采用微距全向光源顯現亞光瓷磚表面的潛在指印

樊金英，楊玉柱

（1.華東政法大學 上海 200042；2.中國人民公安大學 北京 102600）

指印作為重要的生物物證，以其“人各不同，終身不變”的特性，對案件偵破發揮著至關重要的作用。指印的提取和顯現有無損和有損兩種方法。這兩種方法的研究和技術突破一直是刑事科學技術人員的關注點。目前，指印無損檢驗方法主要為配光檢驗技術、分色偏振光技術、紅紫外反射照相技術、光致發光照相技術，不同檢驗技術的側重點和優勢各有不同[1]。然而，隨著各地公安視頻偵查支隊的成立、監控探頭普及和DNA公認的高度科學性，大部分刑事案件的偵破越來越依賴視頻和DNA。其次，犯罪嫌疑人反偵察意識的增強，著手套作案也成為常識，犯罪現場指印遺留率越來越小。另外，根據對縣區級和市級公安隊伍中技術人員的調查，指印無損檢驗的方法大多停留在相機和配光技術的結合，很少用到特種照相技術，只有省會技術部門配備少量無損檢驗裝備。綜合以上現狀，指印遺留率的減小更迫切要求提取率的提高，也對公安技術實踐工作者和研究者提出更高的要求。

瓷磚作為日常家居裝修必須品，在室內刑事案件的出現率很高。地板所用瓷磚多遺留腳印，墻壁所用瓷磚遺留的紋線痕跡以指印為主。就瓷磚光滑程度而言，一種是光滑且光澤度高的表面，稱之為光滑表面；一種是光滑但光澤度不高的表面，稱之為亞光表面。兩者的區別是光學性質不同[2]。前者因光澤度很高，客體表面呈現為鏡面反射，指印易發現和提取；后者因光澤度低，客體表面為漫反射性質，指印提取難度較大。

公安科研工作包括社會科學的研究和技術科學的研究，其中技術科學研究指圍繞有關公安工作的技術手段、裝備現代化進行的研究[3]。本文以推動指印無損檢驗的技術更高端、裝備更現代化為出發點，以便捷裝置微距全向光源為中心，研究該裝置對六種顏色亞光瓷磚表面潛在指印的顯現效果，并結合大量數據分析做支撐，總結該裝置對指印的顯現規律，期望能推動基層公安技術指印無損檢驗裝置的更新。

一、實驗原理和設計

（一）實驗原理

微距全向光源裝置同時具備配光檢驗技術和分色照相兩種功能，高度集成化使裝備更加便捷。公安技術人員在指印無損檢驗研究和實踐時面臨多個難題，首先光源角度難以控制；其次相機、翻拍架和光源等實驗設備繁多，攜帶不便。微距全向光源不僅結合了配光檢驗技術和分色照相技術，還將傳統照相中光源、濾光鏡、翻拍架等三種裝置集成在微距全向光源中，有效地解決了操作繁瑣和不便攜帶的難處，可以給一線民警減輕裝備繁多的負擔。

微距全向光源裝置光源的照射角度有四檔，分別為定向反射照明、暗視場照明、均勻照明和掠入射照明；光源顏色有七檔，分別為白色光、紅色光、品紅色光、黃色光、綠色光、藍色光、紫色光[4]。微距全向光源在不同的照射角度下可以發七種顏色的光，完美結合了配光檢驗技術和分色照相的功能。

（二）實驗相關標準的制定

指印之所以稱之為“證據之王”，是因為指印有很多細節特征，平均每枚指印含有75-175個細節特征點，這些細節特征點構成了特征體系[5]。現在一些指印學專著中將指印特征分為三級：一級紋線類型特征、二級宏觀細節特征、三級微觀細節特征[6]。指印能夠稱之為證據使用，其細節特征要滿足一定數量標準。對此，不同國家采用了不同的數量標準，具體見表3.1。對于沒有制定數量標準的國家，指印鑒定完全依賴于專家意見[7]。我國對于指印的鑒定標準沒有統一，但是行業內普遍以8-10個細節特征點為最低標準。通常為保證指印鑒定的科學性和可靠性，公安安全領域和司法領域在做指印鑒定時，指印顯現有15個細節特征同一時，才做出同一認定結論。本文為評價指印顯現效果，選取細節特征在15個以上的指印和10-15個的指印。

表1 亞光瓷磚表面潛在指印的顯現效果統計圖

（三）實驗設計

1.儀器裝備。Canon-EOS60D數碼相機、Canon-90mm（1:1）微距鏡頭、微距全向光源。

圖2.1 微距全向光源裝置圖

2.相機參數設置。曝光模式為M檔（手動曝光）、光圈系數為5、感光度為800，快門時間根據實驗環境設定。實驗參數為光源角度、光源顏色和快門時間。

3.樣本制作。選取黑、白、紅、黃、藍、綠六種顏色的亞光瓷磚，在瓷磚表面選取合適區域按捺一枚油汗混合指印，樣本原貌圖如2.2。

圖1 不同顏色亞光瓷磚上的潛在指印

4.實驗步驟。首先，組裝相機設備。其次，調整相機參數。最后，選擇白色光源，在取景器內尋找被檢驗指印、觀察比例尺并調節清楚。調整相機的配光角度檔、顏色檔、曝光量、光圈值、快門時間等參數，比較顯現效果，記錄實驗數據。

二、實驗結果和分析

（一）實驗結果

1.黑色亞光瓷磚表面潛在指印的顯現效果如圖：

圖2 黑色亞光瓷磚表面潛在指印的最佳顯現效果圖

檢驗黑色亞光瓷磚表面上的潛在指印，擇優選取實驗條件發現：光源為白色時，照明角度為定向反射照明和暗視場照明時，指印可顯現出15個特征以上。

2.白色亞光瓷磚表面潛在指印的顯現效果如下：

圖3 白色亞光瓷磚表面潛在指印的顯現效果圖

檢驗黑色亞光瓷磚表面上的潛在指印，擇優選取實驗條件發現：光源為白色時，照明角度為定向反射照明時，指印可顯現出10～15個特征。

3.紅色亞光瓷磚表面潛在指印的顯現效果如下：

圖4 紅色亞光瓷磚表面潛在指印的顯現效果圖

檢驗紅色亞光瓷磚表面上的潛在指印，擇優選取實驗條件發現：光源為藍色和綠色時，照明角度為定向反射照明時，指印可顯現出15個特征以上。

4.黃色亞光瓷磚表面潛在指印的顯現效果如下：

圖5 黃色亞光瓷磚表面潛在指印的顯現效果圖

檢驗黃色亞光瓷磚表面上的潛在指印，擇優選取實驗條件發現：光源為藍色時，照明角度為定向反射照明時，指印可顯現出15個特征以上。

5.藍色亞光瓷磚表面潛在指印的顯現效果如下：

圖6 藍色亞光瓷磚表面潛在指印的顯現效果圖

檢驗藍色亞光瓷磚表面上的潛在指印，擇優選取實驗條件發現：光源為白色或者黃色時，照明角度為定向反射照明和暗視場照明時，指印可顯現出15個特征以上。

6.綠色亞光瓷磚表面潛在指印的顯現效果如下：

圖7 綠色亞光瓷磚表面潛在指印的顯現效果圖

檢驗綠色亞光瓷磚表面上的潛在指印，擇優選取實驗條件發現：光源為白色或者黃色時，照明角度為定向反射照明和暗視場照明時，指印可顯現出15個特征以上。

現將6種亞光瓷磚表面潛在指印顯現效果進行統計，方便統計計算該裝置效果。如表3.1所示：

表3.1 亞光瓷磚表面潛在指印的顯現效果統計圖

（二）實驗條件對指印顯現效果影響的研究

1.照明角度對指印顯現效果影響的研究

圖3.7 照明角度對顯現效果影響分析圖

通過對裝置顯現亞光瓷磚的效果統計，顯現效果中能夠反映指紋特征數量在10個以上的照明角度集中在定向反射照明和暗視場照明。其中，定向反射照明的顯現效果最好，暗視場照明的顯現效果次之。究其根本，顯現效果差異性和裝置中光源位置和亞光瓷磚的光學性質有關。

就光源位置而言，定向反射照明的光源為21個二極管以圓形狀在設備頂端照射；頂端垂直照明使得裝置可以完全接受到物體表面的反射光。而通常裝置的定向反射照明難以達到垂直照明，而是采用～的小角度照明，所以本裝置的定向反射照明角度優于一般設備。

暗視場照明的光源以4×3個二極管分布在正方形裝置的4個角上照射；一般裝置的暗視場照明中的只有一處照明，而本裝置暗視場照明的光源分布在4個頂角，更多的光源意味著客體接受到的光源越多，這也是本裝置的優越之處。均勻照明技術的光源以4×12個二極管分布在正方形裝置的四面，在距離客體3cm～4cm左右處照射；均勻照明技術主要用于顯現色調反差較大的客體，而亞光瓷磚上的指紋不具有這一特點，因此均勻照明技術的顯現效果不是很好。掠入射照明技術的光源是4×12個二極管分布在正方形裝置的四面，在距離客體0.5cm～1.5cm左右處照射客體。掠入射照明的適用顯現平整客體表面上的漫反射物質形成的痕跡，而油汗混合指印的光學性質為混合反射性質，故掠入射照明的顯現效果較差。

2.背景顏色和光源顏色對指印顯現效果影響的研究

表3.2 不同顏色亞光瓷磚的最佳匹配光源顏色

圖3.8 照明角度對顯現效果影響分析圖

補色又稱互補色，余色，亦稱強度比色，是指任何兩種以適當比例混合后而呈現白色或灰色的顏色，即這兩種顏色互為補色。互補色總是成對出現。色調環角度呈角的兩種顏色為互補色。如黃與藍、青與紅、品紅和綠均為互補色。互補色原理適用在指印顯現主要為消除客體顏色，通過選擇客體顏色的互補的光源色，根據光補色原理，使之中和為白色或者灰色，從而相對減少客體顏色的干擾。因裝置中光源顏色有限，而客體背景顏色可以細分為很多種，所以實際運用中并不能找到色相環上完全處于的互補色，達到背景色被互補至灰色或者白色，而是最大程度接近互補色，最大程度消除干擾。

三、結論

本文應用微距全向光源對亞光瓷磚表面潛在指印的顯現效果研究，樣本顏色選有黑色、白色、黃色、紅色、藍色和綠色六種。通過改變照明角度、光源顏色及ISO、快門時間、光圈系數等相機參數，發現應用微距全向光源對亞光瓷磚表面潛在指印的顯現效果存在明顯規律。首先，應用微距全向光源對亞光瓷磚表面潛在指印的顯現率為100%，其中定向反射照明能顯示的顯現效果最好，暗視場照明的顯現效果次之。其次，應用微距全向光源的七檔光源顏色，使得存在背景顏色時，通過選擇背景色的互補色或者互補色的相近色，根據互補色原理將有色背景中和為灰色或者白色，有效地消除背景色的干擾。