現(xiàn)場灰塵痕跡提取方法探討

田斌　莫南浪

[摘 要]微弱灰塵痕跡物證的現(xiàn)場拍攝和處理技術的最終目的在于增強灰塵痕跡與承痕客體背景之間的反差，清晰顯示出痕跡自身的細節(jié)特征。文章首先探討了灰塵痕跡的形成原理及特性，將現(xiàn)場常見的灰塵痕跡按照承痕客體分為三種基本類型：平面光亮客體上的微弱灰塵痕跡、深色紡織物上的微弱灰塵痕跡和有色地毯上的微弱灰塵痕跡。并通過實驗，探索和總結出提取上述三類客體上微弱灰塵痕跡的優(yōu)化拍攝技術方法。

[關鍵詞]灰塵痕跡 偏振光 拍攝

中圖分類號：TP9I 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）04-0349-02

微弱灰塵痕跡是犯罪現(xiàn)場中常見的一類痕跡物證。這一類痕跡的物質(zhì)形態(tài)極易受到自然或人為因素的改變或破壞，只能在現(xiàn)場較為困難的條件下拍攝固定。由于微弱灰塵痕跡在紅外線、紫外線等特種光線下沒有明顯的激發(fā)響應，特種物證攝影技術對這一類痕跡拍攝效果也不明顯。因此，提取、固定這類痕跡一直是刑事科學技術人員在實踐中遇到的困難問題。

一、灰塵痕跡的形成和主要特性

（一）灰塵痕跡的形成

灰塵是細微成粉末的土或其它物質(zhì)的微粒，灰塵顆粒的直徑約在百分之一毫米至千分之一毫米之間。

空氣中懸浮的各種灰塵微粒，在漂浮過程中由于自身的重力或受物體的靜電引力所吸引，逐漸會在物體的表面沉積或聚集，形成一層薄薄的灰塵，隨著時間的推移，灰塵薄層的厚度也會不斷增加。在許多犯罪現(xiàn)場的出入口或室內(nèi)物體的表面或多或少都會有一層灰塵，這種灰塵俗稱“薄塵”。犯罪嫌疑人作案過程中，當其用手觸摸了這些表面有薄塵的物體時，作為造痕體的手指如果表面粘走一定的灰塵，則會在承痕體表面上出現(xiàn)所謂的“平面減層手印”；如果犯罪嫌疑人的手指粘附有灰塵，在其觸摸到更為干凈的物體表面時，則會在承痕體表面形成所謂的“灰塵加層手印”。

灰塵痕跡廣泛存在于各類案事件現(xiàn)場中。在犯罪現(xiàn)場中，往往被犯罪分子忽略而未被毀掉。同樣，一些微弱的灰塵痕跡也往往容易被現(xiàn)場勘查人員忽視。

（二）灰塵痕跡的主要特性

1.灰塵的粒度極細（粒度大小的數(shù)量級約為10-6米），質(zhì)量極小。因此，灰塵痕跡極易受人為或自然因素的影響而改變其原始狀態(tài)和位置，所以，現(xiàn)場灰塵痕跡不易帶回實驗室拍攝；同時，在現(xiàn)場也不能用刷、噴、熏等技術手段顯現(xiàn)。

2.微弱灰塵痕跡大多因為灰塵量極少，所以痕跡本身的反差十分微弱，在可見光下很難看清其輪廓和特征；

3.現(xiàn)場某些客體，例如地毯，其纖維結構內(nèi)部含有大量非痕跡塵埃，不能使用靜電吸附的方法予以提取；

4.由于微弱灰塵痕跡在紅外線、紫外線等特種光線下沒有明顯的激發(fā)響應，所以從特種物證攝影技術對灰塵痕跡拍攝效果不明顯；

5.實驗發(fā)現(xiàn)，灰塵痕跡的微細顆粒具有強烈的退偏作用，即偏振光經(jīng)灰塵痕跡細微顆粒的散射后，散射光變?yōu)樽匀还狻?/p>

6.一些客體的背景（例如深色紡織物的背景紋線和顏色），在光照下產(chǎn)生強烈的反光光斑，常常構成對附著在這些客體上的加層灰塵手印紋線的干擾。

現(xiàn)場環(huán)境條件復雜多變，技術器材和裝備條件也受限，因此，在現(xiàn)場拍攝固定灰塵痕跡有很大的困難，常常不能取得滿意的拍攝效果。

二、現(xiàn)場常見灰塵痕跡類型

除了手指以外，足底、鞋底、機動車輪胎等造痕體，也能夠在路面、在被害人的衣物等承痕客體上形成灰塵足印、鞋印、車輪印跡等痕跡?，F(xiàn)場常見灰塵痕跡一般可以分為以下幾種類型：

1.按造痕客體的類型可分為：灰塵指紋、灰塵足跡、輪胎印跡等

2.按承痕客體的屬性可分為：光亮客體上的灰塵痕跡、紡織物上的灰塵痕跡、有色地毯上的灰塵痕跡等。

3.按形成原因可分為：減層灰塵痕跡、加層灰塵痕跡。

三、現(xiàn)場常見灰塵痕跡提取方法

（一）光亮平整客體表面微弱灰塵痕跡的拍攝方法

對于光亮平整客體表面的灰塵痕跡，可以使用兩種配光方法拍攝固定：一種是“掠入射法”配光，另一種是“單燈偏振光掠入射法”配光。如果客體表面有顏色時，還可綜合運用有色濾光鏡進一步壓暗背景，更加突顯灰塵痕跡的形態(tài)、輪廓。

1.“掠入射法”配光技術要點：

（1） 檢材狀況對檢驗結果的影響

掠入射照明加強灰塵痕跡的漫反射效果在很大程度上取決于檢材狀況。灰塵痕跡物質(zhì)數(shù)量越多，漫反射能力越強，則痕跡反射光亮度越大。掠入射照明加強這類灰塵痕跡的效果很好，即使非常微弱的淺淡足跡也能得到很好的顯示。

客體表面光滑程度也是影響掠入射照明效果的重要因素之一?？腕w表面越光滑，表面定向反射能力越強，表面反射光的垂直分量越小，足跡與背景之間的亮度反差就越大。因此，客體表面越光滑，掠入射照明作用效果越顯著。

（2）選擇平行光束光源

掠入射照明方法入射角為80-90度。入射角越接近90度，檢驗效果越好。平行光束光源輸出平行光線，可以使照明光線以同一角度照明在物體上，達到較好的掠入射照明效果，所以掠入射照明一般使用平行光束光源。其它照明光源由于輸出光線發(fā)散，難以保證照明光線以相同的入射角照射，檢驗效果相對較差。

（3）光源強度與檢驗結果

雖然客體背景反射光形成足跡物質(zhì)反射光同時隨照明光線強度，但它們的亮度比只取決于它們的反射性質(zhì)差異，與照明光源的強度沒有關系。當光源強度變化時，背景亮度和淺淡足跡亮度等比例變化，因此淺淡足跡與背景之間的亮度反差。

在肉眼觀察時，由于存在亮度適應問題，肉眼觀察效果在一定程度上受到照明光源強度的影響。由于掠入射照明有效地抑制了背景垂直反射光亮度，并且掠入射照明的大入射角容易導致照明光線的照度水平偏低，在掠入射照明下的物體反射亮度常常低于肉眼觀察適應值，限制了眼睛的觀察和辨別反差的能力。因此，盡管淺淡灰塵痕跡與背景之間存在足夠亮度反差，但很有可能因為它們的反射光亮度太低而使肉眼不能觀察到反差的存在。使用高強度照明光源使入射照明的反射光亮度提高，往往可以顯著改善掠入射照明檢驗的觀察效果。

（4）準確控制曝光量

掠入射照明將被檢驗的淺淡足跡和背景再現(xiàn)為一淺一深兩種色調(diào)，因而需要在測光值的基礎上減少一些曝光量，一般減少1/2-1檔。此外，在掠入射照明條件下，被檢驗的物體在垂直方向上的反射光亮度通常較弱，所以曝光時間一般較長。如果曝光時間太長，要考慮膠片倒易律失效所需的曝光補償。

（5）自拍模式的使用

由于“掠入射法”的曝光時間一般較長，所以拍攝時應該使用自拍模式或者快門線來避免用手按快門引起的相機振動帶來的圖像模糊。

2.“單燈偏振光掠入射法”配光的技術要點

雖然“單燈偏振光掠入射法”配光和“掠入射法”配光有很多的相同的地方，但二者存在著本質(zhì)上的差別，即單燈掠入射配光“正交偏光軸法”屬于偏振光攝影。單燈掠入射配光“正交偏光軸法”的主要技術要點有：

（1）適用對象

從原理上可知單燈掠入射配光“正交偏光軸法”適用于存在小凹凸區(qū)域非理想光滑表面上的淺淡足跡的拍攝。

（2）對光源的要求

此法的配光屬于掠入射照明配光，雖然此法適用于存在小凹凸區(qū)域的表面上的淺淡灰塵痕跡的拍攝，但小凹凸區(qū)域是很少的，表面上絕大部分區(qū)域?qū)θ肷涔馊跃褪嵌ㄏ蚍瓷?，所以仍然要求面光源發(fā)出方向性好的平行光束。

（3）準確轉動起偏鏡和檢偏鏡的位置

轉動光源前起偏鏡的位置，使其偏光軸平行于入射面；轉動相機鏡頭前檢偏鏡的位置，使其偏光軸垂直于入射面，確保滿足“正交偏光軸法”。

（4）曝光控制

由于在光源和鏡頭前面分別增加了起偏鏡和檢偏鏡，所以曝光量在掠入射的基礎上應增加2-3檔。

（5）自拍模式的使用

由于此法增加了曝光時間，所以拍攝時更應采用自拍模式來避免用手按快門引起的相機振動帶來的圖像模糊。

（二）深色紡織物表面微弱灰塵痕跡的拍攝方法

深色紡織物表面微弱灰塵痕跡主要采用“雙燈偏振光均勻配光法”拍攝。這種配光方法的技術關鍵有兩點：

1.暗環(huán)境下拍攝

“雙燈偏振光均勻配光法”要求在暗環(huán)境下或在全黑條件下拍照。，否則雜散光的非偏振化將產(chǎn)生極大的干擾作用，甚至無法取得滿意的效果。因為檢偏鏡只能控制承痕客體表面反射的線偏振光，對于其它非偏振化的雜光無法消光。

對于白天室內(nèi)現(xiàn)場，要緊閉門窗并用厚實的被褥之類遮擋雜光。對于白天室外現(xiàn)場，要設法在檢材位置創(chuàng)造一個局部的暗環(huán)境，本文采用一個家電包裝紙箱罩住現(xiàn)場檢材，在檢材四周創(chuàng)造一個局部的暗環(huán)境，是一個較好的實用方法。

2.“正交偏光軸”配光的調(diào)整要點

首先將相機、光源、被拍物固定好，將兩臺分色偏振燈置于被物兩旁照射被攝物，兩燈光均以與檢材平面約45°角度為宜，調(diào)焦時對焦比例尺。首先打開第一個燈，分別轉動起偏鏡和檢偏鏡，仔細調(diào)整兩鏡的偏光軸，直到通過鏡頭觀察到客體背景全暗為止，這時兩偏光軸互相垂直。

然后，關閉這第一個燈，保持這兩個偏光鏡的位置不變。打開另一個燈，這時取景器內(nèi)視場又明亮起來。僅需微微轉動第二個燈前的偏光鏡，直到取景器內(nèi)檢材背景重新達到最暗為止，此時第二個燈的起偏鏡的偏光軸與鏡頭前的檢偏鏡偏光軸互相垂直。

拍照時，兩燈同時打開，兩燈前的起偏鏡的偏光軸與檢偏鏡偏光軸均滿足“正交偏光軸”配光要求，視場達到最暗，灰塵痕跡與背景之間的反差被加強。

在承痕體為彩色的紡織物時，則在鏡頭和檢偏鏡之前再附加一塊與紡織物顏色互補色的濾色鏡，使得背景被最大程度壓暗，進一步加大了灰塵痕跡與背景之間的反差。這種配光方法要求盡量使用高強度的冷光源。

（三）有色地毯表面微弱灰塵痕跡的拍攝方法

1.分色、偏振光攝影綜合運用的優(yōu)勢

有色地毯與深色紡織物相比較，除了存在表面紋路狀分布定向反射光線以外，還存在較強的內(nèi)反射光線。內(nèi)反射光線呈現(xiàn)與地毯色彩相同的顏色，具有非常強的退偏振作用。該特性使得“正交偏光軸法” 不能消除彩色紡織物的內(nèi)反射光線，致使地毯紋路對痕跡紋線產(chǎn)生極大干擾。但是，有色地毯的內(nèi)反射光線具有一定色彩這一特性，可以選擇與紡織物顏色互補的色光波段的濾色鏡，利用分色攝影消除或抑制這些內(nèi)反射光線。分色攝影和“正交偏光軸法”配光的綜合運用，可以同時除去彩色紡織物的表面定向反射光線和內(nèi)反射光線，使痕跡紋線與背景之間的亮度反差得到顯著加強，同時還減少了紋路干擾，效果頗佳。

2.分色、“正交偏光軸法”的技術要點

在滿足“正交偏光軸法”偏光攝影的技術要點之外，再按分色攝影的技術要點，根據(jù)檢材背景的主要顏色，選擇合適的與檢材背景顏色互補色的有色濾光鏡。

由于偏光鏡和有色濾光鏡兩者均對光源的光強有極大的衰減，因此，這種方法要求具有較高亮度的強光光源。拍攝曝光時，對于膠片記錄，宜采用較高的浮動級數(shù)進行“系列曝光”，對數(shù)碼相機來說，宜及時查看曝光效果，及時糾正曝光偏差。

參考文獻

[1] 錢鈞.刑事攝影簡明教程[M].北京：中國人民公安大學出版社，2005.

[2] 潘國光.刑事攝影簡明教程[M].北京：中國人民公安大學出版社，2002.

[3] 王桂強.指印的光學顯現(xiàn)和照相技術[M].北京：群眾出版社，2005.

[4] 程勇.刑事攝影用光技術[M].北京：群眾出版社，2005.

[5] 葉玉堂，饒建珍，肖峻，等.光學教程[M].北京：清華大學出版社， 2005.

[6] 寧平，何旺.運用偏振光照相技術提取指紋嘗試[J].刑事技術，2004，（6）：31-33.