Op een zondagochtend, eind september in 2003, vond in de Amercentrale nabij Geertruidenberg een drama plaats. De enorme steiger in de stoomketel van 47 meter hoog stortte in en sleurde de acht mensen die onderhoudswerk aan de ketel deden, mee in zijn val. Vijf van hen overleefden de val niet. Hoe kon dit gebeuren? Bij het onderzoek naar de oorzaak van de instorting liep het Expert Team Visualisatie en Reconstructie, of ETVR, tegen problemen aan, want hoe reconstrueer je zo'n complex bouwwerk op een zinvolle manier? Uiteindelijk kwam het team uit op Knex, de maquette van vier meter hoog staat nog steeds in Driebergen.
Dat moet makkelijker en innovatiever kunnen, dacht het ETVR. Het markeerde het begin van een zoektocht naar nieuwe digitale middelen. Het team is onderdeel van de Forensische Opsporing voor de Nederlandse politie. Het houdt zich bezig met het vastleggen en visualiseren van een plaats delict en het reconstrueren van misdrijven.
"Dat gaat tegenwoordig verder dan alleen foto's maken. We hebben een arsenaal aan instrumenten om visualisaties te maken", vertelt Alexander de Bruijn, Operationeel Expert Forensische Visualisatie van het ETVR. Zo worden tegenwoordig standaard 360-gradenopnames van een plaats delict gemaakt. Dat gebeurt met de LizardQ, een robotisch camerastatief met een Canon 5D Mark II. Het systeem kan de dslr snel roteren en kantelen, en bij stilstand telkens drie, vijf of zeven afbeeldingen schieten. In combinatie met een fisheyelens is zo binnen enkele minuten een 360°×180°-panorama-afbeelding in hdr van tot 500MB te schieten.
De panoramafoto's worden tot nu toe niet zozeer voor vr-weergave gemaakt, maar met een aparte viewer die het mogelijk maakt rond te kijken en in te zoomen. Zo kunnen politie en justitie een indruk van de plaats delict krijgen zonder dat ze daadwerkelijk op de plek hoeven te zijn. De Politie-eenheid Rotterdam, die de techniek in de praktijk inzet, heeft een busje met behulp waarvan de 360-gradenweergave zo'n twee uur na de opname gereed kan zijn.
"Je wil snel zoveel mogelijk details van de plaats delict vastleggen en daarbij zo min mogelijk verstoren", legt De Bruijn uit. "In een later stadium kan nieuwe informatie opduiken die maakt dat je opnieuw wilt kijken." Voor gedetailleerde 3d-visualisaties gebruikt het ETVR verschillende laserscanners.
Zo is er Faro Focus 3D. Deze scanner stuurt tot bijna een miljoen laserpulsjes per seconde en meet de faseverschuiving van het licht dat terugkeert na botsing met objecten en muren, om de afstand te berekenen. Het bereik van de Faro Focus 3D is 128 meter en de accuraatheid ligt op 3mm. De scanner kan binnen een tiental minuten een ruimte in kaart brengen.
Daarnaast werkt het ETVR met een laserscanner van Riegl die werkt op basis van time of flight. Het apparaat meet simpelweg de tijd die het duurt voordat het licht teruggekaatst is. Het nadeel is dat het veel langer duurt voordat een volledige scan is uitgevoerd, maar het voordeel is de toename in bereik. De tof-scanner van Riegl kan op afstanden tot 1,5 kilometer bruikbare scans maken met een accuratesse van 5mm. Om afstanden tot op honderdsten van millimeters te meten zet het team een Trimble S5 Total Station-afstandsmeter in.
De laserscans leveren een grote hoeveelheid punten op en het doorrekenen van alle punten neemt een halve dag in beslag. De resulterende puntenwolk kan gebruikt worden in 3d-software als AutoCad, 3D Studio Max of Maya om een driedimensionale afbeelding van de omgeving te maken. Omdat de scanners ook 360-gradenfoto's maken, zijn de visualisatie op basis van de puntenwolk en de panoramafoto te combineren.
"De koppeling van gegevens en het combineren van scans zijn voor ons heel belangrijk", zegt De Bruijn, die daarbij verwijst naar de mogelijkheid om onderlinge afstanden te verifiëren met de afstandsmeter. "We moeten kunnen garanderen dat de 3d-modellen kloppen. We hebben bijvoorbeeld geëxperimenteerd met Google Tango voor het scannen van omgevingen, maar dat bleek lang niet nauwkeurig genoeg te zijn." Het ETVR maakt wel gebruik van handscanners en heeft deze kortstondig proberen zelf te ontwikkelen, maar is daarvan afgestapt. "We gebruiken commerciële off-the-shelf-producten en passen die desnoods aan. De handscanners zijn van Mantis Vision, een Israëlisch bedrijf waar Google zijn techniek voor Tango vandaan heeft."
De scanners worden vooral gebruikt om ruimtes in panden in kaart te brengen, maar het team maakt ook 3d-visualisaties van hele gebouwen. Dat gebeurt met behulp van een DJI Inspire-drone. Die vliegt rond een gebouw en maakt van alle kanten foto's. Met behulp van de structure from motion-software AgiSoft Photoscan kan op basis van de foto's een getrouw 3d-model opgesteld worden van het gebouw. De algoritmes van dit soort software analyseren de beelden van tientallen tot honderden foto's om het materiaal vervolgens te stitchen tot een 3d-model. Bij de ontwikkeling hiervan heeft Microsoft Synth in het verleden een grote rol gespeeld. Het ETVR heeft de techniek onder andere ingezet bij reconstructies van het neergehaalde MH17-vliegtuig.
Voor de verdere uitwerking van de 3d-visualisaties gebruiken de elf teamleden van het ETVR het ontwikkelplatform Unity. "We zitten eraan te denken om over te stappen op Unreal", aldus De Bruijn. "Unity werkt met C# en wie dat beheerst, zal in eerste instantie niet aan ons denken als plek om te werken. Daarnaast zijn de ontwikkelingen met WebGL erg interessant. Dan heb je geen speciale software meer nodig voor de weergave, alles werkt dan in de browser." Dat zou het volgens de teamleden makkelijker maken om de 3d-modellen naar meer werknemers van de politie en justitie te brengen. Het ETVR wordt de ene week elke dag ingezet voor visualisaties, de andere slechts een keer. In ongeveer tien procent van de gevallen wordt om 3d-visualisaties gevraagd. "Telkens wordt de afweging gemaakt wat de meerwaarde is ten opzichte van de mogelijke extra verstoring van het plaats delict."
Voor de vr-weergave van de 3d-modellen heeft het team een HTC Vive en verscheidene Samsung GearVR-headsets. Maar wat is nu eigenlijk de meerwaarde van het gebruik van de vr-brillen ten opzichte van de 'platte' weergave op een scherm? Ten eerste kan het helpen bij het verifiëren van getuigenissen, vertelt De Bruijn. "Je kunt in de ruimte staan en controleren of het klopt wat verschillende betrokkenen claimen. Was het voorval wel zichtbaar vanuit een bepaalde hoek? Kon de verdachte wel echt ontsnappen via een route? Dat kun je zo heel direct controleren."
Het team werkt ook met een pak met bewegingsdetectie. Hiermee is te visualiseren hoe verdachten zich bewogen in de ruimte. "Beweert een verdachte dat het slachtoffer vier keer in zijn mes liep? Dan kunnen we controleren of dat wel echt mogelijk is op de manier zoals hij beweert." De Politie-eenheid Rotterdam zet de 3d-visualisaties in om bedrijfsongevallen te reconstrueren. "We werken veel samen met de VOA, de afdeling voor verkeersongevallenanalyse van de Nederlandse politie", zegt Karin Verweij van Forensische Opsporing in Rotterdam. "Door een verkeerssituatie in vr weer te geven kun je inzicht krijgen in wat een chauffeur heeft kunnen zien."
Voor objectieve bewijsvoering in een onderzoek is niet alleen de reconstructie, maar ook het visualiseren van de feiten belangrijk, iets waar vr bij kan helpen. Zo zijn de vr-brillen in te zetten bij rechtszaken. Momenteel loopt een zaak waarbij de rechter besloot dat een schouw bij de plaats van het delict achterwege kon blijven, omdat de 3d-weergave voldoende informatie biedt. Daarnaast geeft een vr-bril de rechter een veel directer beeld van wat plaatsgevonden kan hebben dan een platte weergave.
Het ETVR geeft als voorbeeld een auto die onder vuur is genomen. Bij de 3d-weergave zijn de schotbanen door de auto vanuit alle hoeken te zien. De rechter kan met een vr-bril op bij wijze van spreken vanaf de bestuurdersstoel ervaren hoe de kogels de deur binnendrongen. Het politieteam experimenteert met de HoloLens van Microsoft. Met deze bril voor augmented reality is die auto zelfs op de originele plaats delict te zetten.
Het voordeel van de HoloLens is volgens het team dat gebruikers elkaar nog kunnen zien en niet volledig afgesloten zitten in een vr-omgeving. Zo kunnen onderzoekers overleggen terwijl ze naar hetzelfde 3d-model kijken. Het team geeft toe dat de mogelijkheden met augmented reality nog in de kinderschoenen staan. Bij de demonstratie in Driebergen werkte de HoloLens lang niet altijd zoals gewenst. "Juist omdat de ontwikkelingen snel gaan, willen we het op de voet blijven volgen. We kijken nu bijvoorbeeld naar de mogelijkheden met de mixedrealitybrillen voor Windows 10, en naar de Bridge, een mixedrealitybril voor iPhones." Op termijn kunnen onderzoekers met dit soort brillen aantekeningen maken in de vr-weergave van een plaats delict.