閃光燈在塑料上指紋攝影中的應用

陳 露 張江斌

（1.北京郵電大學，北京 100876；2.河北省公安廳，河北 石家莊 050001）

現(xiàn)場攝影是將案件發(fā)生的場所和與案件有關的痕跡、物品，用攝影的方法客觀、準確、全面、系統(tǒng)地固定、記錄下來的專門手段，也是刑事偵查和刑事訴訟中揭露和證實犯罪活動的不可缺少的主要方法?，F(xiàn)場照片能最直接、最客觀、最形象地反映犯罪現(xiàn)場狀況，它對分析研究案情和最后庭審起著非常重要的作用。，閃光燈由于便于攜帶而在現(xiàn)場物證攝影中得到廣泛的應用。閃光燈具有發(fā)光強度大的特點，通過不同的配光角度，有效的控制閃光可以達到清晰拍攝痕跡的效果。

一、實驗原理

（一）閃光燈的原理和特點

閃光燈的原理：將電充入電容器并形成高壓的電荷，與照相機快門同步向放電管瞬間放電來實現(xiàn)閃光。由于同一放電管主電容器可以反復充電、放電，所以又稱為萬次閃光燈。閃光燈的光線符合所有光的特性，它具有操作簡單、使用靈活、體積小巧、便于攜帶等優(yōu)點，是現(xiàn)場攝影工作中最重要的光源之一，它有發(fā)光強度大、發(fā)光持續(xù)時間短、發(fā)光色溫與日光相同、發(fā)光性質(zhì)為冷光等性能。

閃光燈的光束射角是指閃光燈發(fā)出光源所照射到的角度。當然，有的閃光燈由于采取調(diào)節(jié)閃光燈管與罩面距離的方法，其光束射角可以達到90度左右。通常說的全光與半光取決于光束射角的大小。閃光燈能夠用不同的角度上下仰俯，以便作反射閃光攝影，閃光燈還能夠用不同的角度左右360度旋轉(zhuǎn)，利用四周的反射平面作非直接閃光攝影。

閃光燈光線強度大，一次閃光的強度約當于50只100瓦的燈泡。閃光燈發(fā)光的方向性非常好，即光質(zhì)強，照明產(chǎn)生的光反差極大，為了減少光質(zhì)，增加照明角度，閃光燈前面多加有散光罩柔化光線，為了取得進一步的效果，還可加上柔光片，減弱光質(zhì)。發(fā)光持續(xù)時間極為短暫，它的持續(xù)時間因閃光燈的種類以及輸出光量的不同而不同。一般情況下，輸出光量越小，持續(xù)時間越短，輸出光量越大，持續(xù)時間越長。電子閃光燈的發(fā)光光譜均勻，顯色性好，色溫約為5500k左右。閃光燈的發(fā)光色溫并非一成不變，隨著閃光燈管的老化，發(fā)光色溫會發(fā)生變化，多數(shù)閃光燈呈下降趨勢。

（二）物體對光線反射和吸收的性質(zhì)

按照物質(zhì)的表面反射光的空間分布形式，可以將物質(zhì)分為三種類型：定向反射物質(zhì)、漫反射物質(zhì)和混合反射物質(zhì)。定向反射物質(zhì)的表面反射光只出現(xiàn)在一個空間方向上，即定向反射光只出現(xiàn)在一個方向上，在其他方向上沒有反射光。漫反射物質(zhì)的表面反射光均勻地呈現(xiàn)在所有空間方向上，并且各個方向上的反射光線強度相等?；旌戏瓷湮镔|(zhì)的反射性質(zhì)介于定向反射物質(zhì)和漫反射物質(zhì)之間，其表面反射光出現(xiàn)在一定空間范圍內(nèi)，混合反射光在與入射角相等的反射角方向上強度最大，偏離這個方向也有反射光線，但反射光強度減弱，愈偏離反射角方向的反射光愈弱。當照明光線入射角度改變時，定向反射物質(zhì)和混合物質(zhì)的反射光線的方向和空間分布都隨之變化，而漫反射物質(zhì)的反射光線空間分布形式與照明光線入射角度無關。

物質(zhì)表面反射光的空間分布形式主要取決于物質(zhì)表面的狀態(tài)和結(jié)構(gòu)。當物質(zhì)表面的微觀不規(guī)則凹凸起伏區(qū)域的尺寸小于光線波長時，表面反射光只出現(xiàn)在一個方向上，表面呈現(xiàn)定向反射性質(zhì)。光滑的玻璃、陶瓷、油漆等光澤表面表現(xiàn)出典型的定向反射性質(zhì)。如果表面的微觀凹凸起伏區(qū)域的尺寸大于光線波長，表面上各微光部位的反射光出現(xiàn)在不同上，從宏觀上看表面上每一點的反射光均勻出現(xiàn)在所有方向上，這類表面呈現(xiàn)漫反射性質(zhì)?；覊m、普通紙張和灰墻表面時漫反射物質(zhì)的典型代表。在物證檢驗領域，最典型的混合反射物質(zhì)是汗液和油脂成分的痕跡物質(zhì)。在實際工作遇到的檢材中嚴格的定向反射和漫反射物質(zhì)比較少見，大多數(shù)物體屬于混合反射性質(zhì)。有些表面光滑物質(zhì)的反射光絕大部分集中在反射角方向上，可以近似認為它們是定向反射物體。

（三）閃光燈在痕跡物證攝影中的應用

閃光燈作為光源，在刑事攝影中的應用主要是通過閃光燈與自然光光比的改變和閃光強弱的變化等方法來達到記錄固定現(xiàn)場和痕跡物證的目的。其主要應用于現(xiàn)場光線條件差、反差比較弱的痕跡物證和一些用常規(guī)方法很難固定下來的痕跡物證等的拍攝。

閃光燈應用于現(xiàn)場拍照在現(xiàn)場勘查中較為常見，而利用閃光燈來拍照痕跡物證也是經(jīng)常使用的一種方法，由于光線情況經(jīng)常變化，如何將一些視力難以辨識，比較模糊的現(xiàn)場足跡拍攝成清晰可見影像則是刑事技術(shù)工作人員在實踐中急需解決的一個問題。

在實際現(xiàn)場勘查工作中，需要對許多現(xiàn)場痕跡物證進行拍照。由于客體和痕跡對光的反射率不同，客體和痕跡紋線就產(chǎn)生反差。對于比較光滑的客體，由于反光率很大，就產(chǎn)生了反光帶，使痕跡細節(jié)消失。采用閃光燈時就要減小強度，采用適當角度打光，這樣玻璃、塑料光盤上的油漬手印和灰塵手印紋線都能得到很好的顯現(xiàn)。攝影時如何控制好曝光，完全用閃光燈作為攝影光源時如何有效控制閃光，以及微距攝影中閃光運用等問題的研究對閃光燈在現(xiàn)場物證攝影中的應用提供了依據(jù)。

二、實驗部分

（一）實驗檢材和實驗器材

實驗檢材：硬塑料上的灰塵指印，硬塑料上的油指印

實驗器材：佳能350D數(shù)碼相機，閃光燈，比例尺，105mm微距鏡頭，面巾紙，翻拍架，多波段光源

（二）實驗操作方法和步驟

1.實驗操作方法

（1）暗視場照明方法是讓光源以較小的配光角度（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。照明光源一般緊靠著照相機頭，使照明光線能夠以較小的角度照射在檢材上。

（2）側(cè)光照明技術(shù)是讓光源以較大的配光角度 （60°－80°）從一側(cè)照射被檢驗物體，在垂直方向接收記錄物體反射光亮度分布。側(cè)光照明能夠在平面照片上反映檢材上痕跡與背景之間的立體凹凸變化細節(jié)，從而可以有效地加強立體痕跡的反差。

（3）掠入式照明技術(shù)是讓照明光線以近似于平行被檢驗物體表面，即配光角度 （80°－90°）照射在被檢驗的物體上，在垂直方向上接收記錄物體的放射光亮度分布。掠入式照明可以顯著地增加漫反射物質(zhì)痕跡與平整客體之間的反射光亮度差，使痕跡以淺色調(diào)呈現(xiàn)在深色背影上，背影圖案干擾被減弱。掠入式照明加強反差作用能力與觀察方向有關，傾斜方向觀察的反差顯著高于垂直方向觀察的反差。

2.實驗操作的基本步驟

（1）將照相機放置在翻拍架上。

（2）對上述檢材上的指印或腳印區(qū)域取景調(diào)焦，注意保持一定的拍照距離，并在現(xiàn)場痕跡平面上放置比例尺。

（3）借助多波段光源進行調(diào)焦，使影像達到全面清晰，根據(jù)不同客體手印確定配光角度和方向。拍攝塑料等透明客體上的手印時要用深色紙張作背景以加強反差。

（4） 將閃光燈充電，待預備指示燈亮時，移至設定的方向、角度，燈頭對準手印、腳印，以不同的距離分別進行拍攝。并對每組數(shù)據(jù)進行記錄，最后對拍攝的照片進行比較從而發(fā)現(xiàn)效果最好的照片。另外將閃光燈使用面巾紙遮蔽，將閃光燈充電，待預備指示燈亮時，移至設定的方向、角度、燈頭對準手印、腳印、以不同的距離分別進行拍攝。并對實驗數(shù)據(jù)進行記錄，當實驗結(jié)束后，對拍照的照片進行比對，發(fā)現(xiàn)最好的結(jié)果，并總結(jié)出規(guī)律。

三、實驗結(jié)果與分析

（一）塑料上的灰塵手印拍攝的效果

1.暗視場的拍攝效果

圖1 塑料灰塵手印原貌拍攝條件：F:5.6 T:1/2S

圖2 加面巾紙拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1/2S閃光距離：100cm 角度：20°

圖3 加面巾紙拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1/2S閃光距離：60cm 角度：20°

加上面巾紙的閃光燈可以明顯減弱光線強度，柔化光線效果，這種方法有較大的光線損失。不加面巾紙的光線集中，強度很大，曝光不容易控制，光性較硬，不夠柔和。不加面巾紙的效果都是曝光過量。加面巾紙的效果明顯好于不加的，在100cm距離的效果好于其他的效果，反差明顯，紋線清晰。

2.側(cè)光照明的拍攝效果

圖4 不加面巾紙拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1/2S閃光距離：100cm 角度：60°

圖5 加面巾紙拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1/2S閃光距離：100cm 角度：60°

圖6 加面巾紙拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1/2S閃光距離：60cm 角度：60°

圖7 加面巾紙拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1/2S閃光距離：30cm 角度：60°

不加面巾紙的閃光燈在30cm和60cm曝光明顯過度，100cm背景與紋理的對比不夠強烈，而加面巾紙的拍攝效果在100cm和60cm比較好，前一張反差最為強烈。

3.掠入式的拍攝效果

圖8 不加面巾紙拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1S閃光距離：100cm 角度：85°

圖9 不加面巾紙拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1S閃光距離：60cm 角度：85°

圖10 不加面巾紙拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1S閃光距離：30cm 角度：85°

圖11 加面巾紙拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1S閃光距離：100cm 角度：85°

圖12 加面巾紙拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1S閃光距離：60cm 角度：85°

圖13 加面巾紙拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1S閃光距離：30cm 角度：85°

不加閃光燈的掠入式明顯曝光過度，反差很不明顯，除了第一張遠距離的攝影另外兩張幾乎就是全白，第一張照片反差不夠明顯，但是手印基本紋線還是能夠看得清晰。但是對比第二組照片，會發(fā)現(xiàn)第二組的照片效果反差明顯，紋線清楚，可以作為不錯的現(xiàn)場物證照片使用。

總之，塑料上的灰塵痕跡的拍攝效果可以發(fā)現(xiàn)：對待塑料這樣透明的檢材首先要使用黑色背影增加反差，黑色背景幾乎全部吸收光線?；覊m手印屬于漫反射，根據(jù)對光線的不同反射性質(zhì)來決定使用黑色背景。其次使用間接閃光法，因為不加面巾紙的閃光燈光線強烈，曝光不容易控制，光性較硬，不夠柔和，因此不容易出現(xiàn)好的效果。最后要使用正確的方法，暗視場拍攝使用的配光角度比較小，加上塑料的內(nèi)反射比較強烈，客體背景的垂直反射分量比較大，痕跡物證的垂直反射分量與背景反射分量不易形成大的亮度反差，加上光線的強度比較大，因此暗視場照明效果不理想。加面巾紙的效果會使光線減弱許多，并且光線比較柔和，曝光相對比較容易控制，效果相對比較好些。使用側(cè)光照明技術(shù)攝影，即使用60°的配光角度進行拍攝，使用不同距離進行拍攝得到的效果與使用暗視場進行對比，發(fā)現(xiàn)曝光更加準確，畫面的反差也很大，而使用面巾紙拍攝的效果更加柔和。而使用掠入式照明發(fā)現(xiàn)效果更好。對于塑料上的灰塵可以使用側(cè)光照明技術(shù)進行拍攝，也可以使用掠入式進行照明，但兩者對比，掠入式照明更好，而且在閃光燈機頭加上面巾紙使用間接閃光效果最好。

（二）塑料上的油手印拍攝效果

1.暗視場的拍攝效果

圖14 不加面巾紙的拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1/2S閃光距離：60cm 角度：20°

圖15 不加面巾紙的拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1/2S閃光距離：30cm 角度：20°

圖16 加面巾紙的拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1/2S 閃光距離：30cm 角度：20°

從兩組對照來看，加面巾紙的曝光嚴重不足，在30cm距離的不加面巾紙和在30cm加面巾紙的曝光還可以，但是反差不夠明顯。在60cm不加面巾紙的反差比較大。

2.側(cè)光照明的拍攝效果

圖17 不加面巾紙的拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1/2S閃光距離：100cm 角度：60°

圖18 不加面巾紙的拍攝效果拍攝條件:F:5.6 T:1/2S閃光距離：60cm 角度：60°

圖19 不加面巾紙的拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1/2S閃光距離：30cm 角度：60°

圖20 加面巾紙的拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1/2S閃光距離：30cm 角度：60°

從兩組的對照來看，遠距離的曝光不夠，在60cm不加面巾紙的和在30cm加面巾紙的效果最好，曝光正確。尤其是在60cm那張的反差明顯，使得紋線清晰，光線也比較正確。在加上面巾紙后遠距離的曝光嚴重不足。

3.掠入式的拍攝效果

圖21 不加面巾紙的拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1S閃光距離：60cm 角度：85°

圖22 不加面巾紙的拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1S閃光距離：30cm 角度：85°

圖23 加面巾紙的拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1S閃光距離：60cm 角度：85°

圖24 加面巾紙的拍攝效果拍攝條件：F:5.6 T:1S閃光距離：30cm 角度：85°

這組的對照發(fā)現(xiàn)使用掠入式配光使曝光準確，反差明顯。對于塑料上的油指印，通過對塑料上的油指紋的照片比較分析，使用掠入式照明技術(shù)的效果比較好些，不加面巾紙的效果會更好些，使用面巾紙會使光線變得比較弱。而使用其他方法的效果明顯不夠理想，反差不夠明顯而且曝光不容易控制。油脂指印的紋線是混合反射的性質(zhì)，而掠入式配光可以減少檢材的內(nèi)反射，所以反差比較強。

結(jié)論：對于白色塑料這一類比較光滑的客體，使用掠入式或者側(cè)光照明技術(shù)照明進行拍照可以有效地減弱客體在垂直方向的反光，對于塑料上的灰塵和油脂指印使用掠入式方法的閃光效果比較好。

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