犯罪现场数分钟完成鞋印三维记录，无需物理接触

3D扫描仪

Artec Space Spider

挑战：对比便携式三维扫描仪和摄影测量技术记录土壤和沙地鞋印时的准确性，同时，探讨三维扫描是否可以代替传统鞋印铸模法，用于犯罪现场。

解决方案：Artec Space Spider, Artec Studio

效果：不到一分钟，Artec Space Spider就在犯罪现场完成了立体鞋印的记录，精度水平超过摄影测量法。和鞋印铸模法不同，这些3D“数字铸模”牢不可破，便于运输与储存，多年后依然可以使用。

为何选择Artec 3D？现在，鞋印能以亚毫米级彩色3D形式被保存下来，无需再使用脏乱、复杂、漫长（24-48小时干燥时间）的铸模流程了。有了Space Spider，非专业人士也能顺利采集鞋印，还能在现场与其他法证团队分享扫描结果。

除了DNA，指纹和鞋印是另外两种可以锁定嫌疑人的常见证据。但由于犯罪剧和犯罪调查纪录片热度上升，很多犯罪分子变得越发狡猾，他们戴上面具遮挡面部，还戴上手套避免留下指纹。

但很少有犯罪分子会想要掩盖自己的鞋印。因此，犯罪现场几乎满是鞋印，可以用来锁定犯罪嫌疑人。

如果记录、采集得当，这类证据可以提供除嫌疑人身份之外的海量细节，还有可能重建部分犯罪过程：鞋子的类型、牌子、尺寸和具体型号，现场的嫌疑人数量，他们进出这片区域的路径，甚至还能推测出事件发生的顺序。

从采集到对比

鞋印采集完后，无论是否完整，都可以通过可搜索的数据库，如SICAR、国家鞋履参考数据库（NFRC）、EverASM和SoleMate FPX，和几千双鞋进行对比。

找到匹配的鞋子后，调查人员就能看到鞋子的全部品类特征，也就是商标、设计、鞋底图案这些生产制造留下的特征。

另一方面，还有一些“个性化”或“随机”特征，不会在上述数据库中发现，因为这类特征都是长期磨损或意外改变造成的。这些特征让每一只鞋都与众不同。

这些特征包括刮痕、划痕、切口、洞、擦伤、小石子，还有卡在鞋底纹路中的其他东西。这些特征对于锁定犯罪现场的嫌疑人来说，十分关键，因为在犯罪现场出现有一处或多处相同随机特征的鞋印的概率小得惊人。

法证专家正在对比鞋印照片和鞋子

根据联邦调查局的数据，一只美制鞋码8.5的鞋子外底表面积约为16000平方毫米。如果鞋子上有一个一毫米的随机特征，无论是切口、石子还是刮痕，在另一只鞋的同一位置出现的概率只有16000分之一。

这还没有考虑到鞋的尺寸和鞋底设计，以及随机特征的朝向、形状和大小。

如果说两只鞋在同一位置有两三处相同的随机特征，那么这种概率又急剧下降：两处特征相同的概率是127992000分之一，三处特征相同的概率小到只有6830亿分之一。

通过鞋印锁定鞋与嫌疑人

为了解这些鞋印是如何用于实际犯罪调查的，我们假设鞋履调查员通过可搜索数据库，确定一个杀人嫌犯当时穿着一双15码的耐克Air Jordan XXXVI。

调查员可以缩小搜索范围，搜寻鞋主，但只有通过随机特征，找到和犯罪现场鞋印吻合的鞋，才算确定了嫌疑人身份，这类随机特征就好比鞋子的“指纹”。

不幸的是，尽管鞋印对调查而言很重要，但鞋印是犯罪现场附近最脆弱的证据。所以，必须立即记录采集，特别是如果它们暴露在外，容易受自然因素的影响，更不用说容易被路人和急救人员污染。

法证摄影与铸模：传统记录和采集方法

多年来，拍摄高质量彩色照片记录鞋印的方式如今已进一步优化：相机必须小心翼翼地放在三脚架上，胶片与鞋印平行，好让每张照片和鞋印底部的比例尺完全一致。

在证据采集阶段，坚硬、平坦表面留下的平面鞋印，无论潜在还是显化，都需要用静电、胶粘剂或明胶才能提取。

待法证记录的平面鞋印

在沙子或土壤等柔软、不均匀质地中形成的立体鞋印，由于深度原因，需要用硅或石膏基的铸模方案，例如牙科人造石，几十年来一直是首选材料。

鞋印证据铸造方式的挣扎

铸模方式的一个明显弊端就是这是一个需要大量接触且具破坏性的过程，也就是说，他们只有一次机会，一旦鞋印遭到破坏，就不能再作为证据使用了。

铸造材料一旦混合完成，就必须按合理的速度均匀倒入模具中。否则，倾倒的冲击力在铸模还没变硬前，就会轻易破坏模具。成功与否，很大程度上，取决于犯罪现场技术人员的能力。

还有其他可能出现的问题，包括混合比例不对，或者混合材料中混入空气，从调查角度而言，这都可能导致最后铸件无效，因为最后的硬化铸件可能出现缝隙。

这种方式还有一个弊端，就是铸模材料可能粘上石子、石头、泥土、草、树枝等碎片，并最终成为铸件的一部分。但是，在取出这些异物前，必须先等材料硬化，否则，铸模会遭到严重破坏。

犯罪现场制作的立体鞋印铸模（牙科人造石）

在犯罪现场，铸模固化时间需要45分钟到1小时。然后才能安全地将其运走并储存起来，再过24-48小时，才能完全硬化，然后根据需要清理碎片。

如果需要在雪地里采集立体鞋印，就需要采取另一套方法，因为石膏基铸模干燥的同时会释放热量，足以融化雪。

为防止这种情况的发生，可以将Snow Print Wax®这种雪蜡喷涂在雪地中的鞋印上，但同时，又不能喷涂太近或太多，否则都有可能让原始图案变形。喷雾干燥后，就能把铸模材料小心翼翼地倒到鞋印上。

雪地中的鞋印

只有当铸模完全干燥后，才能处理并用于调查。铸模将作为证据使用，无论是近期的审判还是未来重审，因此还需考虑铸模庞大的尺寸和重量，特别是掉落或处理不当，铸模很容易破碎。

三维扫描——轻松简单、非破坏性证据采集

一个多世纪前，法证学之父Edmond Locard曾表示“任何接触都会留下痕迹”，可能他也暗指证据采集的方式，这种方式即便不会完全摧毁证据，也会多少造成一些改变。

如今，越来越多的执法部门和调查人员开始采用三维扫描仪来完成证据的记录和采集，包括鞋印。从本质来看，三维扫描仪无需接触，无破坏力，使之成为扫描任务的理想之选。扫描过程轻松安全，没有任何损害证据的风险。

不同于过去，铸模干燥需要等上几个小时，现在扫描仪制成的3D模型可以在采集后几分钟内立刻在犯罪现场呈现出来，还能和其他地点、城市、省份等地的调查人员、技术人员与机构共享。

有些三维扫描仪还能用于雪地鞋印的采集，请看下方埃太科金牌授权合作商Patrick Thorn提供的两张截图。这是Artec Leo在英格兰雪地扫描靴子鞋印一分钟后的效果。

Artec Studio截图：Leo扫描的雪地鞋印。供图：Patrick Thorn

如前所述，即便在铸模过程中喷涂特殊喷雾避免损坏，许多法证团队很难在调查现场获得这些工具，或者实在没有时间等上24-48小时。

Artec Studio截图：Leo扫描的雪地鞋印（带纹理）。供图：Patrick Thorn

衡量证据：对比三维扫描与摄影测量、铸模法

最近，有一项研究深入探讨了是否可以用三维扫描来代替铸造鞋印法，同时，对比了扫描效果同现代数字摄影测量法的效果。

这项名为“使用便携式三维扫描技术恢复鞋印证据”的研究由安大略理工大学法证科学研究员/学生Julia Harvey负责，这是她的学士荣誉研究论文，以攻读法证科学教育项目认证委员会（FEPAC）认证的法证学士学位。

Harvey与ai2-3D Forensics专业工程师Eugene Liscio、安大略理工大学博士Theresa Stotesbury、当地警局合作，完成了她的研究目标。这项研究离不开一款手持式专业三维扫描仪Artec Space Spider，多年来，和Artec Studio软件一道，受到法医、古生物学、医学等诸多领域的青睐。