全光譜反射照相法在潛在指紋無損顯現(xiàn)中的應(yīng)用

張 銘徐 峰何慈光

(1 上海市公安局刑事科學(xué)技術(shù)管理中心 上海 200083；2 上海市公安局松江分局刑事科學(xué)技術(shù)研究所 上海 201600；3 上海市公安局寶山分局刑事科學(xué)技術(shù)研究所 上海 201900)

全光譜反射照相法在潛在指紋無損顯現(xiàn)中的應(yīng)用

張 銘1徐 峰2何慈光3

(1 上海市公安局刑事科學(xué)技術(shù)管理中心 上海 200083；2 上海市公安局松江分局刑事科學(xué)技術(shù)研究所 上海 201600；3 上海市公安局寶山分局刑事科學(xué)技術(shù)研究所 上海 201900)

在簡要敘述利用全光譜反射照相法提取案件現(xiàn)場潛在指紋的基礎(chǔ)上，深入研究短波紫外反射照相在金屬、彩色畫報(bào)等非滲透性客體表面的潛在指紋光學(xué)顯現(xiàn)的原理和方法；短波紫外反射照相在牛皮紙信封、紙幣等滲透性客體表面的潛在指紋光學(xué)顯現(xiàn)的原理和方法。此外，為了彌補(bǔ)紫外反射照相在滲透性客體表面的潛在指紋顯現(xiàn)方面的不足，提出運(yùn)用遠(yuǎn)紅外線照相方法，增強(qiáng)牛皮紙信封、紙幣等滲透性客體表面的潛在指紋的顯現(xiàn)效果。

全光譜照相 激光光致發(fā)光 非滲透性客體 滲透性客體 潛在指紋

1 引言

在案件現(xiàn)場勘查實(shí)踐中，特別是室內(nèi)案件現(xiàn)場勘查，作為房門的開閉機(jī)構(gòu)，金屬門把手經(jīng)常會遺留下犯罪嫌疑人的指紋信息；彩色畫報(bào)也時(shí)常散落在房間的各個(gè)角落，同樣極易保留下犯罪嫌疑人的指紋信息。對于這些指紋客體，常規(guī)的顯現(xiàn)和提取方法包括采用物理粉末刷顯，或采用化學(xué)試劑熏顯等，這樣雖然能夠獲得可見的指紋信息，但是由于要對客體進(jìn)行技術(shù)處理，已不能適應(yīng)當(dāng)前公安部提出的無損顯現(xiàn)和提取現(xiàn)場痕跡物證的趨勢。此外，在刷顯、熏顯時(shí)，粉末的微粒、熏顯的化學(xué)試劑極易對技術(shù)人員的呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生影響，從而對技術(shù)人員的身體健康造成危害。有時(shí)，在光滑的滲透性客體表面（如牛皮紙信封、紙幣等）也會遺留潛在的指紋信息，但是這些信息無法直接通過肉眼觀察到，經(jīng)常有此類物證被忽視、放棄等情況的發(fā)生。筆者將以金屬門把手、彩色畫報(bào)上的各類潛在指紋為實(shí)驗(yàn)樣本，運(yùn)用全光譜照相系統(tǒng)的短波紫外反射照相技術(shù)對上述物證客體上的潛在指紋進(jìn)行無損顯現(xiàn)；運(yùn)用遠(yuǎn)紅外線無損顯現(xiàn)系統(tǒng)，對牛皮紙信封、紙幣上的潛在指紋信息進(jìn)行無損顯現(xiàn)，為此類痕跡物證的顯現(xiàn)和提取工作總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以期推廣應(yīng)用。

2 實(shí)驗(yàn)原理

2.1 紫外反射照相原理

紫外線照相是利用紫外敏感材料記錄被攝物體反射的紫外線分布的攝影技術(shù)，也稱為紫外反射照相。有些對可見光區(qū)域內(nèi)的光線反射能力相近的物質(zhì)，其中一部分可能在紫外區(qū)域強(qiáng)烈吸收紫外線，而另一部分吸收率變化相對不大，于是紫外反射照相可以使這些物質(zhì)形成較大的亮度反差。在物證檢驗(yàn)攝影中，利用痕跡物質(zhì)和背景物質(zhì)在紫外區(qū)域具有不同的反射特性和吸收特性，使它們在感光材料上形成較大的亮度反差，從而有效地獲得清晰的痕跡圖像。

結(jié)合紫外反射照相原理，使用短波紫外光源照射客體表面，通過客體表面與汗液、油脂等物質(zhì)在短波紫外線照射下反射效果的不同，加大指紋與背景之間的亮度反差，實(shí)現(xiàn)潛在指紋的無損光學(xué)顯現(xiàn)，最后利用能夠接收短波紫外線的全光譜數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行拍攝提取，如圖1所示。

圖1 利用全光譜數(shù)碼相機(jī)提取潛在指紋原理圖

2.2 激光光致發(fā)光照相原理

激光光致發(fā)光照相是使用激光作為激發(fā)光源，利用激光的亮度高和單色性好等特性誘導(dǎo)客體發(fā)光，并對發(fā)光的客體進(jìn)行固定的攝影技術(shù)。痕跡物證中存在的多種化合物可以吸收可見光和近紫外線，然而由于這些化合物含量極其微少，吸收和散射效應(yīng)一般不明顯，此外，某些痕跡物證在激光照射下，不能產(chǎn)生熒光，或者熒光微弱難以直接進(jìn)行熒光攝影，因而需要對痕跡物證進(jìn)行物理或化學(xué)方法的預(yù)處理，而后使用激光激發(fā)，此時(shí)將會產(chǎn)生較強(qiáng)的熒光，這類熒光稱為二次熒光。對這些二次熒光影像進(jìn)行記錄的攝影方法，則稱為激光二次熒光攝影。

人體分泌的汗液滯留于非滲透性或滲透性紙張上時(shí)，都會形成一定形態(tài)的汗液痕跡。因?yàn)橛芍参锢w維生產(chǎn)的紙張?jiān)诶w維之間存在著大量的毛細(xì)孔洞，而且構(gòu)成纖維的纖維素、半纖維素含有大量的親水的羥基，所以極易吸收水和其他液體，為此從滲透性紙張中提取包括指紋、掌紋等汗液痕跡的難度較大。然而借助遠(yuǎn)紅外線指紋無損顯現(xiàn)儀，在保持滲透性紙張完整性的基礎(chǔ)上，很好地將滲透在紙張中的汗液物質(zhì)通過晶體小顆粒的形式從纖維間隙中呈現(xiàn)出來，同時(shí)使用波長為445nm，功率為10W的激光激發(fā)顆粒形式的人體分泌物，搭配535nm接收濾色鏡，可以清晰地觀察到痕跡信息，最后使用單反數(shù)碼相機(jī)配合濾色鏡拍攝固定，在獲得痕跡圖像的同時(shí)確保了檢驗(yàn)客體的無損性。圖2所示為在激光照射下汗液物質(zhì)的基態(tài)和激發(fā)態(tài)的躍遷過程。

圖2 汗液物質(zhì)的基態(tài)和激發(fā)態(tài)的躍遷

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 實(shí)驗(yàn)器材

（1）全波段數(shù)碼照相系統(tǒng)。

（2）遠(yuǎn)紅外線指紋無損顯現(xiàn)系統(tǒng)。

（3）比例尺若干。

（4）手套。

（5）護(hù)目鏡。

3.2 實(shí)驗(yàn)檢材

（1）帶有汗液指紋、油脂指紋的金屬門把手、金屬鋁板、彩色畫報(bào)等非滲透性客體。

（2）帶有汗液指紋、油脂指紋的牛皮紙信封、人民幣等滲透性客體。

3.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

3.3.1 非滲透性客體上的潛在指紋顯現(xiàn)

使用上海市公安局現(xiàn)場物證檢驗(yàn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的全波段數(shù)碼照相系統(tǒng)，選擇254nm短波紫外光源作為照明光源，在暗視場條件下，采取均勻照明方式進(jìn)行配光，準(zhǔn)確調(diào)焦后分別對帶有汗液指紋、油脂指紋的金屬門把手、金屬鋁板、彩色畫報(bào)等客體進(jìn)行拍攝。拍攝時(shí)在檢材客體上方輔以吹氣法，并使用包圍曝光方法，直至顯示器中出現(xiàn)反差適中的指紋圖像，采集指紋圖像并予以保存。對提取結(jié)果進(jìn)行全面統(tǒng)計(jì)與測評，并記錄拍攝條件。

3.3.2 滲透性客體上的潛在指紋顯現(xiàn)

使用遠(yuǎn)紅外線指紋顯現(xiàn)系統(tǒng)，對檢材客體進(jìn)行無損處理，溫度設(shè)定為18攝氏度，時(shí)間為5分鐘。使用波長為445nm，輸出功率為10W的激光，對處理后的客體進(jìn)行照射，采用535nm濾色片進(jìn)行觀察，并利用單反數(shù)碼相機(jī)對觀察到的指紋信息進(jìn)行采集并保存。對提取結(jié)果進(jìn)行全面統(tǒng)計(jì)與測評，并記錄拍攝條件。

3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.4.1 金屬表面上的指紋圖像

金屬表面上的指紋反差效果好，指紋對短波紫外線的反射能力低于金屬表面，所以指紋在金屬表面上呈現(xiàn)灰底黑色紋線痕跡。金屬門把手上的汗液指紋圖像如圖3所示，金屬鋁板上的油脂指紋圖像如圖4所示。

圖3 金屬門把手上的指紋圖像

圖4 金屬鋁板上的指紋圖像

3.4.2 彩色畫報(bào)上的指紋圖像

彩色畫報(bào)表面的透明塑料薄膜對短波紫外線強(qiáng)烈吸收，而汗液指紋對短波紫外線呈現(xiàn)漫反射形式。所以指紋對短波紫外線的反射比塑料薄膜對短波紫外線的反射強(qiáng)度要弱一些，指紋在塑料薄膜表面上呈現(xiàn)白底黑色紋線痕跡，并能有效地去除背景圖案，如圖5所示。

3.4.3 紙質(zhì)表面上的指紋圖像

牛皮紙信封、人民幣等均為滲透性紙質(zhì)客體。使用遠(yuǎn)紅外線發(fā)生儀，分別將牛皮紙信封上、人民幣上殘留的指紋汗液結(jié)晶在紙質(zhì)表面，然后使用波長為445nm，功率為10W的激光對汗液晶體顆粒進(jìn)行激發(fā)，采用535nm接收濾色鏡觀察激發(fā)熒光，并利用單反數(shù)碼相機(jī)記錄指紋圖像。牛皮紙信封上的汗液指紋圖像如圖6所示，人民幣上的汗液指紋圖像如圖7所示。

3.5 實(shí)驗(yàn)分析與結(jié)論

由于金屬門把手、大理石地面等結(jié)構(gòu)表面對短波紫外線的反射能力與汗液、油脂的反射能力差異明顯，因此極易獲得清晰的指紋圖像，并可通過感應(yīng)全光譜相機(jī)無損拍攝提取。

圖5 彩色畫報(bào)上的指紋圖像

圖6 牛皮紙信封上的指紋圖像

圖7 人民幣上的指紋圖像

圖8 在信封上提取的可疑指紋

彩色畫報(bào)表面均有一層透明的塑料薄膜，而短波紫外線無法透射這些塑料薄膜。短波紫外光線照射在薄膜表面，通過薄膜表面對短波紫外線的反射能力與汗液對短波紫外線的反射能力的差異，顯現(xiàn)出指紋痕跡，并通過全波段數(shù)碼照相系統(tǒng)接收。因?yàn)槎滩ㄗ贤饩€無法透射塑料薄膜，所以在表面留下的反射圖像均為背景純凈的畫面，不受背景圖案的干擾。

滲透性客體表面潛在指紋的無損顯現(xiàn)和提取是一個(gè)全新的研究課題。基于理論分析，我們運(yùn)用遠(yuǎn)紅外線發(fā)生儀，對檢材客體進(jìn)行均勻、可控、安全的溫度調(diào)節(jié)，使?jié)B透到客體中的痕跡物質(zhì)結(jié)晶在客體表面上，大約3～5分鐘即可完成結(jié)晶過程，由此獲得激光二次熒光攝影的物質(zhì)條件。在波長為445nm的激光激發(fā)下，檢材客體將發(fā)出波長為535nm的熒光，再通過535nm接收濾色片，即可清晰地觀察到潛在指紋的圖像信息。

4 案例資料

2012年8月，上海市公安局浦東分局接報(bào)一宗敲詐勒索案，犯罪嫌疑人使用信封將敲詐信件放在信箱中。通過查詢視頻監(jiān)控錄像，辦案人員未能發(fā)現(xiàn)可疑人員的投遞信息，只搜集到一封拆開的信封和信件。辦案人員將現(xiàn)場物證送至上海市公安局刑事科學(xué)技術(shù)管理中心，管理中心的技術(shù)人員根據(jù)激光光致發(fā)光原理，使用遠(yuǎn)紅外線無損顯現(xiàn)系統(tǒng)，對物證客體進(jìn)行技術(shù)處理，而后采用激光二次熒光攝影技術(shù)，在信封上成功地提取一枚可疑指紋，如圖8所示。痕跡物證的提取為偵查破案提供了有力的依據(jù)。

1.師康，楊玉柱.短波紫外反射照相技術(shù)顯現(xiàn)垃圾袋表面血潛指紋[J].中國人民公安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，（1）

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