利用紫外光譜成像技術(shù)顯現(xiàn)復(fù)印紙上遺留防曬護(hù)膚品指印研究

李 婷，蔣占卿

(中國人民公安大學(xué)刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100038)

0 引言

防止紫外線傷害已成為人們格外關(guān)注的問題。防曬護(hù)膚品作為一種有效的防護(hù)手段已廣泛應(yīng)用到人們的日常生活中。因此，在犯罪現(xiàn)場遺留有由化妝品所形成痕跡的物證逐漸增多，而利用紫外光譜成像方法對護(hù)膚品成痕物質(zhì)的研究還比較少。本文利用紫外光譜成像顯現(xiàn)復(fù)印紙表面潛在防曬護(hù)膚品指印痕跡，利用部分防曬化妝品指印的紫外影像圖及光譜曲線圖，進(jìn)而分析紫外拍照時選擇的最佳波段，為紙張上防曬護(hù)膚品指印顯現(xiàn)和拍照提取提供參考。

1 儀器設(shè)備

THEMIS紫外光譜成像儀，主要由紫外棱鏡分光光譜成像儀、全反射鏡、全波段CCD、氘燈光源、計算機(jī)圖像處理軟件等組成。

2 實驗

2.1 實驗原理

從護(hù)膚角度來講，防曬化妝品主要目的是阻止紫外線直接照射皮膚，一般使用于皮膚的最外層，而人們一般行為中，皮膚表層化妝品物質(zhì)更容易使發(fā)生轉(zhuǎn)移。

紫外線是不可見光輻射，與可見光一樣遵守光的直線傳播、反射和折射定律，也遵守透鏡成像原理。紫外線的穿透能力很弱，一般只作用在物體很薄的表面層，可反映物體表層的紫外特性。各種物質(zhì)吸收光線性質(zhì)不同，但吸收光線的能力一般隨波長增加而減少，大多數(shù)物質(zhì)呈現(xiàn)這樣的規(guī)律。紙張在紫外光照射下發(fā)熒光，而防曬護(hù)膚品則吸收/反射紫外光線，正因為如此，通過成痕物質(zhì)與承載客體在紫外區(qū)的吸收/反射強(qiáng)度不同來加強(qiáng)亮度反差，形成亮背景和暗紋線的影像圖，從而達(dá)到顯現(xiàn)指印痕跡的目的。

2.2 實驗內(nèi)容

2.2.1 樣本制作

本實驗選取了生活中常用復(fù)印紙(安興紙業(yè)深圳有限公司，傅美2010)為指印痕跡承載客體。同時選擇市面上兩種比較常見的防曬類護(hù)膚品：①F1防曬乳液SPF30+，PA+++ ②F2水感防曬露SPF25，PA++，③F3防曬隔離霜SPF25，PA++作為檢驗物質(zhì)。

記錄實驗當(dāng)天的日期、天氣狀況、實驗室內(nèi)的溫度、溫度等物理條件。室溫5℃，相對濕度為10%。

一定數(shù)量的志愿者首先將手清洗干凈，待自然晾干后，在手背上涂抹適量防曬化妝品并涂抹均勻，待20分鐘后(使防曬化妝品與皮膚充分的接觸和反映)，將手指指頭與手背接觸，在實驗客體表面按下指印。

2.2.2 實驗過程

啟動THEMIS紫外超光譜成像系統(tǒng)。

配光方法：使用單向照明配光方法，氘燈與光譜儀成45°入射紫外線。

儀器參數(shù)：掃描線數(shù)設(shè)置為300(足以覆蓋單枚指印整體)，曝光時間設(shè)置為3 000 ms。

樣品采集：將實驗樣本放置于載物臺上，光譜儀鏡頭垂直于載物臺并且對準(zhǔn)指印，使得氘燈形成的光斑覆蓋整枚指印，進(jìn)行指印光譜影像集的拍攝，得到不同波段下指印的紫外影像集。

結(jié)果優(yōu)化：對拍攝得到的影像集進(jìn)行降噪、校準(zhǔn)和消除暗電流的處理，得到紋線物質(zhì)和指印載體物質(zhì)的紫外光譜曲線。

3 實驗結(jié)果與分析

(1)選取復(fù)印紙表面F1防曬乳液(SPF30+，PA+++)指紋痕跡在可見光以及不同紫外波段共15幅影像對比，如圖1所示。

圖2為復(fù)印紙表面F1防曬乳液(SPF30+，PA+++)指紋痕跡的紫外光譜曲線。

從所得到的指印痕跡紫外光譜曲線中很容易分析出：照明波長在98.49～286.56 nm之間，背景物質(zhì)(紙張)的反射吸收紫外線的性能和成痕物質(zhì)(防曬護(hù)膚品)的反射吸收性能基本相同，表現(xiàn)為無痕跡顯現(xiàn)。在285 nm左右，兩者的性能出現(xiàn)差異，即指紋痕跡物質(zhì)與背景客體之間的亮度反差開始明顯，指印紋線得到顯現(xiàn)。286.59～332.58 nm之間，隨著紫外光波長的增加，痕跡物證與背景之間的反差相應(yīng)的逐漸增大，即痕跡顯現(xiàn)的越清晰。在332 nm左右，兩者之間的反差達(dá)到最大，指印痕跡最清晰。332.58～372.33 nm之間，隨著紫外光波長的增加，痕跡物證與背景之間的反差逐漸減小，痕跡顯現(xiàn)逐漸模糊。372.33～443.37 nm之間，兩者的光譜曲線幾乎重合，意味著兩者對紫外光的反射吸收幾乎一致，反差為零，痕跡不能很好的顯現(xiàn)。443.37～559.99 nm之間，兩者的光譜曲線的趨勢基本保持平行變化，但從兩者對紫外線的反射吸收性能來看，總體上，背景物質(zhì)高于成痕物質(zhì)，其中449.17～479.31 nm之間，性能差異值較大，顯現(xiàn)效果較好，理論上可以顯現(xiàn)。

通過光譜影像集與紫外光譜曲線圖進(jìn)行參照分析，可以發(fā)現(xiàn)指印紫外光譜影像集體現(xiàn)的反差變化規(guī)律與光譜曲線所體現(xiàn)的反差變化規(guī)律基本一致。

(2)選取復(fù)印紙表面F2水感防曬露(SPF25，PA++)指紋痕跡在可見光及不同紫外波段的15幅影像集，如圖3所示。

圖4為復(fù)印紙表面F2水感防曬露(SPF25，PA++)指紋痕跡的紫外光譜曲線。

從圖3、圖4很容易分析出：紫外光照明波長在98.49～277.90 nm之間，背景物質(zhì)對紫外線吸收反射性能和成痕物質(zhì)對紫外吸收反射的性能相同，表現(xiàn)為無痕跡顯現(xiàn)。在277.90 nm左右指印紋線開始顯現(xiàn)出來，即在此波段下指紋痕跡的物質(zhì)與背景客體之間的亮度反差開始明顯。在277.90～335.84 nm之間，隨著紫外光波長的增加，痕跡物證與背景之間的反差逐漸增大，痕跡的清晰度加大。335 nm左右處，兩者之間的反差達(dá)到最大，即痕跡顯現(xiàn)的最清晰。在335.84～392.18 nm之間，隨著紫外光波長的增加，痕跡物證與背景之間的反差逐漸減小，痕跡顯現(xiàn)逐漸模糊。392.18～450.00 nm,450.00～559.99 nm之間，兩者的光譜曲線幾乎重合，意味著背景客體物質(zhì)和成痕物質(zhì)對紫外光的反射吸收程度幾乎一致，痕跡顯現(xiàn)不充分。

光譜影像集與此紫外光譜曲線圖對比發(fā)現(xiàn)，指印紫外光譜影像集體現(xiàn)的痕跡顯現(xiàn)變化規(guī)律與光譜曲線所體現(xiàn)的反差變化規(guī)律基本一致。

(3)選取復(fù)印紙表面F3防曬隔離霜(SPF25，PA++)指紋痕跡在可見紫外波段的15幅影像，如圖5所示。

圖1 F1防曬乳液(SPF30+，PA+++)指紋可見及紫外影像集

(紅色曲線是復(fù)印紙的光譜曲線，藍(lán)色曲線是防曬化妝品指印的光譜曲線)

圖3 F2水感防曬露(SPF25，PA++)指紋在可見及紫外波段影像集

(紅色曲線是復(fù)印紙的光譜曲線，藍(lán)色曲線是F2防曬化妝品痕跡的光譜曲線)

圖5 F3防曬隔離霜(SPF25，PA++)指紋可見、紫外波段影像集

(紅色曲線是復(fù)印紙表面的光譜曲線，藍(lán)色曲線是防曬化妝品指印的光譜曲線)

圖6為復(fù)印紙表面F3防曬隔離霜(SPF25，PA++)指紋痕跡的紫外光譜曲線。

從圖5、圖6分析可見，照明波長在98.49～252.11 nm之間，背景物質(zhì)反射吸收紫外線的性能和成痕物質(zhì)的反射吸收性能基本相同，表現(xiàn)為無痕跡顯現(xiàn)。在252 nm左右兩者的性能出現(xiàn)差異，即在此波段下形成指紋痕跡的物質(zhì)與背景客體之間的反差開始明顯，指印紋線開始顯現(xiàn)。252.11～327.02 nm之間，隨著紫外光波長的增加，痕跡物證與背景之間的反差逐漸增大，即痕跡顯現(xiàn)越清晰。在327 nm左右處，兩者之間的反差達(dá)到最大，指印痕跡最清晰。327.02～382.23 nm之間，隨著紫外光波長的增加，痕跡與背景之間的反差逐漸減小，痕跡顯現(xiàn)逐漸模糊。382.23～447.24 nm之間，兩者的光譜曲線幾乎重合，意味著兩者對光的反射吸收幾乎一致，反差幾乎為零，痕跡不能很好顯現(xiàn)。447.23～559.99 nm之間，兩者的光譜曲線的趨勢基本保持平行變化，但從兩者紫外線的反射吸收性能來看，總體上，背景物質(zhì)高于成痕物質(zhì)，其中447.23～478.33 nm之間，此性能差異值較大，顯現(xiàn)效果較好，理論上可以顯現(xiàn)。

兩者參照分析，可以發(fā)現(xiàn)指印紫外光譜影像集體現(xiàn)的痕跡顯現(xiàn)變化規(guī)律與光譜曲線所體現(xiàn)的反差變化規(guī)律基本一致。

4 結(jié)論

(1)公安實踐中由防曬護(hù)膚品形成的潛在痕跡越來越多，紫外光譜成像技術(shù)對顯現(xiàn)復(fù)印紙表面潛在防曬護(hù)膚品指印效果較好，可以作為一種對由防曬護(hù)膚品形成的潛在痕跡進(jìn)行顯現(xiàn)、檢驗的有效方法。

(2)實驗表明，復(fù)印紙表面兩種護(hù)膚品指印影像效果較好時所在的紫外波段為290～360 nm之間，最佳波段是320～340 nm之間,在此波段內(nèi)，痕跡清晰，相應(yīng)的細(xì)節(jié)特征能夠很好地顯現(xiàn)，可以直接進(jìn)行鑒別和比對。

值得注意的是，護(hù)膚品指印最佳拍攝波段和紫外反射照相常用的254和365 nm兩個特定的波段有所不同。

(3)不同品牌的化妝品，由于其物質(zhì)成分不同，表現(xiàn)為在相同的紫外光波長下有不同的吸收反射性能。

(4)實驗是在理想的環(huán)境下進(jìn)行的，也只是對部分防曬護(hù)膚品指紋在紫外光區(qū)的顯現(xiàn)進(jìn)行了初步分析，還需從護(hù)膚品的不同分類，不同的承痕客體、不同的痕跡遺留時間、不同的物理環(huán)境方面等，進(jìn)一步深入探索防曬護(hù)膚品指紋在紫外光區(qū)的最佳顯現(xiàn)條件，以便更好地指導(dǎo)實踐。

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