供基本依據(jù)。但是，當(dāng)我們?cè)谑占鹿尸F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)時(shí)，往往不知道分析事故的發(fā)生需要多少信息，需要哪些場(chǎng)景的詳細(xì)信息。在傳統(tǒng)的勘驗(yàn)方式下可能會(huì)對(duì)部分重要數(shù)據(jù)的記錄有遺漏。然而，三維掃描儀的出現(xiàn)可以很好地解決這一疏漏，通過(guò)3D掃描以更加安全的方式，全面、細(xì)致的記錄事故現(xiàn)場(chǎng)的信息。本文研究的是3D掃描技術(shù)在轎車(chē)碾壓行人事故現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)的應(yīng)用，利用地面三維激光掃描在交叉區(qū)域收集道路和路邊數(shù)據(jù)，并提取幾何特征。本文介紹了通過(guò)地面3D掃描儀的技術(shù)原理和操作流程，并重點(diǎn)闡述了如何利用FAROS70激光掃描儀進(jìn)行掃描事故現(xiàn)場(chǎng)以及如何運(yùn)用SCENE軟件對(duì)掃描得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，進(jìn)而從模擬交通事故場(chǎng)景中收集的各種數(shù)據(jù)的結(jié)果。

第二章3D掃描技術(shù)介紹2.1三維掃描儀產(chǎn)品技術(shù)三維激光掃描儀產(chǎn)品技術(shù)組成部分由三維激光掃描儀(由激光發(fā)射器、接收器、定時(shí)器、電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)濾波器、控制印刷電路板、微型計(jì)算機(jī)、CCD機(jī)和軟件等組成)、計(jì)算機(jī)、電源供應(yīng)系統(tǒng)、支架以及系統(tǒng)配套軟件構(gòu)成。主要特點(diǎn)①掃描范圍廣。提供水平360度和垂直300度的視角。②高掃描質(zhì)量和掃描分辨率。③集成了雙軸補(bǔ)償器，用于自動(dòng)校平捕獲的掃描數(shù)據(jù)。④集成了GPS、高度計(jì)和羅盤(pán)，為了用于更高精確的點(diǎn)云數(shù)據(jù)?；竟δ堍偃S測(cè)量。測(cè)量的數(shù)據(jù)包含X,Y,Z點(diǎn)的信息，還包括R,G,B顏色信息，同時(shí)還有物體反射率的信息。②快速掃描。最高速度已經(jīng)達(dá)到120萬(wàn)點(diǎn)每秒。主要分類(lèi)①按測(cè)量方式?；诿}沖式；基于\t"/item/%E4%B8%89%E7%BB%B4%E6%BF%80%E5%85%89%E6%89%AB%E6%8F%8F%E4%BB%AA/_blank"相位差；基于三角測(cè)距原理。②按用途。室內(nèi)型；室外型。③按生產(chǎn)廠家不同。Z+F(德國(guó))；徠卡（瑞士），新拓（中國(guó)），F(xiàn)aro等產(chǎn)家。具有功能①狀態(tài)指示器：視提供了激光掃描儀的狀態(tài)，提高了現(xiàn)場(chǎng)安全性。②附件擴(kuò)展口：利用擴(kuò)展接口，可以將更多的附件連接至激光三維掃描儀，提供特殊定制。③照片重拍選項(xiàng)：無(wú)需重做整個(gè)掃描。選擇圖像并在幾秒鐘內(nèi)重新拍攝照片。④現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)償：創(chuàng)建當(dāng)前質(zhì)量報(bào)告并為自動(dòng)改進(jìn)設(shè)備補(bǔ)償提供了選項(xiàng)。2.2三維掃描儀產(chǎn)品技術(shù)現(xiàn)狀目前，三維掃描產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，三維技術(shù)日新月異，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)不斷涌現(xiàn)不同的品牌和各式各樣類(lèi)型的光學(xué)三維掃描儀產(chǎn)品。根據(jù)應(yīng)用途徑和需求的不同，產(chǎn)品類(lèi)型按照拍攝方式大概可以為手持式、拍照式、桌面式三維掃描儀；按照專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域可以分為彩色三維掃描儀、人體三維掃描儀等等。激光三維掃描儀精度高、性能好，在交通事故處理可以廣泛應(yīng)用，本文以FAROS70三維掃描儀為例（圖2-5），主要參數(shù)如表2-1。圖2-5FAROS70三維掃描儀表2-1FAROS70掃描儀參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)尺寸230X183X103mm重量4.2kg掃描方式脈沖式掃描范圍70m，150m，350m測(cè)量速度976000點(diǎn)/秒測(cè)距精度1mm測(cè)角精度19角秒測(cè)量角度水平(H)360°、垂直(V)300°系統(tǒng)功耗15W(待機(jī)時(shí))，25W(掃描時(shí))，80W（充電時(shí)）集成型彩色攝像機(jī)分辨率高達(dá)165M像素2.3三維掃描儀技術(shù)原理其主要利用的是激光測(cè)距系統(tǒng)，設(shè)備和測(cè)量對(duì)象之間的距離是根據(jù)激光設(shè)備發(fā)射的激光通過(guò)旋轉(zhuǎn)棱鏡傳輸?shù)綔y(cè)量對(duì)象并由測(cè)量對(duì)象反射回設(shè)備所需的時(shí)間來(lái)計(jì)算的。激光掃描裝置還從激光發(fā)射器中發(fā)射激光脈沖，直指測(cè)量對(duì)象，引起測(cè)量對(duì)象表面的漫反射，激光信號(hào)沿著大致相同的路徑返回，由集成在掃描設(shè)備中的接收器接收。三維掃描設(shè)備的掃描范圍廣，在豎直方向可以覆蓋300°的測(cè)量范圍，在水平方向可以覆蓋360°的測(cè)量范圍（如圖2-2）。當(dāng)三維掃描設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，設(shè)備將連續(xù)檢測(cè)不同點(diǎn)的反射相位差。同時(shí)，設(shè)備將不斷地計(jì)算出目標(biāo)對(duì)象與掃描儀之間的距離，三維掃描儀則檢測(cè)并且記錄離散信號(hào)的水平和垂直角度值進(jìn)而可以得到目標(biāo)點(diǎn)的三維坐標(biāo)（如圖2-3）。圖2-2垂直及水平掃描范圍圖2-3掃描儀坐標(biāo)系統(tǒng)2.4三維激光掃描儀的基本操作三維激光掃描儀的操作方法簡(jiǎn)便，但一定要規(guī)范操作，才能保障數(shù)據(jù)收集的精準(zhǔn)性。在進(jìn)行掃描工作之前，必須檢查電池電量以及檢查存儲(chǔ)卡的剩余容量，避免掃描中斷。同時(shí)，必須檢查設(shè)備配件是否攜帶齊全，避免無(wú)法正常掃描。具體的使用操作（圖2-4）關(guān)闖,馮浩,衡威威,等.地面三維激光掃描在交通事故勘查及重建中的應(yīng)用進(jìn)展[J].刑事技術(shù),2022,47(01):76-82.：判斷環(huán)境條件—外業(yè)數(shù)據(jù)采集—內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集—分析數(shù)據(jù)。關(guān)闖,馮浩,衡威威,等.地面三維激光掃描在交通事故勘查及重建中的應(yīng)用進(jìn)展[J].刑事技術(shù),2022,47(01):76-82.圖2-4地面三維激光掃描儀的操作流程開(kāi)始掃描前先判斷環(huán)境，根據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)選擇攝位點(diǎn)（掃描儀的位置），一般情況下，要得到三維空間模型需要選擇多個(gè)攝位點(diǎn)，收集到的數(shù)據(jù)才可以完全覆蓋整個(gè)事故現(xiàn)場(chǎng)。多個(gè)攝位點(diǎn)一般選擇3~4個(gè)位置。選擇好攝位點(diǎn)后，確定掃描范圍，根據(jù)三腳架上的水平儀架設(shè)好設(shè)備，開(kāi)機(jī)根據(jù)環(huán)境合理設(shè)置參數(shù)，首先需要命名文件夾，方便后期數(shù)據(jù)文件的查找，接著根據(jù)事故性質(zhì)選擇掃描質(zhì)量、掃描分辨率和掃描的距離，點(diǎn)擊錄制開(kāi)啟掃描任務(wù)。2.53D掃描技術(shù)數(shù)據(jù)處理流程三維掃描儀掃描事故現(xiàn)場(chǎng)情景后得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)，得到的圖像可以在掃描設(shè)備上預(yù)覽效果，如果某一視角的圖像受到干擾，需要重新掃描該攝站的數(shù)據(jù)。通過(guò)掃描得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)需要通過(guò)SENCE軟件進(jìn)一步處理，因?yàn)槭鹿尸F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較復(fù)雜，難免受到路人、樹(shù)木等物體的影響，所以首先需要對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)降噪。其次，由于掃描得到的數(shù)據(jù)范圍較廣，數(shù)據(jù)較大，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行精簡(jiǎn)，截取所需的數(shù)據(jù)圖像。另外，由于多個(gè)攝站收集到的數(shù)據(jù)是孤立的，因此要通過(guò)標(biāo)靶球或者標(biāo)靶紙來(lái)整合數(shù)據(jù)，即將多個(gè)二維平面的數(shù)據(jù)拼接成為一個(gè)三維立體模型，形成一個(gè)精細(xì)、可測(cè)量、有坐標(biāo)的空間立體現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景，真實(shí)、客觀的反應(yīng)場(chǎng)景中各組成部分之間的關(guān)系。最后，根據(jù)需求將處理后的數(shù)量進(jìn)行測(cè)量，實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)重建，文理映射。三維激光掃描儀采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)具有高密集、連續(xù)的特點(diǎn)。由于這些點(diǎn)云數(shù)據(jù)量巨大，需要對(duì)其進(jìn)行有效處理才能得到較好結(jié)果。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，三維掃描技術(shù)數(shù)據(jù)處理流程如圖2-7。FAROFocus3DFAROFocus3D圖2-7三維激光掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)大致處理流程2.6本章小結(jié)本章節(jié)基于三維激光掃描儀的系統(tǒng)原理、指標(biāo)性能、組成部分、基本操作進(jìn)行綜述，并簡(jiǎn)單介紹三維激光掃描采集數(shù)據(jù)特點(diǎn)和3D掃描技術(shù)數(shù)據(jù)處理流程。因此，對(duì)三維掃描設(shè)備有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，并了解了三維掃描設(shè)備的使用，清楚地知道3D掃描技術(shù)的工作原理，為接下來(lái)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)?zāi)M工作打下基礎(chǔ)。

第三章3D掃描技術(shù)在交通事故現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查應(yīng)用研究3.1模擬轎車(chē)碾壓行人交通事故現(xiàn)場(chǎng)情景開(kāi)展實(shí)驗(yàn)?zāi)M：選取一段路面標(biāo)線，道路結(jié)果完整的道路開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，真實(shí)模擬轎車(chē)碾壓行人場(chǎng)景，碰撞結(jié)束后，運(yùn)用3D掃描設(shè)備（FAROS70激光掃描儀）開(kāi)展事故現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)，收集記錄碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)的情況，包括：碰撞后轎車(chē)、行人的位置、車(chē)輛散落物的位置、道路刮蹭痕跡、事故現(xiàn)場(chǎng)周邊的環(huán)境情況等狀況。進(jìn)而研究3D掃描技術(shù)在轎車(chē)碾壓行人交通事故中的應(yīng)用情況及效果。模擬事故場(chǎng)景：轎車(chē)-行人在道路交叉路口發(fā)生碰撞事故的原因是，行人不遵守交通規(guī)則私自橫穿馬路，與正在行駛的轎車(chē)發(fā)生碰撞，行人不遵守交通規(guī)則、車(chē)輛車(chē)速過(guò)快、駕駛?cè)俗⒁饬Σ粔蚣校菍?dǎo)致事故發(fā)生的關(guān)鍵。事故碰撞情況：事故是轎車(chē)、行人引起的雙方事故，轎車(chē)前保險(xiǎn)桿凹陷，行人卷入車(chē)底。由于發(fā)生了交通事故，造成了該路段交通堵塞。3.2事故現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集3.2.13D掃描儀數(shù)據(jù)采集流程（1）巡視事故現(xiàn)場(chǎng)到達(dá)交通事故現(xiàn)場(chǎng)，首先應(yīng)該巡視檢查現(xiàn)場(chǎng)，查看人員傷亡情況，判斷事故影響程度，預(yù)防發(fā)生二次事故；迅速了解事故周邊環(huán)境，判明事故現(xiàn)場(chǎng)的位置、方向；根據(jù)事故的嚴(yán)重程度，對(duì)于輕微刮蹭事故通常采用拍照記錄即可。但對(duì)需要詳盡記錄數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)，可以使用3D掃描儀進(jìn)行掃描收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。在決定使用3D掃描儀后，巡視現(xiàn)場(chǎng)確定好掃描范圍，讓收集得到的事故現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確、全面。（2）劃定現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)區(qū)域保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)是事故調(diào)查的前提和必要條件。到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)后，迅速設(shè)置警戒線，驅(qū)散現(xiàn)場(chǎng)人員，避免無(wú)關(guān)人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，破壞原始現(xiàn)場(chǎng)；劃定警戒隔離區(qū)，保護(hù)事故現(xiàn)場(chǎng)；設(shè)置警示標(biāo)志，避免發(fā)生二次事故。為有序開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)、收集物證和分析鑒定事故創(chuàng)造有利條件。（3）確定掃描范圍和選取攝影站位確定掃描范圍：通常情況下，掃描范圍是根據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)涉及的范圍和事故嚴(yán)重程度來(lái)決定。雖然FAROS70激光掃描儀可以測(cè)量距離可達(dá)350米的物體，但在這個(gè)距離上，這些物體的分辨率非常有限。對(duì)于中等大小的物體識(shí)別和基本的道路橫截面測(cè)量，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)更合理的最大距離是50米左右。如果在事故現(xiàn)場(chǎng)使用激光掃描系統(tǒng)來(lái)測(cè)量碎片和輪胎痕跡等，則掃描位置之間的距離在20到30米之間已被發(fā)現(xiàn)是有效的。因此，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)事故場(chǎng)景中的關(guān)鍵區(qū)域（和證據(jù)）的詳細(xì)覆蓋，可能需要進(jìn)行多次激光掃描。選取攝影站位：通常采用多攝站掃描，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形分布特征、采用密度等因素，選擇2-4個(gè)攝站，并且站點(diǎn)之間要有重疊區(qū)，一般不小于20%，才能完整、詳盡的記錄現(xiàn)場(chǎng)，有利于構(gòu)建三維空間模型。攝站的布設(shè)需要注意避開(kāi)掃描盲區(qū)，同時(shí)要避免行人、車(chē)輛等物體對(duì)攝站周邊的交通環(huán)境的干擾，并且盡量減少攝站的數(shù)量，減少數(shù)據(jù)拼接誤差。故本次實(shí)驗(yàn)選取的攝影站位如圖3-3。點(diǎn)位3點(diǎn)位2點(diǎn)位1點(diǎn)位4點(diǎn)位3點(diǎn)位2點(diǎn)位1點(diǎn)位4圖3-3掃描點(diǎn)位示意圖（4）現(xiàn)場(chǎng)擺放標(biāo)識(shí)物3D掃描儀通常是基于標(biāo)識(shí)物對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接。標(biāo)識(shí)物充當(dāng)參照物，在拼接數(shù)據(jù)中起到關(guān)鍵作用。多個(gè)攝站分別收集到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過(guò)標(biāo)識(shí)物拼接成三維空間的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。標(biāo)識(shí)物一般采用標(biāo)靶球和標(biāo)靶紙（一般為A4紙）。對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行掃描時(shí)，標(biāo)識(shí)物的擺放及大小都會(huì)影響點(diǎn)云數(shù)據(jù)的拼接精度和點(diǎn)云數(shù)據(jù)的完整性。標(biāo)識(shí)物的布置要注意幾點(diǎn)：一是在掃描過(guò)程中要保持標(biāo)識(shí)物不被其他物體所遮擋；二是標(biāo)識(shí)物的種類(lèi)和標(biāo)識(shí)物的大小要根據(jù)點(diǎn)云的精度、碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)、掃描對(duì)象來(lái)選??；三是標(biāo)靶物數(shù)量不宜過(guò)多，標(biāo)靶物不能擺放在的同一水平面上，同時(shí)保證掃描設(shè)備和掃描目標(biāo)對(duì)象之間有不相同的間隔距離，標(biāo)靶物之間的擺放應(yīng)當(dāng)形成多邊形。本文實(shí)驗(yàn)采用標(biāo)靶球進(jìn)行標(biāo)識(shí)，標(biāo)靶球放置位置如圖3-4。圖3-4靶球放置點(diǎn)（5）設(shè)置掃描儀參數(shù)、開(kāi)始掃描FAROS70激光掃描儀主要參數(shù)如表3-1，掃描前要合理設(shè)置參數(shù)，分辨率越高，記錄的畫(huà)面就更加清晰，但畫(huà)面文件不易處理；質(zhì)量越高，點(diǎn)云圖像的噪點(diǎn)就越少；同時(shí)，質(zhì)量越高，其點(diǎn)云圖像的完整度和清晰度就越高，但相對(duì)的掃描時(shí)間就越長(zhǎng)。故在現(xiàn)實(shí)中的參數(shù)設(shè)置要根據(jù)實(shí)際需求，合理設(shè)置。本次模擬實(shí)驗(yàn)中掃描的設(shè)置參數(shù)如表3-2。表3-1FAROS70主要參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)分辨率1/1、1/2、1/4、1/5、1/8、1/10、1/16、1/20、1/32質(zhì)量1x、2x、3x、4x、6x、8x距離室內(nèi)20米、室外20米、室內(nèi)50米、室外50米輻射范圍水平范圍0~360、垂直范圍0~300其他傾角儀、羅盤(pán)、高度計(jì)、GPS表3-2模擬實(shí)驗(yàn)中所用設(shè)備的設(shè)置參數(shù)項(xiàng)目設(shè)置項(xiàng)目設(shè)置分辨率1/4傾角儀Open質(zhì)量4x羅盤(pán)Open距離室外20米高度計(jì)Open水平輻射范圍0~360GPSOpen垂直輻射范圍-60~90彩色采集設(shè)置Close（6）檢查掃描視圖、結(jié)束掃描預(yù)覽每個(gè)攝站所掃描的圖像，檢查圖像有無(wú)遮擋、有無(wú)障礙、有無(wú)行人及物體造成的影響，檢查圖像是否完整掃描事故現(xiàn)場(chǎng)范圍、圖像是否清晰，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，初步判斷圖像是否有盲區(qū)和記錄誤差，對(duì)無(wú)效異常的圖像需要重新掃描。本次模擬事故的預(yù)覽圖（7）清理事故現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)結(jié)束后，初步確定事故性質(zhì)，對(duì)屬于交通事故的，按照規(guī)定及時(shí)取證調(diào)查；及時(shí)組織人員清理事故現(xiàn)場(chǎng)，拖離涉事車(chē)輛至不妨礙交通的位置或者停車(chē)場(chǎng)內(nèi)，對(duì)無(wú)法拖離的車(chē)輛設(shè)置警示標(biāo)志；維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)交通秩序，疏導(dǎo)車(chē)輛通行，盡快恢復(fù)交通正常通行。同時(shí)，尋找目擊證人詢(xún)問(wèn)事故經(jīng)過(guò)；監(jiān)護(hù)肇事人員，通知其到相關(guān)地點(diǎn)開(kāi)展事故調(diào)查。3.3事故現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)處理（1）數(shù)據(jù)讀取取出3D掃描儀器的SD卡，通過(guò)SD卡讀取器連接到計(jì)算機(jī)，并且將與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的是事故現(xiàn)場(chǎng)掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入Scene軟件。（2）檢查視圖打開(kāi)Scene軟件，通過(guò)點(diǎn)擊“快速視圖”，觀察每個(gè)攝站收集到的圖像數(shù)據(jù)，由于收集的數(shù)據(jù)范圍較廣，只需截取事故位置范圍即可如圖3-5、圖3-6、圖3-7、圖3-8。圖3-5現(xiàn)場(chǎng)掃描預(yù)覽圖（攝站1）圖3-6現(xiàn)場(chǎng)掃描預(yù)覽圖（攝站2）圖3-7現(xiàn)場(chǎng)掃描預(yù)覽圖（攝站3）圖3-8現(xiàn)場(chǎng)掃描預(yù)覽圖（攝站4）（3）標(biāo)記圖像靶球每個(gè)透視圖的圖像都需要標(biāo)記以提高精度。通過(guò)搜索對(duì)象，可以自動(dòng)識(shí)別靶球（圖3-9）。識(shí)別所有靶球后，有必要檢查已識(shí)別的靶球，并移除周?chē)矬w錯(cuò)誤識(shí)別的標(biāo)靶球。無(wú)法識(shí)別的目標(biāo)球必須手動(dòng)標(biāo)記。標(biāo)靶球標(biāo)記是影響將多個(gè)透視數(shù)據(jù)組合成三維空間數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。圖3-9自動(dòng)標(biāo)記靶球示意圖（4）設(shè)置標(biāo)靶球半徑，拼接數(shù)據(jù)，得到三維圖像通過(guò)輸入標(biāo)靶球的半徑，可以提高拼接的精度。本實(shí)驗(yàn)中放置的標(biāo)靶球半徑為0.0725m（如圖3-10所示）。通常，基于研究領(lǐng)域的數(shù)據(jù)拼接用于將從多個(gè)攝像機(jī)站獲得的數(shù)據(jù)組裝成三維空間數(shù)據(jù)。獲得了事故現(xiàn)場(chǎng)的初步三維圖像。通過(guò)定位事故現(xiàn)場(chǎng)并放大圖像，可以詳細(xì)觀察事故現(xiàn)場(chǎng)周?chē)沫h(huán)境。具體數(shù)據(jù)可使用相應(yīng)的測(cè)量工具獲得（如圖3-12所示）。。圖3-10設(shè)置靶球半徑圖3-11事故地點(diǎn)定位圖（5）數(shù)據(jù)裁剪通過(guò)3D掃描獲得的數(shù)據(jù)圖像具有廣泛的范圍。實(shí)際上，為了獲得詳細(xì)數(shù)據(jù)，在事故現(xiàn)場(chǎng)劃定車(chē)輛范圍內(nèi)的幾個(gè)關(guān)鍵位置就足夠了。裁剪獲得的3D圖像并捕獲事故現(xiàn)場(chǎng)周?chē)沫h(huán)境碎片，不僅可以消除樹(shù)木、路燈和行人等干擾障礙物，還可以更清楚地觀察事故現(xiàn)場(chǎng)的細(xì)節(jié)。（如圖3-12）。圖3-12數(shù)據(jù)圖像裁剪圖（6）數(shù)據(jù)降噪在掃描過(guò)程中，噪聲的存在是由于事故現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜環(huán)境、天氣條件、行人、樹(shù)木、路燈等物體以及分析物體本身的性質(zhì)，所有這些都對(duì)掃描儀獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)產(chǎn)生重大影響。噪聲很難避免，但在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中可以通過(guò)技術(shù)手段從聲點(diǎn)云中去除。數(shù)據(jù)去噪是數(shù)據(jù)預(yù)處理的重要過(guò)程之一，在此過(guò)程中，必須選擇合適的角度，以便更快、更準(zhǔn)確地消除噪聲。在預(yù)處理數(shù)字化數(shù)據(jù)之前，必須首先對(duì)數(shù)字化數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪。在去噪和掃描之后，圖像可以變得更精細(xì)、更清晰，從而更容易觀察事故現(xiàn)場(chǎng)并獲得后續(xù)測(cè)量。（如圖3-13）。圖3-13數(shù)據(jù)圖像降噪效果圖（7）數(shù)據(jù)測(cè)量傳統(tǒng)的交通事故調(diào)查方法，如手動(dòng)攝影、書(shū)面記錄和卷尺測(cè)量，不僅耗時(shí)且容易丟失測(cè)量數(shù)據(jù)，而且存在一些誤差。使用三維數(shù)據(jù)圖像，可以快速準(zhǔn)確地提取事故調(diào)查和取證所需的數(shù)據(jù)（如圖3至圖14所示），如車(chē)輛長(zhǎng)度、道路劃痕、道路寬度、車(chē)輛碰撞距離等。（表3-3）。圖3-14事故現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)測(cè)量圖表3-3事故現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)表項(xiàng)目SCENE軟件處理得到數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)人工測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)量誤差設(shè)計(jì)車(chē)速40km/h40km/h車(chē)道數(shù)單車(chē)道單車(chē)道車(chē)道寬5.02m5.00m20mm轎車(chē)長(zhǎng)度4.34m4.35m10mm行人長(zhǎng)度2.02m2.00m20mm3.4重建事故3D形態(tài)在復(fù)雜的道路事故場(chǎng)景中使用激光掃描技術(shù)的最大好處可能是提高數(shù)據(jù)采集速度和減少道路關(guān)閉時(shí)間，從而降低經(jīng)濟(jì)和旅行公眾的道路事故成本。然而，在現(xiàn)場(chǎng)有效使用激光掃描設(shè)備的關(guān)鍵是了解3D掃描技術(shù)如何記錄和分析數(shù)據(jù)。本文探討了如何使用FAROS70激光掃描儀和場(chǎng)景軟件調(diào)查事故現(xiàn)場(chǎng)，然后使用掃描數(shù)據(jù)在3DStudioMax中創(chuàng)建3D建模環(huán)境。這不僅允許從任何位置可視化模型，以顯示目擊者和閉路電視攝像機(jī)的視角，還可以清楚地顯示人員和車(chē)輛的不同運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景之間的關(guān)系，從而獲得事故場(chǎng)景的直觀3D圖像（圖3-15和3-16）。同時(shí)，使用SCENE軟件，通過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理生成事故現(xiàn)場(chǎng)概覽（圖3-17）在進(jìn)一步獲取事故現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)方面發(fā)揮了重要作用。此外，在車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模擬的背景下，F(xiàn)AROS70的數(shù)字化數(shù)據(jù)可用于使用基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的3D重建技術(shù)創(chuàng)建涉及行人被汽車(chē)撞倒的事故的3D表面。通過(guò)在模型構(gòu)建過(guò)程中比較原始掃描數(shù)據(jù)的位置，通過(guò)在整個(gè)模型構(gòu)建過(guò)程中持續(xù)進(jìn)行精確檢查，便于測(cè)量事故現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)事故現(xiàn)場(chǎng)的可視化。圖3-15碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)的3D圖圖3-16碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)的3D圖圖3-17事故現(xiàn)場(chǎng)總覽圖3.5本章小結(jié)該模擬實(shí)驗(yàn)基于3D掃描技術(shù)在交通事故現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始于檢查員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查，包括劃定警戒線、檢查現(xiàn)場(chǎng)情況、確定掃描范圍、設(shè)置掃描儀、掃描和收集汽車(chē)碾壓行人事故數(shù)據(jù)，以及一系列取代現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)調(diào)查的操作。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和后處理，SCENE軟件可以通過(guò)簡(jiǎn)單的操作自動(dòng)生成數(shù)據(jù)分析過(guò)程，生成現(xiàn)場(chǎng)事故的直觀、全面和詳細(xì)的3D圖像。與傳統(tǒng)的手動(dòng)檢測(cè)相比，該工藝減少了手動(dòng)測(cè)量誤差，縮短了道路關(guān)閉時(shí)間，有利于未來(lái)提取和觀察事故現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)景細(xì)節(jié)，并提高了事故現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)效率。從交通事故現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的角度來(lái)看，3D掃描技術(shù)能夠快速測(cè)量大量空間數(shù)據(jù)，從而能夠捕獲大型道路和環(huán)境表面的詳細(xì)幾何形狀，包括道路、路緣、角落、建筑物、街道家具和植被，并為構(gòu)建道路和環(huán)境面的詳細(xì)模型提供基礎(chǔ)。3D掃描技術(shù)的使用可以真實(shí)地恢復(fù)事故現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，為分析事故原因和確定事故責(zé)任提供科學(xué)參考基礎(chǔ)，并為道路系統(tǒng)的安全預(yù)防和風(fēng)險(xiǎn)解決提供重要幫助。第四章總結(jié)與展望4.1總結(jié)由于轎車(chē)碾壓行人的道路事故數(shù)在所有道路事故中的比例正在增加，因此需要探索更加便捷的記錄方法，以及時(shí)疏通事故路段的交通。同時(shí)，隨著人們對(duì)國(guó)內(nèi)和國(guó)際探索道路交通安全的興趣日益濃厚，越來(lái)越多的技術(shù)被應(yīng)用于交通事故勘驗(yàn)之中，各種測(cè)量技術(shù)也橫空出世，其中3D掃描技術(shù)具有很大應(yīng)用性。本文通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了三維掃描技術(shù)在轎車(chē)碾壓行人事故勘驗(yàn)中的使用極具可行性，不僅可以讓現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間的大大減少，而且導(dǎo)致交通中斷時(shí)間的縮短。事故現(xiàn)場(chǎng)的永久三維視覺(jué)詳細(xì)記錄是三維激光掃描的顯著優(yōu)勢(shì)。三維激光掃描技術(shù)在收集數(shù)據(jù)中體現(xiàn)了高效率、高精度、高安全性，彰顯記錄數(shù)據(jù)能力，通過(guò)對(duì)收集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以輕松地獲得不同信息。將其運(yùn)用于交通勘驗(yàn)領(lǐng)域，又可以獲取詳細(xì)交通數(shù)據(jù)，通過(guò)進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析，其所得信息可用于交通事故處理、交通事故預(yù)防以及交通事故重建等等。此外，在對(duì)轎車(chē)碾壓行人道路事故的許多實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)證明，三維激光掃描能夠在白天和黑暗中可靠地工作，并且能夠在潮濕的環(huán)境中正常測(cè)量路面上的信息。另一方面，三維激光掃描數(shù)據(jù)可以通過(guò)密集的三維網(wǎng)格的形式用來(lái)生成詳細(xì)的路面模型。這些表面可以用于復(fù)雜的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模擬，其中路面的精確幾何形狀是重要的模擬。激光掃描系統(tǒng)還允許在其他方法難以或不切實(shí)測(cè)量的地點(diǎn)捕獲詳細(xì)的幾何數(shù)據(jù)。因此，3D掃描技術(shù)是能夠滿(mǎn)足轎車(chē)碾壓行人事故現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)需求，甚至比傳統(tǒng)的勘驗(yàn)方法更顯優(yōu)勢(shì)。4.2展望3D掃描技術(shù)越來(lái)越多地被公安機(jī)關(guān)用于犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)和事故現(xiàn)場(chǎng)記錄。隨著3D激光掃描應(yīng)用領(lǐng)域的迅速擴(kuò)大，在這種情況下，三維掃描技術(shù)日益提升，3D掃描儀的類(lèi)型也逐漸增多，三維掃描記錄正在被越來(lái)越多地被使用。這些掃描技術(shù)能夠提供比傳統(tǒng)記錄更加完整和詳細(xì)的文檔。將三維掃描技術(shù)應(yīng)用于轎車(chē)碾壓行人事故，可以及時(shí)地采集事故現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和的幾何信息，全面細(xì)致得到事故現(xiàn)場(chǎng)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可以很大程度地減少傳統(tǒng)測(cè)量工作量，所得數(shù)據(jù)也比傳統(tǒng)測(cè)量的精準(zhǔn)度要高，實(shí)用性強(qiáng)。對(duì)所得點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行3D建模，可以記錄并管理事故現(xiàn)場(chǎng)信息，為事故數(shù)據(jù)的留檔及復(fù)查保存了最原始的數(shù)據(jù)。所得的事故現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，導(dǎo)入SCENE