分色攝影與光譜成像在刑事物證攝影中的應(yīng)用

向 陽

恩施市公安局刑偵大隊(duì)，湖北 恩施 445000

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分色攝影與光譜成像在刑事物證攝影中的應(yīng)用

向 陽

恩施市公安局刑偵大隊(duì)，湖北 恩施 445000

分色攝影與光譜成像是刑事物證攝影中常用技術(shù)。本文介紹了分色攝影與光譜成像的基本原理和方法，探討了運(yùn)用數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行完成分色攝影和光譜成像的方法和技巧。指出將分色攝影與光譜成像應(yīng)用在刑事物證攝影中，可以獲得符合檢驗(yàn)要求的圖像，為破案尋找更多線索，以增強(qiáng)刑事物證的可靠性和準(zhǔn)確性。

分色攝影；光譜成像；刑事攝影；物證檢驗(yàn)

刑事物證攝影是采用專門的攝影方法，將犯罪現(xiàn)場(chǎng)中、搜查過程中和技術(shù)檢驗(yàn)過程中提取和發(fā)現(xiàn)的與案件有關(guān)的痕跡、物品成像并記錄下來的專門技術(shù)，包括原物大攝影和直接擴(kuò)大攝影、紅外線攝影反射攝影和透射攝影、長(zhǎng)波紫外線反射攝影、翻拍和脫影照相、偏振光脫影和分色攝影六類[1]。刑事攝影以解決刑事偵察的特殊任務(wù)為目的，講求證據(jù)性、先行性和快捷性[2]，但現(xiàn)實(shí)中，常常遇到圖案混沌、模糊，很難分辨的現(xiàn)象，就需要應(yīng)用到分色攝影與光譜成像去進(jìn)行去偽存真、由表及里地進(jìn)行甄別性處理[3]，在物證檢驗(yàn)攝影數(shù)碼化取代傳統(tǒng)膠卷相機(jī)后，研討分色攝影與光譜成像的應(yīng)用技巧有著很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

一、分色攝影的原理及作用

分色攝影本身就是刑事物證攝影六大種類中的一種，參照中華人民共和國(guó)公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《刑事照相、錄像詞匯》中的界定，所謂分色攝影是在可見光范圍內(nèi)，利用分光裝置有目的選擇成像光波段的專業(yè)技術(shù)[4]。這項(xiàng)技術(shù)從1908年柏林警察局用彩色照相機(jī)在兇殺案現(xiàn)場(chǎng)成功拍照紅地毯上的清晰血跡算起，已有100多年歷史，隨著不同介質(zhì)的濾色鏡和不同波段的多波段光源的發(fā)明使用，分色攝影技術(shù)逐步走向更加便捷、成熟和完善[5]。

我們知道，大千世界萬事萬物的色彩都是由紅、黃、藍(lán)這3種原色光組成，也就是通常所稱的三原色原理。分色攝影利用三原色不斷變化疊加，產(chǎn)生單一色光去照射多元素組成的被攝客體，不同元素對(duì)單一色光的吸收和反射是有差異的，按照“同色通過，異色吸收”的原理，被攝主體在單一色光的照射下會(huì)呈現(xiàn)不同的亮度差，且這種亮度差隨單一色光波長(zhǎng)的變化而變化，選用光譜成分不同的色光進(jìn)行成像記錄，達(dá)到“增感”或“減感”效果，就可得到所希望的亮度分布差異明顯的照片[6]。過去通常的辦法是在相機(jī)鏡頭前或者在光源前加裝紅色、綠色、黃色、藍(lán)色等各種濾光鏡，但選擇什么樣的濾光鏡能將所需要的光譜和圖案“分開”，只能憑攝影者現(xiàn)場(chǎng)判斷，還依然是一種憑經(jīng)驗(yàn)辦事，準(zhǔn)確性、客觀性和效率都得不到保障。如今絕大多數(shù)分色攝影已不再需要通過加裝物理濾光鏡，而是指采用相機(jī)自帶的“優(yōu)化校準(zhǔn)”下的“濾鏡效果”中的功能進(jìn)行模擬分色攝影，這是數(shù)碼相機(jī)常用的分色攝影技術(shù)，技術(shù)簡(jiǎn)單易行，快速有效。

作為刑事物證攝影中的一個(gè)重要類別，分色攝影對(duì)于偵查破案提供線索、案件審判定性提供證據(jù)有極大幫助，包括進(jìn)行痕跡檢驗(yàn)、顯示難讀字跡、區(qū)分偽彩色、加強(qiáng)某些痕跡、字跡的反差、顯示被掩蓋的字跡或照片上影像、鑒別物質(zhì)異同等，尤其是在顯現(xiàn)消褪、涂抹和模糊的字跡、指紋、足印等，辨別偽造文件、票證方面有非常獨(dú)特的作用[7]。因三原色的波長(zhǎng)(λ)差異顯著，紅色波長(zhǎng)約600-700毫微米(nm即納米)，而黃色λ=500-600nm，藍(lán)色λ=400-500nm，通過單一色光的吸收或反射客體，增加和減弱物體上某種顏色，就能從而顯現(xiàn)出肉眼難以區(qū)別或者反差不明顯的細(xì)微特征，用于比較檢驗(yàn)。

二、光譜成像的原理及功效

光譜成像(spectral lmaging)技術(shù)是利用多個(gè)光譜通道進(jìn)行圖像采集、顯示、處理和分析解釋的技術(shù)[8]。任何物證都有不同的色彩，表面都可構(gòu)成不同的光譜曲線，分色攝影借助于濾光鏡或相機(jī)上的“優(yōu)化校準(zhǔn)”裝置，在可見光下通過單色光可將潛在痕跡進(jìn)行加強(qiáng)顯現(xiàn)，形成能清晰區(qū)分的圖片；光譜成像組合了光譜技術(shù)和數(shù)字成像技術(shù)，其裝置由液晶可調(diào)波長(zhǎng)濾光鏡、數(shù)字CCD照相機(jī)、照明光源和計(jì)算機(jī)及專用軟件構(gòu)成。經(jīng)光譜檢驗(yàn)得到被檢驗(yàn)物體的窄波段單色光的反射光或熒光亮度分布影像，通過分色攝影，將微弱和潛在痕跡顯示出來，得到清晰的物證照片，其過程如圖1所示。

圖1 光譜成像結(jié)構(gòu)圖

由此可見，光譜成像的原理與分色攝影的原理基本一致，不同的在于分色攝影憑借濾光裝置以單色光去增強(qiáng)或減弱檢材物中的色彩，在可見光下，依靠相機(jī)直接獲取分辨信息，而光譜成像要利用波長(zhǎng)光譜區(qū)分檢材物中的某一特征色彩、形體輪廓和形象，既可在可見光下進(jìn)行，也可紅外線或短波紫外線等光源照射分辨被檢驗(yàn)物體，需要應(yīng)用多種設(shè)備分步驟記錄被檢物體在很寬光波范圍內(nèi)的亮度信息，最后才能形成能夠最有效反映物體證據(jù)和偵查價(jià)值信息的圖像[9]。

光譜成像雖然操作復(fù)雜、對(duì)設(shè)備要求也較高，但由于其不受照明光源和條件限制，且根據(jù)光譜波段透過濾光鏡依次到達(dá)CCD感應(yīng)器，最后應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，其檢驗(yàn)范圍更廣，形成的圖像更清晰、細(xì)致，檢驗(yàn)結(jié)論更準(zhǔn)確，在刑事物證攝影中的作用非常大，不僅在各種顏色的文件、圖案、圖表、票證、照片等物體影調(diào)變化上能“明察秋毫”，而且在提取汗液、油脂、灰塵、足印、血跡、指紋和人體皮膚損傷等刑事案件中常用痕跡方面有獨(dú)特功效。

三、應(yīng)用體會(huì)

分色攝影與光譜成像在刑事物證攝影中的應(yīng)用不僅有雄厚的理論基礎(chǔ)，而且在刑事檢驗(yàn)工作實(shí)踐中也會(huì)經(jīng)常應(yīng)用，并產(chǎn)生了積極的幫助和促進(jìn)效果。

(一)分色攝影的應(yīng)用

分色攝影是刑事物證攝影中最常用的手段，尤其是在現(xiàn)場(chǎng)提取犯罪嫌疑人或其它相關(guān)人員的指紋和足跡時(shí)，能及時(shí)迅速地完成取證工作。如我市某小區(qū)2005年12月發(fā)生了一起入室搶劫殺人案，犯罪嫌疑人是攀爬窗戶而進(jìn)入房間，室內(nèi)一名老人已遇害，由于犯罪嫌疑人反偵察能力較強(qiáng)，現(xiàn)場(chǎng)留下的作案線索非常少，加上現(xiàn)場(chǎng)破壞較大，偵察人員經(jīng)過認(rèn)真細(xì)致的反復(fù)勘查，終于在窗戶旁的紅色木質(zhì)柜子上發(fā)現(xiàn)了一枚足跡，但遺留足跡的痕跡非常淡，加之背景為深色的紅色，正常拍照取證獲得的足跡非常模糊(圖2)。在此情況下，我們架好三腳架，固定一臺(tái)尼康D700數(shù)碼相機(jī)，關(guān)閉室內(nèi)其他光源，在無雜散光的條件下，使用足跡燈以掠入射照明方式布光，使光照范圍大小覆蓋搭個(gè)足跡，然后將相機(jī)參數(shù)調(diào)整為拍攝菜單——設(shè)定優(yōu)化校準(zhǔn)——單色——濾鏡效果——G，進(jìn)行分色攝影，最后成功獲得了一張反差較大、細(xì)節(jié)特征清晰的足跡照片(圖3)。最后通過這張足跡照片，確定了作案人的身高、體重、走路姿態(tài)等重要特征，并很快將犯罪嫌疑人捉拿歸案。

在這一實(shí)例中，我們體會(huì)到一是分色攝影在刑事物證攝影中應(yīng)用非常廣泛，對(duì)刑事偵察破案和取證有很大幫助作用；二是進(jìn)行分色攝影并非一定要加裝濾光鏡，也可用相機(jī)上的“濾鏡效果”功能進(jìn)行模擬分色攝影；三是采用數(shù)碼相機(jī)直進(jìn)行分色攝影，入射光線只能以接近90°的光線入射，以防地板、墻壁產(chǎn)生漫反射光進(jìn)入相機(jī)鏡頭，降低顯現(xiàn)效果[10]。

(二)光譜成像的應(yīng)用

現(xiàn)代高端的光譜成像系統(tǒng)需要使用液晶調(diào)變式濾光器及相關(guān)專用軟件進(jìn)行可以在使用的成像波長(zhǎng)范圍之內(nèi)，精細(xì)區(qū)分僅有細(xì)微差異的同色異譜現(xiàn)象。但這種系統(tǒng)由于體積大，價(jià)格昂貴和成像波長(zhǎng)范圍有限，刑事物證攝影的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用極少。但在工作實(shí)際中，通過對(duì)普通數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行一定改造，仍可記錄物體一系列不同波長(zhǎng)的射線影像，現(xiàn)實(shí)光譜成像。利用普通數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行光譜成像多用于以下一些刑事物證攝影：(1)現(xiàn)場(chǎng)生物物證的發(fā)現(xiàn)；(2)不同目標(biāo)信號(hào)和背景下提取指紋；(3)消除印油捺印指印下簽字筆字跡背景，檢驗(yàn)潛在手印，進(jìn)行文字墨跡識(shí)別；(4)檢驗(yàn)消退、模糊的傳真紙、熱合打印和復(fù)印紙字跡；(5)鑒別不同種類纖維；(6)血液年齡的鑒定[11]。2015年6月，我局在偵破一起詐騙案件時(shí)，需要在一張單據(jù)上提取指紋，我們利用普通數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行光譜成像在不同的波長(zhǎng)范圍拍攝了5張圖片，如圖4所示光譜檢驗(yàn)如圖4所示。

圖4 選取指印和背景為基準(zhǔn)點(diǎn)不同波長(zhǎng)的圖片顯示

以這一基準(zhǔn)點(diǎn)我們繪制了光譜曲線圖(圖5)。比較顯示，在λ=335nm時(shí)反射光強(qiáng)度差別較大，我們以此作進(jìn)一步處理后終于提取到一枚非常清晰和完整的指紋，以此很快破案，并作為給犯罪嫌疑人定罪的重要物證。見圖6。

我們體會(huì)，一是利用普通數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行光譜成像，波長(zhǎng)的響應(yīng)范圍要進(jìn)一步擴(kuò)寬，短波可擴(kuò)展到200nm，相機(jī)鏡頭前加用240nm—300nm的紫外線濾鏡，甚至可拍到白色文字；二是用于改裝成光譜影像的數(shù)碼相機(jī)，其像素需要在2000萬以上高方可拍得高度清晰的影像；三是必要是與顯微鏡連接，形成顯微光譜成像；四是在處理顯現(xiàn)被掩蓋、漂洗、燒焦字跡，或加強(qiáng)模糊印章印文時(shí)，可對(duì)比熒光效果和光譜成像效果，更有利于發(fā)現(xiàn)細(xì)節(jié)和找準(zhǔn)特征[12]。

四、結(jié)語

分色攝影與光譜成像都是刑事物證攝影的常用技術(shù)，在尋找痕跡、線索，區(qū)別、鑒定模糊印跡中應(yīng)用非常廣泛，兩者都有一個(gè)共同特點(diǎn)就是排除干擾，攝取特征[13]，在工作實(shí)踐中，除了要學(xué)會(huì)應(yīng)用功能齊全、影像高清、便攜操作的設(shè)備外，還要設(shè)備和條件不具備或不方便情況下，應(yīng)用相關(guān)原理，因陋就簡(jiǎn)地對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造使用，尤其要拓展數(shù)碼相機(jī)的功能，將其應(yīng)用到分色攝影與光譜成像中，進(jìn)行更多的去偽存真甄別處理，進(jìn)一步探索用數(shù)碼相機(jī)分色攝影技術(shù)進(jìn)行物證檢驗(yàn)攝影值和用普通數(shù)碼相機(jī)光譜成像技術(shù)進(jìn)行文件檢驗(yàn)，既增強(qiáng)刑事物證的可靠性和準(zhǔn)確性，也促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展[14]。

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向陽(1975-)，男，本科，恩施市公安局刑偵大隊(duì)，研究方向：影像技術(shù)。