Quantitative analysis of projectile deformation using 3D close range photogrammetry: geometric modeling, statistical caliber inference, and forensic target classification

Abstract

This study investigates the use of three-dimensional photogrammetry as a quantitative method for assessing projectile deformation after impact against different target materials. Full metal jacket projectiles of four calibers (9 mm Luger, .380 Auto, .38 SPL and .40 S&W) were fired against distinct substrates at distances ranging from 5 m to 40 m. From the reconstructed three-dimensional models, a relative volumetric parameter was defined and used to derive a dimensionless geometric deformation index (εg), capable of representing apparent compression, apparent expansion or relative morphological preservation of the projectile. The dataset was analyzed using a multifactorial analysis of variance model (εg ∼ caliber + material + distance). The results indicate statistically significant effects of caliber and material on deformation, whereas shooting distance did not present a significant effect within the tested range. Post hoc comparisons revealed homogeneous groups among calibers and materials, highlighting limitations in distinguishing certain calibers based solely on deformation. A consistent deformation pattern associated with target type was observed, allowing the proposal of a forensic typology of materials based on mechanical response regimes. The integration of photogrammetry, geometric modeling and statistical inference provides a robust framework for quantitative interpretation of projectile deformation in forensic contexts.

 

Keywords

Ballistic deformation
firing distance;
Tridimensionalization;
Close Range Photogrammetry;
Deformação Balística
Distância de disparo;
Tridimensionalização;
Fotogrametria de curto alcance;

References

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Author(s)

  • Sarah Teixeira Costa,
  • Claude Thiago Arrabal,
  • Rodrigo Henrique de Oliveira Montes,
  • Rafael Rodrigues Cunha,

    • Sarah Teixeira Costa

    Claude Thiago Arrabal

    Rodrigo Henrique de Oliveira Montes

    Rafael Rodrigues Cunha

    Superintendência da Polícia Técnico Científica de São Paulo

    Possui Mestrado e Doutorado em química analítica pela Pós Graduação em Química da Universidade Federal de Uberlândia - UFU (2013-2017), graduado em Licenciatura e Bacharelado (com atribuições tecnológicas) em Química pela UFU (2010). Experiência na área de Química, com ênfase em Química Analítica, em métodos eletroanalíticos e eletroforese capilar. Experiência internacional cursando um semestre da graduação (2009/2) na Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, em Lisboa Portugal, por meio de uma bolsa de mobilidade internacional, fomentada pelo Banco do Brasil em conjunto com a Diretoria de Relações Internacionais da UFU, e uma curta temporada durante o doutorado no laboratório do professor Frank-Michael Matysik do Institut für Analytische Chemie,Chemo- und Biosensorik, na Universidade de Regensburg, Alemanha (2015/2), desenvolvendo trabalhos utilizando Eletroforese Capilar acoplada ao detector de Espectro de Massas (CE-MS). Atuação como professor no ensino médio e curso preparatório para vestibular na disciplina de química (2008 até 2011) no colégio Nacional em Uberlândia MG, como professor de curso preparatório para concursos públicos e pré-vestibulares no ICL-Cursos Preparatórios (2016), bem como no curso Aprovado (as disciplinas de Medicina Legal e Criminalística para carreiras policiais ) em Taubaté SP (2018-2019) e como professor substituto no ensino médio no Instituto Federal de São Paulo, campus Jacareí (2018/2). Atuando ainda como professor no ensino superior, nas disciplinas de Química Geral e Analítica, Bioquímica e Físico-Química, para os cursos de Engenharia Agronômica e Farmácia na faculdade UNIPAC (2013) também da cidade de Uberlândia. Destaque para trabalhos como o desenvolvido com a empresa DropSens (Llanera, Asturias - Spain) para comercialização de um sistema de monitoramento portátil (Nupe - UFU), denominado BIASPE cell (Batch Injection Analysis cell for screen printed electrodes; http://www.dropsens.com/en/accesories_pag.html; https://www.youtube.com/watch?v=j2XqLr_CyXk). Pesquisador e Professor da ACADEPOL SP, membro honorário e gerador de conteúdo do canal Ciência Contra o Crime (CCC), e do curso online @QAPConcurseiros (Instagram), no qual fundador/administrador e gerador de cursos e conteúdo. Revisor da Brazilian Journal of Analytical Chemistry, Diretor eEditor Chefe da Revista Brasileira de Criminalística (2024 a 2026). Atualmente trabalha no cargo público de Perito Criminal 2ª Classe do estado de São Paulo, tendo atuado como chefe da Equipe de Perícias Criminalísticas de Guaratinguetá (2019 a 2022).

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