基于数字化现场重构的交通伤机制研究

The uncertainty of the accident scene information has always been the bottleneck which affects the simulation result stability in the process of analyzing traffic injury mechanism. Based on preliminary traffic injury biomechanism researches and the established human injury models, the present project focuses on reconstructing the accident scene by using multiple digital technologies. 3D laser scanning technology is used in documentation and digitalization of the accident scene including the human bodies, vehicles, other case-involved objects, traces and road environment. While the human injuries and damage of the vehicles would be accurately reconstructed by using 3D surface scanning, photogrammetry, MSCT, MRI technologies and the related post-process software, such as VXelements, MIMICS, etc., and then integrated into the virtual accident scene, thus acquiring a highly intelligent, panoramic, 3D digital reconstruction of the accident scene-infinitely close to reality. Information gained in the all-in-one virtual reconstruction would be combined with the multi-body dynamic method and the finite element method to elaborate the complex injury mechanism and difference within the biomechanical characteristics of human structures. The project also aims to analyze human injury manners, injury mechanism and relationship of the occupants of the vehicle, etc. by comparison among the injuries/damages resulted from impact tests, real cases and digital simulations. Eventually, a novel model of accident injury mechanism analysis which consists of the combination of 3D laser/optical scanning, digital scene reconstruction, CT/MRI scan, digital modeling and impact test will be established to serve the court trial.

逆向求解交通伤机制研究的过程中，事发现场信息的不确定性是影响仿真结果稳定的瓶颈。本课题基于前期研究已建立的交通伤损伤模型，拟利用3D激光扫描精准捕获事故现场人、车、道路、痕迹等信息，重构具有高度智能化、无限逼近现实场景的全景三维数字化现场证据控制模型。其中人体损伤、车辆形变、现场痕迹等通过3D光学表面扫描、摄影测量法及MSCT/MRI等虚拟解剖技术获取真实图像并经VXelements、MIMICS等软件实现精细化构模。研究中将依托事故现场重构提供的信息数据，通过多技术融合的数字化仿真动态分析人体在复杂交通环境中的损伤机制（包括二次成伤）及生物力学特性，并基于真实交通事故案例，利用损伤撞击模型与数字化仿真模型对比验证的手段，求解鉴定实践中常涉及的交通行为方式、驾乘关系及损伤成因等问题。最终形成三维扫描、大场景重构、虚拟解剖、数字化构模与撞击试验相结合的交通伤机制研究的新模式，为案件审判服务。

利用数字化技术重构交通事故已成为法医学交通事故鉴定的新思路，但目前国内外仍未建立统一的秩序或方法，相关技术在进行法医学尸体检验和现场勘查中仍停留在探索阶段。研究过程中，项目组较为系统地应用无人机航拍、三维激光扫描技术和数字摄影测量法对现场信息进行三维重构，详细阐述了利用相关技术进行简单交通事故现场信息重建的方法和过程，对比分析各类技术在不同场景中的优势、不足及测量误差，并给出了不同方法在真实交通事故案件中的应用说明。通过研究，较为精准地获取了事故车辆形变、现场痕迹与道路环境等信息，将事故现场各类证据通过三维立体可视化重构以实现事故现场信息大数据的永久固定与保存。项目组对结构光学扫描和数字摄影测量法在尸体损伤和活体瘢痕测量的可靠性和准确性进行了综合评估，并结合MSCT、MRI等虚拟解剖技术获取真实的损伤形态特征图像信息，构建人体损伤形态完整模型。在完成现场三维重构和人体损伤数字化构模的基础上，项目组结合多刚体动力学法、有限元法等数字仿真方法，动态模拟交通事故涉案者在单车事故道路交通环境中的致伤方式、损伤形态学变化及人体应力、应变趋势，系统求解交通伤损伤机制，用以解决鉴定实践中的交通行为方式、驾乘关系等鉴定实践中的难点问题。研究结果表明，数字化现场证据重构在法医学案例实践中具有应用价值。人体损伤、车辆形变、现场痕迹的三维立体可视化重构，永久保留了案例资料信息，在案件发生争议时能够进行有效的溯源，完整固定并再现了交通事故现场大数据证据链间的相互关系，相较于传统方法是一种更加客观且可视化的法庭证据展现模式，有效地保障了交通伤数字化重构研究体系的严谨性、客观性、科学性和准确性。本项目成功解决了多起疑难复杂的交通事故案件鉴定，已出版专著1部，发表学术论文28篇，其中SCI论文11篇，国内外会议报告7人次，培养硕士研究生4人次。