基于短波紫外反射照相技術(shù)顯現(xiàn)熱敏紙上潛在指印

王 濤， 王彩玉， 高樹輝

(中國人民公安大學(xué)刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 北京 100076)

基于短波紫外反射照相技術(shù)顯現(xiàn)熱敏紙上潛在指印

王 濤， 王彩玉， 高樹輝

(中國人民公安大學(xué)刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 北京 100076)

目的 熱敏紙常被用于傳真、購物小票等，案件中經(jīng)常涉及，用光學(xué)無損方法提取熱敏紙上遺留的潛在指印有重要意義。方法 在紫外光照射下，用短波紫外反射照相顯現(xiàn)遺留的指印。再利用photoshop圖像處理對所拍攝的圖片進(jìn)行加工處理，使得所拍攝的指印紋線更加清晰。結(jié)果 利用紫外相機(jī)拍攝熱敏紙上遺留的潛在指印，避免了傳統(tǒng)化學(xué)方法對提取熱敏紙遺留指印的原始性破壞，顯現(xiàn)的效果也有顯著提高。結(jié)論 短波紫外拍照顯現(xiàn)方法操作簡便，光學(xué)無損，顯出率高，安全穩(wěn)定，顯現(xiàn)效果顯著。

短波紫外照相； 熱敏紙； 指印顯現(xiàn)

0 引言

熱敏紙的用途非常廣泛，常見的如彩票、超市小票、醫(yī)院掛號小票等，用的都是熱敏紙。熱敏紙一般分為 3 層 , 最底層為紙基 ,第二層為熱敏涂層 , 第三層為保護(hù)層 。熱敏紙的制作原理是在普通紙基上涂敷微粒粉末,成分是無色染料苯酚類或其他酸性物質(zhì),以薄膜相隔,在受熱條件下,薄膜融化,粉末混合起顯色反應(yīng).熱敏紙上顯色的字跡不穩(wěn)定、易消褪,導(dǎo)致文件內(nèi)容難以辨認(rèn)，其中由于受熱發(fā)生變色中起主要作用的就是“熱敏圖層”，由于熱敏紙的廣泛應(yīng)用，各類案件中都可以提取到該檢材，因此熱敏紙被偵察技術(shù)人員作為重要的物證，熱敏紙上指印的顯現(xiàn)變成了關(guān)注的焦點(diǎn)，現(xiàn)有的顯現(xiàn)熱敏紙上的潛在指印一般利用傳統(tǒng)的化學(xué)方法，會損害檢材的原始性，丟失一部分指紋的細(xì)節(jié)信息，違反了證據(jù)的無損提取要求，本文將介紹一種方便快捷，光學(xué)無損的提取熱敏紙潛在指印的新方法，利用短波紫外反射照相顯現(xiàn)復(fù)雜背景下熱敏紙上的指印，顯現(xiàn)效果突出。熱敏紙的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)備

1.1.1 實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)為對比實(shí)驗(yàn)，光學(xué)無損方法對熱敏紙上和普通紙上的潛在指印進(jìn)行顯現(xiàn)。選3人(年齡和性別均相同)在自然條件下分別在熱敏紙正面，熱敏紙反面和普通紙上進(jìn)行指紋捺印，每組捺印60個指印，熱敏紙正面為A組，熱敏紙反面為B組，普通紙為C組。要求平均每隔2分鐘進(jìn)行一次指印捺印，將捺印好的待顯客體在室內(nèi)自然存放1， 3， 5， 7天。

1.1.2 注意事項(xiàng)

在使用短波紫外照相進(jìn)行光學(xué)無損顯現(xiàn)時，為了保證拍攝效果，以期指印不變形，清晰顯現(xiàn)指印的細(xì)節(jié)特征，必須使熱敏紙表面，相機(jī)的成像平面以及相機(jī)的鏡頭平面三面平行。

1.1.3 拍照方法

使用254 nm短波紫外相機(jī)，小角度入射，均勻配光，通過短波紫外相機(jī)的CCD感光元件記錄承痕客體以及造痕物質(zhì)對短波紫外線的反射差異程度來顯現(xiàn)指印的細(xì)節(jié)特征。

圖2 拍攝裝置示意圖

1.1.4 照明方法

實(shí)驗(yàn)所采用的是254 nm的環(huán)形紫外燈作為照射的光源固定在相機(jī)的鏡頭上，盡可能使光源以最小角度入射，使紫外線均勻照射在被檢測熱敏紙的表面，在垂直方向接收記錄熱敏紙對紫外線的反射程度的方法。

1.1.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

尼康D7000數(shù)碼相機(jī)，搭配85 mm微距鏡頭。

紅紫外數(shù)碼照相系統(tǒng)，此系統(tǒng)運(yùn)用近貼光錐耦合紅紫外增強(qiáng)技術(shù)，使相機(jī)可感應(yīng)200～1 100 nm波長的光線，能實(shí)時顯示圖像、存儲照片。

紫外石英鏡頭：78 mm/f3.5 高通量鏡頭,可通過 200～1 100 nm波長光線,石英鏡頭具有微距功能。此外還配有254 nm紫外濾光鏡、近攝接圈、環(huán)形短波紫外光源。

1.2 實(shí)驗(yàn)過程

1.2.1 樣本采集

本次的實(shí)驗(yàn)為一次比較實(shí)驗(yàn)，選取有復(fù)雜背景的熱敏紙和無復(fù)雜背景的熱敏紙進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，選擇超市小票和普通紙張作為顯現(xiàn)客體，把待顯現(xiàn)的超市小票和普通紙張裁成大小相等的正方形，在捺印潛在指印以前，要用棉簽把熱敏紙表面擦拭干凈，保證壓力和汗液量均勻分布在待顯現(xiàn)的熱敏紙和普通紙表面上，把待顯現(xiàn)的樣本按照不同的捺印時間和不同的捺印客體分開保存，確保相互之間不會污染，保存的時間依次為：1天，2天，3天，4天，5天，6天，7天。

1.2.2 比較實(shí)驗(yàn)

為了更加直觀地比較顯現(xiàn)效果，有利于統(tǒng)計與分析，本次實(shí)驗(yàn)采用3個等級去評定顯現(xiàn)效果，依次為“+++”，“++”，“+”，其中“+++”表示指印顯現(xiàn)效果顯著，鑒定價值較高，“++”表示指印顯現(xiàn)效果一般，但仍然具有一定的研究價值，“+”表示可以指印基本無法顯現(xiàn)，不具備鑒定價值。

1.2.3 照片的采集與處理

表1 平均結(jié)果比對

本次實(shí)驗(yàn)利用短波紫外照相按照前文所述的方法進(jìn)行操作，本實(shí)驗(yàn)將待顯現(xiàn)熱敏紙和普通紙分為3組，光滑面指印顯現(xiàn)為一組，粗糙面指印顯現(xiàn)為一組，普通紙指印顯現(xiàn)為一組，自然光下拍攝為一組，紫外光下拍攝為一組。

圖3 正面顯現(xiàn)效果

圖4 反面顯現(xiàn)效果

實(shí)驗(yàn)表明，熱敏紙光滑一面潛在指印的顯現(xiàn)效果要比熱敏紙粗糙一面的顯現(xiàn)效果要好，光滑面在紫外光下顯現(xiàn)的指印紋線更加清晰，而粗糙面的指印紋線相比而言則要模糊不清，所以熱敏紙光滑面在紫外光下顯現(xiàn)的潛在指印更具有鑒定價值。

圖5 普通紙顯現(xiàn)效果

圖6 自然光下拍攝

圖7 紫外光下拍攝

1.2.4 利用Photoshop軟件對圖像進(jìn)行處理

由于原始照片熱敏紙潛在指印的紋線不是很清楚，所以將圖片導(dǎo)入Photoshop軟件中進(jìn)行處理，得到指印紋線清晰可見的圖片。

首先利用photoshop“打開”命令導(dǎo)入需要處理的圖片，然后復(fù)制圖層，圖層屬性改為柔光，調(diào)整透明度到50%，再復(fù)制一層，選擇濾鏡選項(xiàng)中的“高反差保留”，調(diào)整到合適的數(shù)值，圖層屬性為疊加，然后選擇圖像命令，選擇下拉菜單中的調(diào)整選項(xiàng)，將亮度/對比度調(diào)整到合適的數(shù)值，將亮度值設(shè)為-2，對比度設(shè)為100，然后再復(fù)制一層，調(diào)整自然飽和度，將自然飽和度設(shè)為+60，飽和度設(shè)為-42，然后新建一個通道混合器圖層，將紅色值設(shè)為100%，最后調(diào)整照片濾鏡，選擇“加溫濾鏡”選項(xiàng)，將濃度設(shè)為25%，便可以得到處理后指印紋線清晰可見的圖片了。

圖8 photoshop處理

圖9 Photoshop處理前

圖10 Photoshop處理后

表2 熱敏紙正面指印顯出量統(tǒng)計

其中“+++”表示指印顯現(xiàn)效果顯著，鑒定價值較高，“++”表示指印顯現(xiàn)效果一般，但仍然具有一定的研究價值，“+”表示可以指印基本無法顯現(xiàn)，不具備鑒定價值。

表3 熱敏紙反面指印顯出量統(tǒng)計

表4 普通紙指印顯出量統(tǒng)計

表5 連續(xù)捺印樣本顯現(xiàn)效果比較

表6 顯出率統(tǒng)計

圖11 顯出率統(tǒng)計圖

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

通過本次實(shí)驗(yàn)，采用短波紫外照相拍攝復(fù)雜背景下熱敏紙上的潛在指印，相比于傳統(tǒng)化學(xué)方法顯現(xiàn)熱敏紙上的潛在指印，紫外照相顯現(xiàn)熱敏紙上指印的顯現(xiàn)效果更加顯著，而且光學(xué)無損，簡便快捷，可重復(fù)性實(shí)驗(yàn)。本次實(shí)驗(yàn)對熱敏紙正面，熱敏紙反面以及普通紙上的潛在指印，隨時間的推移顯出量、顯出效果以及顯出率進(jìn)行了統(tǒng)計分析。

從以上圖表可以看出，基于短波紫外照相的方法顯現(xiàn)紙張上的指印，其中熱敏紙正面潛在指印的顯現(xiàn)效果最好，顯出率最高，1 d，3 d，5 d，7 d的平均顯出律達(dá)到86%，而對于熱敏紙反面以及普通紙上潛在指印的平均顯出率只有14%和8%,表明利用短波紫外照相的方法適用于熱敏紙上潛在指印的顯現(xiàn)，而且顯出率高，顯現(xiàn)效果良好。

3 討論

3.1 相機(jī)參數(shù)的設(shè)定值對成像的影響

本次實(shí)驗(yàn)采用紅紫外照相系統(tǒng)對熱敏紙上的指印進(jìn)行拍攝，為了方便觀察，相機(jī)的ISO參數(shù)一般設(shè)定為較大的值，為3 200～6 400，但是數(shù)碼相機(jī)ISO數(shù)值設(shè)置越大,數(shù)碼相機(jī)拍出來的照片畫面質(zhì)量越差,主要體現(xiàn)為噪點(diǎn)過多。因?yàn)閿?shù)碼相機(jī)的感光元件為CCD,每個CCD元件都有其固有的感光度。當(dāng)數(shù)碼相機(jī)的曝光量增大時,CCD通過放大電路加大增益,但這種增大的負(fù)面效果使畫面噪點(diǎn)也相應(yīng)地被放大,結(jié)果使拍出來的照片畫面質(zhì)量變差,也就是常說的顆粒變粗，而且ISO值越高,顆粒就越粗。這樣拍攝出來的圖片不利于對指印細(xì)節(jié)特征的顯示，不利于指印的鑒定工作。

3.2 光斑對成像的影響

采用短波紫外照相方法拍攝熱敏紙上的潛在指印，光斑一般是無法避免的，即使熱敏紙對紫外線的吸收程度較高，但是仍然會有一部分紫外線會被反射回來，前人對于去除光斑已經(jīng)做了大量的探索。通過調(diào)整配光角度是指印紋線恰好避開光斑，這樣可以得到一張去除光斑影響的圖片，使指印紋線的顯示更加清晰。

4 結(jié)論

(1)由于熱敏紙正反面的光滑程度不一樣，導(dǎo)致正反面對紫外線的吸收程度也不一樣，從而潛在指印的顯現(xiàn)效果也有所不同，實(shí)驗(yàn)表明熱敏紙光滑面指印的顯出效果比粗糙一面的顯出效果要好。熱敏紙的光滑面對紫外線的反射接近鏡面反射，而光滑面的指印對短波紫外的反射為混合反射形式，所以當(dāng)用254 nm短波紫外相機(jī)以小角度照射熱敏紙表面時，由于光滑面接近于鏡面反射，在相機(jī)鏡頭方向只有很少的反射光，鏡頭記錄呈深色，而客體表面指印對短波紫外線的反射為混合反射，那么鏡頭的記錄呈淺色，所以當(dāng)延長紫外相機(jī)曝光時間，則會形成高反差的白色紋線黑色背景圖像，所以客體表面越光滑則對紫外線的吸收程度越高，表面的鏡面反射越強(qiáng)，則形成圖片的反差越大。

(2)利用短波紫外照相拍攝熱敏紙上的潛在指印，符合當(dāng)前公安實(shí)踐工作中提出的光學(xué)無損的要求，而且操作簡便，方便快捷，顯現(xiàn)效果顯著，顯現(xiàn)效率高，不會破壞檢材的原始性，相比于傳統(tǒng)的化學(xué)顯現(xiàn)熱敏紙上的潛在指印具有很大的優(yōu)勢。

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(責(zé)任編輯陳小明)

D918.91

王 濤(1990—)，男，江蘇連云港人，2015級刑事技術(shù)方向在讀碩士研究生。