Documentación 3D, en minutos, de impresiones de calzado en escenas del crimen, sin necesidad de contacto.

Además del ADN, dos tipos comunes de evidencia que pueden vincular a una persona específica con una escena del crimen son las huellas dactilares y las impresiones de calzado. Con toda la popularidad de los programas de televisión sobre crímenes y documentales de CSI, muchos delincuentes se han vuelto más inteligentes, usando máscaras para ocultar sus rostros y usando guantes para evitar dejar huellas dactilares.

Sin embargo, es extremadamente raro que un criminal cubra o incluso intente modificar su calzado. Esta es la razón por la que prácticamente todas las escenas del crimen están llenas de evidencia de calzado que puede vincular directamente a un sospechoso con el crimen.

Si se documenta y recopila adecuadamente, dicha evidencia puede ofrecer una gran cantidad de detalles más allá de la identificación del sospechoso, incluso haciendo posible reconstruir parte del crimen en sí: el tipo, la marca, el tamaño y el modelo específico de zapato, el número de sospechosos en la escena; sus caminos que se mueven hacia, a través y lejos del área, y posiblemente incluso la secuencia de eventos que tuvieron lugar.

De la colección a la comparación

Después de que se ha recopilado una impresión de calzado, ya sea total o parcial, se puede comparar con miles de zapatos de referencia a través de bases de datos de búsqueda como SICAR, National Footwear Reference Collection (NFRC), EverASM y SoleMate FPX.

Al encontrar una coincidencia, los investigadores verán todas las características de clase del calzado, que son las producidas durante la fabricación, como logotipos, diseños, el patrón de costura, etc.

Por otro lado, lo que se conoce como características «individuales» o «adquiridas al azar» del zapato no se encontrarán en ninguna de las bases de datos anteriores, ya que son puramente el resultado de patrones de desgaste continuos junto con cambios accidentales. Estas características distinguen cada zapato de todos los demás.

Pueden incluir rasguños, muescas, cortes, agujeros, abrasiones, pequeñas piedras u otro material encajado entre las costuras, etc. Lo que hace que estas combinaciones de características sean tan críticas para vincular un zapato específico con una impresión encontrada en una escena del crimen es la posibilidad astronómicamente pequeña de que otro zapato tenga una o más de las mismas características adquiridas al azar en los mismos lugares.

Especialista forense en calzado compara foto de impresión con zapato

Según el FBI, la superficie de la suela exterior de un zapato de talla 8.5 es de aproximadamente 16,000 milímetros cuadrados. Entonces, si hay incluso una característica aleatoria presente que tiene solo 1 mm de tamaño, ya sea un corte, una piedra o un rasguño, la posibilidad de que esto aparezca en otro zapato en ese mismo lugar es de solo uno en 16,000.

Eso sin tener en cuenta el tamaño del zapato y el diseño de la suela, así como la orientación, la forma o el tamaño de la característica.

Ahora, si aumentamos eso hasta dos o tres características accidentales en las mismas ubicaciones respectivas en dos zapatos separados, las posibilidades se desploman dramáticamente: para dos coincidencias, es uno en 127,992,000, y para tres, es una probabilidad microscópica de uno en 683 mil millones.

Vincular una impresión a un zapato y a un sospechoso

Para ver cómo se utilizan estas impresiones en la investigación de un crimen real, digamos que un examinador de calzado, utilizando una base de datos de búsqueda, determina que un sospechoso de asesinato llevaba un par de Nike Air Jordan XXXVI talla 15.

El examinador puede limitar su búsqueda a encontrar al usuario de ese zapato, pero sólo se hará una identificación una vez que pueda vincular la impresión de calzado hecha en la escena con el zapato real a través de las características individuales correspondientes, la llamada «huella digital» del zapato.

Desafortunadamente, tan cruciales como pueden ser para una investigación, las impresiones de calzado son algunas de las pruebas más frágiles que se encuentran en o alrededor de una escena del crimen. Por lo tanto, deben documentarse y recolectarse de inmediato, especialmente si están afuera y son vulnerables a los elementos de la naturaleza, sin mencionar el riesgo de contaminación por parte de los socorristas y transeúntes.

Fotografía forense y fundición: documentación tradicional y métodos de recopilación

A lo largo de los años, el procedimiento para documentarlas impresiones de calzado mediante la toma de fotografías en color con calidad de examen ha evolucionado hasta donde está hoy: la cámara debe colocarse cuidadosamente en un trípode con el plano de la película paralelo a la impresión, de modo que cada fotografía incluya una escala rígida en el mismo plano que la parte inferior de la impresión.

Durante la etapa de recolección, las impresiones de calzado 2D (latentes o patentes), realizadas en superficies duras y planas, han requerido elevación electrostática, adhesiva o de gelatina.

Impresiones de calzado 2D listas para documentación forense

Mientras que las impresiones 3D, realizadas en sustratos más suaves y desiguales, como arena o tierra, debido a sus características de profundidad, han requerido soluciones de fundición a base de silicona o yeso, como la piedra dental, el cual ha sido el material de elección durante décadas.

Los problemas de fundir la evidencia de impresión de calzado

Un serio inconveniente del método de fundición es que es un proceso destructivo e intensivo en contacto, lo que significa que solo hay una oportunidad antes de que la impresión original se haya dañado y ya no sea útil como evidencia.

Tan pronto como el material de fundición se haya mezclado y esté listo, debe verterse uniformemente en la impresión del calzado a la velocidad correcta. De lo contrario, el impacto descendente del material puede arruinar fácilmente el yeso incluso antes de que haya tenido la oportunidad de endurecerse. Este proceso depende en gran medida de la habilidad del técnico de la escena del crimen.

Otros problemas pueden surgir con proporciones de mezcla incorrectas o cuando existen burbujas en el material de mezcla, lo que puede hacer que el resultado sea inútil desde una perspectiva de investigación, ya que es probable que esto provoque lagunas en el bloque final endurecido.

Otro desafío con este enfoque es que el material de fundición a menudo recoge rocas, piedras, tierra, hierba, ramitas y otros trozos de escombros, por lo que se convierten en parte del molde. Sin embargo, antes de que dichos materiales puedan ser recogidos de los moldes, el material de fundición primero necesita endurecerse por completo, de lo contrario los moldes pueden dañarse seriamente.

Impresión 3D de calzado fundida (piedra dental) en una escena

Mientras aún esté en la escena, el bloque tardará de 45 minutos a una hora en establecerse. Sólo entonces se puede transportar y almacenar de manera segura durante las 24-48 horas que le lleva endurecerse por completo, y luego de limpiarle de escombros, según sea necesario.

Si surge la necesidad de recopilar impresiones 3D de calzado en la nieve, se requiere una ruta diferente. Ya que mientras un molde a base de yeso se está secando, también está liberando calor, suficiente para derretir la nieve.

Para evitar esto, un producto como Snow Print Wax® se puede rociar sobre la impresión de calzado en nieve, teniendo cuidado de no rociar demasiado cerca o aplicar demasiado, ya que pueden distorsionar el patrón de impresión original. Una vez que el aerosol se ha secado, el material de fundición se puede verter cuidadosamente en la impresión.

Impresión forense de calzado en la nieve

Solo cuando los yesos están completamente secos deben manipularse y usarse para la investigación. Dado que deberán almacenarse como evidencia, tanto antes del juicio como quizás indefinidamente, se deberá tener en cuenta su gran tamaño y peso, particularmente porque también son propensos a romperse si se caen o se manejan incorrectamente.

Escaneo 3D para una recopilación de evidencia rápida, fácil y no-destructiva

Hace más de un siglo, cuando el padre de la ciencia forense, Edmond Locard, anunció al mundo que «cada contacto deja un rastro», tal vez también se refería a los métodos de recopilación de pruebas y cómo, sin excepción, al menos alterarían, si no destruirían por completo, la evidencia misma.

Hoy en día, cada vez más agencias de aplicación de la ley e investigadores utilizan escáneres 3D para documentar y recopilar pruebas, incluidas las impresiones de calzado. Los escáneres 3D son sin-contacto y no-destructivos por naturaleza, lo que los convierte en una opción ideal para la tarea en cuestión, ya que el escaneo se puede realizar de manera fácil y segura, sin ningún riesgo de dañar la evidencia.

A diferencia de las horas de espera necesarias antes de que los moldes de impresión de calzado estén secos, los modelos 3D resultantes de los escáneres pueden estar listos sólo minutos después de la captura, incluso en la escena del crimen. Se pueden compartir con otros investigadores, técnicos y agencias, en toda la ciudad, el estado o más allá.

Algunos escáneres 3D también se pueden usar para capturar impresiones de calzado en la nieve, como lo demuestran las siguientes dos capturas de pantalla realizadas después de un escaneo de Artec Leo de 1 minuto de impresiones de botas en la nieve, en Inglaterra, cortesía del partner de Artec Gold Certified, Patrick Thorn.

Captura de pantalla de Artec Studio que muestra escaneos del Leo de impresiones de calzado en la nieve. Fotografía: Patrick Thorn.

Como se explicó anteriormente, incluso con aerosoles especiales para proteger la nieve de daños durante el proceso de fundición, muchos equipos forenses no tienen acceso en la escena a estas herramientas, o simplemente no tienen el tiempo y los recursos disponibles para esperar a que concluya el proceso de fundición de 24 a 48 horas.

Captura de pantalla de Artec Studio que muestra escaneos de Leo (textura eliminada) de impresiones de calzado en la nieve. Fotografía: Patrick Thorn.

Ponderar la evidencia: escaneo 3D vs. fotogrametría y fundición

Recientemente se llevó a cabo un estudio de investigación forense para comprender si las soluciones de escaneo 3D pueden ser un reemplazo adecuado para la evidencia de impresión de calzado fundido, así como para ver qué tan bien se compara con la fotogrametría digital moderna.

El estudio, Recovery of Footwear Impression Evidence Using Portable 3D Scanning Technologies, fue llevado a cabo por la investigadora y estudiante de ciencias forenses de la Universidad Tecnológica de Ontario, Julia Harvey, como parte de su tesis de investigación de la licenciatura en Ciencias Forenses Acreditadas por FEPAC.    

Harvey logró los objetivos de su investigación en colaboración con Eugene Liscio, P. Eng. de ai2-3D Forensics; PhD. Theresa Stotesbury, de la Ontario Tech University; y agencias de policía local. El centro del estudio fue el Artec Space Spider, un escáner 3D portátil profesional que ha sido uno de los favoritos en ciencia forense, paleontología, medicina y otros campos durante años, junto con el software Artec Studio.

La investigadora de ciencias forenses, Julia Harvey, usando el Artec Space Spider para documentar una impresión de calzado en 3D. Foto: Eugene Liscio, P. Eng., ai2-3D Forensics.

El Space Spider captura hasta un millón de puntos de datos por segundo, con una precisión de 0,05 mm (el ancho de un cabello humano), lo que brinda a los usuarios el poder de escanear incluso las impresiones de calzado más complejas en menos de un minuto, sin necesidad de targets ni marcadores.

Realización del estudio, paso a paso

En el corazón del flujo de trabajo, Harvey creó cuatro impresiones de calzado separadas (usando una bota y una zapatilla) en dos sustratos diferentes (suelo y arena), y realizó cálculos de distancia en CloudCompare para determinar la precisión de los modelos 3D resultantes de los escaneos de Space Spider frente a los modelos 3D realizados con fotogrametría. Para capturar las impresiones a través de la fotogrametría, se utilizó una DSLR Nikon 24.1 MP D7100.

Viendo cómo la evidencia 3D cobra vida: la investigadora de ciencias forenses Julia Harvey documenta una impresión de calzado en 3D con el Artec Space Spider. Foto: Eugene Liscio, P. Eng., ai2-3D Forensics.

Los resultados del estudio incluyen lo siguiente: los cálculos de distancia entre las nubes de puntos de Artec Space Spider y los modelos 3D de referencia de alta resolución realizados a través de un escáner 3D montado en trípode mostraron que el 97% de los puntos tenían una distancia absoluta de 0.492 mm o menos. Los mismos cálculos para la fotogrametría y los modelos 3D de referencia dieron como resultado que el 97% de los puntos tuvieran una distancia absoluta de 0,512 mm o menos.

Comparación de mapas de calor que muestra la precisión superior de Space Spider (arriba) frente a la fotogrametría (abajo) para documentar impresiones de calzado en 3D. Foto: Eugene Liscio, P. Eng., ai2-3D Forensics.

«Como muestran los resultados de nuestro estudio, con el Artec Space Spider, cuando se trata de recolectar evidencia de impresiones de calzado en las escenas del crimen, es posible que un escáner 3D portátil reemplace la fundición. Los resultados son similares a la fotografía 2D, con el beneficio adicional de poder ver todos los detalles de una impresión de cerca, desde todos los ángulos posibles», dijo Harvey.

No es que cualquier escáner 3D sea suficiente. Por lo general, los escáneres 3D profesionales tienen una precisión mucho mayor y niveles de ruido más bajos que las soluciones más baratas. La investigación de Harvey muestra que, si hay demasiado ruido presente en un escaneo, la impresión debe volver a escanearse, y esto puede multiplicar el tiempo necesario para la recuperación.

Captura de pantalla de Artec Studio que muestra el escaneo de Space Spider de una impresión de arranque. Foto: Eugene Liscio, P. Eng., ai2-3D Forensics.

Además, las impresiones realizadas en varios sustratos, como tierra húmeda, barro, etc., pueden ser difíciles de capturar para muchos escáneres 3D, debido a la reflectividad excesiva y otros problemas, por lo que estos escenarios deben probarse antes del uso real de la escena del crimen, para confirmar que el dispositivo elegido puede capturar toda la impresión, incluidas todas las características individuales y pequeñas.

Captura de pantalla de Artec Studio que muestra el escaneo de Space Spider (textura eliminada) de una impresión de arranque. Foto: Eugene Liscio, P. Eng., ai2-3D Forensics.

Además de la precisión del escaneo 3D frente a la fotogrametría, los especialistas forenses y las agencias se benefician de varios otros aspectos, incluidos los siguientes:

• La velocidad de captura (menos de un minuto por impresión).
• La capacidad de realizar análisis mientras se encuentra en la escena (cálculos de distancia entre las características de la suela y las características individuales).
• Almacenar y compartir fácilmente datos 3D entre departamentos y agencias.
• La capacidad de imprimir réplicas realistas en 3D con fines judiciales o de investigación.

Modelos a escala impresos en 3D de impresiones forenses de calzado, con fines de demostración. Foto: Eugene Liscio, P. Eng., ai2-3D Forensics.

A Harvey le gustaría ver futuras direcciones de investigación para incluir la colección 3D de impresiones de calzado incompletas, junto con impresiones realizadas en diferentes sustratos o en diferentes condiciones climáticas. Las comparaciones en 3D de calzado conocido con impresiones desconocidas también podrían ser útiles para los organismos encargados de hacer cumplir la ley.

«Más allá de capturar impresiones de calzado en escenas del crimen, los escáneres 3D profesionales pueden hacer mucho más; desde documentar patrones de manchas de sangre, agujeros de bala, cuerpos humanos y restos, así como armas, herramientas y otros objetos, incluida toda la escena alrededor. Creo que apenas estamos viendo el comienzo de lo que el escaneo 3D puede hacer en medicina forense y en otros lugares», dijo Harvey.