基于光學(xué)原理的汗?jié)撌钟o損檢驗及其應(yīng)用

劉良賢++謝芳泉

【摘 要】在刑事犯罪現(xiàn)場勘驗中，關(guān)于手印的提取顯現(xiàn)和檢驗分析受到了DNA技術(shù)、電子技術(shù)等高新技術(shù)的巨大沖擊，要保證傳統(tǒng)手印顯現(xiàn)技術(shù)與現(xiàn)代高精尖技術(shù)的有機(jī)統(tǒng)一和協(xié)同并進(jìn)，是新形勢下打擊刑事犯罪的一大難點。鑒于此，筆者提出了基于光學(xué)原理的汗?jié)撌钟o損檢驗及其應(yīng)用，能夠一定程度上保證既能顯現(xiàn)出清晰完整的指紋，又不影響后續(xù)DNA等生物檢材的提取分析。

【關(guān)鍵詞】汗?jié)撌钟?光學(xué)顯現(xiàn) 照相方法 配光角度

1 引言

隨著DNA技術(shù)和電子技術(shù)的日新月異，在刑事技術(shù)領(lǐng)域有關(guān)犯罪現(xiàn)場手印顯現(xiàn)的提取率和手印檢驗與DNA技術(shù)的先后運(yùn)用等問題都凸顯出來，原有的提取和顯現(xiàn)現(xiàn)場指紋的方法應(yīng)該充分考慮到以上因素，不能再按照“一把刷子一瓶粉”搞定所有現(xiàn)場手印的模式了，尤其是針對一些疑難案件，一定要在不破壞DNA 等生物檢材的情況下應(yīng)來對指紋進(jìn)行發(fā)現(xiàn)、提取和顯現(xiàn)。鑒于此，基于光學(xué)原理的提取顯現(xiàn)方法的地位就日益突出。基層技術(shù)人員應(yīng)用的也十分廣泛，但對于其中的一些細(xì)節(jié)還不甚清楚，我們在具體應(yīng)用過程中對光學(xué)檢驗方法提取潛在的汗液指紋具有效果好、不損壞檢材和成本低等優(yōu)點進(jìn)行了詳盡的分析。

2 汗?jié)撝讣y的光學(xué)特性是成功應(yīng)用的基礎(chǔ)

汗?jié)撝讣y的主要成分是水分、氨基酸、氯鹽、甘油和脂肪等物質(zhì)。在指印形成后，紋線物質(zhì)中的水分很快蒸發(fā)，其他成分則可保持較長時間。汗液物質(zhì)的光譜吸收峰和發(fā)射峰都出現(xiàn)在紫外區(qū)，其中峰值吸收波段是短波紫外區(qū)的270-290nm，熒光發(fā)射波段是長波紫外區(qū)的320-360nm。在可見光譜區(qū)，汗液物質(zhì)呈透明狀，沒有明顯的光譜吸收能力。汗液物質(zhì)對可見光有一定的散射和發(fā)射能力，反射光的方式接近于混合反射。

3 成熟的汗?jié)撝讣y光學(xué)顯現(xiàn)方法是成功應(yīng)用的關(guān)鍵

3.1 暗視場配光照相方法

暗視場配光照相方法是讓照明光線以較小的入射角（10°～30°）照射在被檢驗物體上，在垂直方向上接收記錄物體反射光的相對亮度分布。非滲透性客體多為光滑表面，這種客體上的汗液紋線物質(zhì)主要存在于客體表面上。由于汗液紋線有一定的混合反射能力，而非滲透性客體的光滑表面則呈現(xiàn)定向反射性質(zhì)，因此暗視場照明配光方法可以利用指紋紋線物質(zhì)和客體表面的反射光方式差異來顯現(xiàn)非滲透性客體上潛在的汗液指紋。一般適用于深色調(diào)光滑客體上潛在的汗液指紋的提取，如深色酒瓶上的汗液指紋、彩色電話充值卡、銀行卡等。

3.2 定向反射配光照相方法提取

定向反射照相方法是在與照明光線入射角度相等的反射角方向上接收記錄被檢驗物體的反射光亮度分布。定向反射照明方法需要利用一塊半透明的反射鏡片，這種鏡片可以將入射光線的50%反射，另外50%透過鏡片。將半透半反射鏡片以45°角放置在照相鏡頭前面，可以讓照明光線垂直入射在物體表面，并同時在垂直方向上接收記錄物體的反射光亮度分布。定向反射配光能夠顯著地加強(qiáng)平面光滑客體上各種指印的反差和削弱背景圖案干擾，其原因在于平面光滑客體的表面反射光具有定向反射性質(zhì)，而指印紋線物質(zhì)一般是非定向反射性質(zhì)，汗液指紋即是混合反射性質(zhì)。當(dāng)照明光線垂直入射時，平面光滑客體的表面定向反射光集中出現(xiàn)在垂直方向上，即觀察記錄方向上。同時，非定向反射性質(zhì)的指印紋線物質(zhì)的反射光分量只是它反射光中極少的一部分。因此，在垂直定向反射照明方法中，光滑客體的表面垂直反射光亮度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于指印紋線的亮度。痕跡與客體間有較大的亮度差，顯現(xiàn)效果為淺底深紋線，可以有效削弱背景圖案的干擾。一般適用于光滑客體表面汗?jié)撝讣y的提取，如陶瓷、照片、玻璃、油漆、塑料等客體。

3.3 側(cè)透射配光照相方法提取

側(cè)透射照相的光線是從被檢物體背面以一定角度入射，在物體正面垂直方向上接收記錄物體透射光亮度分布。側(cè)透射照明一般使用點光源或平行光束光源作為光源。側(cè)透射照明從透明客體背部一定角度照射，到達(dá)背景部位的光線透射后無垂直分量，到達(dá)痕跡部分的光被散射，有垂直分量，形成淺色痕跡呈現(xiàn)在深色背景上的結(jié)果。最典型的應(yīng)用即是平面玻璃上的汗液指印的提取。從側(cè)面入射在玻璃背景部位的光線將以傾斜角度透過玻璃，不能進(jìn)入在垂直方向上的相機(jī)鏡頭，而汗液指印對光具有散射作用，指印紋線散射的部分光線出現(xiàn)在垂直方向上并進(jìn)入鏡頭。這種方法中，在玻璃后面適當(dāng)距離上要放置黑色背景，使玻璃處于暗背景中。

3.4 紫外反射配光照相方法提取

紫外反射照相，特別是短波紫外反射照相是顯現(xiàn)光滑客體表面上潛在指印的最有效方法之一。它能有效顯現(xiàn)適用客體表面上的潛在汗液指印，具有很高的顯現(xiàn)靈敏度。紫外線是電磁波譜中介與可見光紫色端與X射線之間的光輻射。紫外線的波長范圍是1～400nm。320～400nm的長波紫外線；280～320nm的中波紫外線；200～280nm的短波紫外線；1～200nm的真空紫外線。

由于被檢驗物體上各種物質(zhì)的光譜反射曲線隨波長變化規(guī)律不同，它們的反射亮度差異也隨波長而變化。紫外反射攝影記錄物體在紫外光譜區(qū)的反射亮度分布。在指印檢驗應(yīng)用領(lǐng)域，紫外反射照相能夠有效顯現(xiàn)和加強(qiáng)指印的最重要原因是它可以有效減少客體的內(nèi)反射光線，甚至完全沒有內(nèi)反射光，使客體背景色調(diào)變黑，最終導(dǎo)致指印紋線與客體背景之間的亮度反差增加和背景圖案干擾作業(yè)減少。許多在可見光區(qū)具有強(qiáng)烈反射或透射性質(zhì)的物質(zhì)可能在紫外區(qū)，特別是在短波紫外區(qū)，呈現(xiàn)強(qiáng)烈的吸收性質(zhì)。因此，這些因為在可見光區(qū)具有較強(qiáng)反射性質(zhì)而在普通照相中呈現(xiàn)淺色調(diào)或灰色調(diào)的物質(zhì)，有可能在紫外反射照相中因為物質(zhì)完全沒有內(nèi)反射紫外線而呈現(xiàn)全黑色調(diào)。

紫外反射照相檢驗指印應(yīng)用的另外一種作用原理是利用指印紋線物質(zhì)與客體物質(zhì)之間吸收可見光和紫外線性質(zhì)的差異來形成紋線與背景之間的高反差。如果在可見光線下呈現(xiàn)淺色調(diào)的兩種物質(zhì)中的一種在紫外線區(qū)變的強(qiáng)烈吸收性質(zhì)，而另外一種物質(zhì)沒有改變吸收性質(zhì)，則它們在紫外線照射 下可能呈現(xiàn)出較大的亮度反差。

3.5 分色攝影技術(shù)提取

分色攝影就是在可見光范圍，利用分光裝置有目的地選擇成像光波段，而使被檢驗對象的顏色呈異常分布，從而顯現(xiàn)難以用肉眼看清的痕跡對象。分色攝影主要有四種方式：即光源分色、感光片分色、濾光鏡分色和數(shù)字分色技術(shù)。

采取濾光鏡分色，就是利用照相機(jī)鏡頭前加有色濾光鏡，對色光選擇性通過的作用，以減弱、濾除某些色光，實現(xiàn)分色記錄。 實驗中選擇了黃色和紅色兩種濾光鏡進(jìn)行分色比較。兩種濾光鏡對可見光的透過、限制與吸收的情況，如圖1所示。

4 正確的配光角度是成功應(yīng)用的重要保證

根據(jù)配光角度的不同，我們把它分為：定向反射照相、暗視場照明、均勻照明、側(cè)光照明、掠入射照明、側(cè)透射照明、正透射照明，如果對側(cè)再加一些輔助光源，則稱為無影照明。具體情況如圖2。

5 偵查破案應(yīng)用具體操作

（1）將數(shù)碼照相機(jī)Canon EOS 500D（鏡頭為變焦鏡頭）安裝在翻拍架上，照相機(jī)要與翻拍臺平面保持垂直，將鏡頭焦距調(diào)整至35mm，以保證所拍物體不變形。移動照相機(jī)的位置，調(diào)整鏡頭與茶杯蓋的距離到合適處，打開脫影燈箱及兩側(cè)白熾燈泡，邊觀察邊調(diào)整配光角度及位置，直至消除客體的陰影，最后聚焦拍攝檢材原貌，拍攝結(jié)果見圖3。

（2）將數(shù)碼照相機(jī)Canon EOS 500D鏡頭換成焦距為100mm的微距鏡頭，拍攝茶杯蓋上的汗液指印。因茶杯蓋上表面為紅色非滲透性物質(zhì)，根據(jù)分色攝影同色通過，異色吸收的原理，調(diào)整多波段光源至青色波段，采用小偏角定向反射拍攝方法拍攝指印。照相機(jī)調(diào)為手動檔，將光圈值設(shè)置為5.6，感光度為100，在全黑環(huán)境下，采用系列曝光方法拍照，使痕跡物證與背景形成深背景亮紋線影像，拍攝效果見圖4。

6 總結(jié)分析

（1）運(yùn)用不同波長可見光對被拍對象進(jìn)行影像記錄，以加強(qiáng)或減弱被拍對象顏色之間的差別（反差）。

（2）根據(jù)同色通過，異色吸收的特性，要使被拍痕跡客體背景顏色消除或減弱應(yīng)選用與該種客體背景顏色相同或相近的濾色鏡，反之則應(yīng)選擇與該種客體背景顏色成互補(bǔ)色的濾色鏡，并根據(jù)感光片的感色性，光照條件，濾色鏡的曝光倍數(shù)來進(jìn)行選擇。

（3）拍攝目的是消除各種顏色對疑難痕跡物證的干擾，拉大痕跡與背景之間的反差，達(dá)到可以檢驗鑒定的目的。

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