事故車輛油漆物證分析－比對(duì)系統(tǒng)的建立

鄭 穎，鄭顯鋒

（1.西安航空學(xué)院 車輛與醫(yī)電工程系，陜西 西安 710077；2.西安航天計(jì)量測(cè)試研究所 生產(chǎn)計(jì)劃力學(xué)室，陜西 西安 710100）

根據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)所得的物證信息如何判斷所在車輛的特性信息，從而找到事故車輛，這對(duì)于肇事逃逸案件是最為重要的破案依據(jù)。本文以事故現(xiàn)場(chǎng)常見的油漆物證為研究對(duì)象，利用紅外光譜儀對(duì)其光譜進(jìn)行采集，處理，并和已有數(shù)據(jù)庫(kù)中的油漆光譜信息進(jìn)行比對(duì)，從而快速鎖定事故車輛的范圍，為案件破獲提供依據(jù)。

1 理論基礎(chǔ)

根據(jù)已有油漆樣本數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的油漆信息，判斷未知油漆樣本的屬性，屬于模式識(shí)別［1－4］（Pattern Recognition）的范疇，所謂模式識(shí)別，是指根據(jù)“物以類聚”將性質(zhì)相似的樣本劃分為同一類。對(duì)事物或現(xiàn)象的信息進(jìn)行處理和分析，以實(shí)現(xiàn)對(duì)其描述、辨認(rèn)、分類和解釋的過程。傳統(tǒng)的模式識(shí)別方法有兩種，決策理論方法和句法方法。這兩種方法都是研究樣品與樣品之間或者特征與特征之間的特有關(guān)系，并且利用相互之間的距離作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，但在比較樣品之間的特征關(guān)系時(shí)，通常很少用到距離，較多的是使用統(tǒng)計(jì)指標(biāo)——相關(guān)系數(shù)［5－7］。

相關(guān)系數(shù)是度量變量之間關(guān)系的一個(gè)參數(shù)，用來表示變量之間的線性相關(guān)關(guān)系的程度。一般用r來表示，r的數(shù)值介于–1到＋1之間。相關(guān)系數(shù)r絕對(duì)值越接近1，表明兩個(gè)變量之間越線性相關(guān)；越接近0，則兩變量之間關(guān)系不密切。一般而言｜r｜＜0.4為低度線性相關(guān)；0.4≤｜r｜＜0.7為顯著線性相關(guān)；0.7≤｜r｜＜1為高度線性相關(guān)。

因此，尋找與未知樣本相似的油漆，實(shí)際上是通過相關(guān)系數(shù)，采用比對(duì)的方法，從油漆數(shù)據(jù)庫(kù)中找與未知油漆相關(guān)系數(shù)r值接近1的油漆信息。

設(shè)A，B兩樣本的紅外光譜在某特定波段范圍內(nèi)的P 個(gè)透過率值分別為x1，x2，…，xp和y1，y2，…，yp，那么，通過式（1），可計(jì)算A，B 兩樣本的相關(guān)度系數(shù)r。

對(duì)于未知油漆的比對(duì)查詢，上式中x代表的是未知油漆樣本的光譜透過率值，y代表油漆數(shù)據(jù)庫(kù)中與之對(duì)應(yīng)的光譜信息的透過率值，和和分別為兩樣本透過率的平均值。

2 未知油漆樣本的比對(duì)系統(tǒng)的建立

2.1 未知油漆樣本比對(duì)查詢

對(duì)未知的油漆樣本進(jìn)行智能比對(duì)時(shí)，具體做法是：

（1）通過傅里葉變化紅外光譜儀觀察油漆樣本的斷面情況，并記錄下總漆層數(shù)和相應(yīng)的漆層順序；

（2）由外向里獲取樣本斷面上每層的紅外光譜譜圖信息，并將所得信息進(jìn)行存儲(chǔ)；

（3）對(duì)譜圖進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)范化處理（包括：譜圖的9點(diǎn)平滑，自動(dòng)基線校正，光譜的歸一化處理）并進(jìn)行儲(chǔ)存［8－9］。

所得的譜圖信息包括橫坐標(biāo)（波數(shù)）和縱坐標(biāo)（透過率）兩部分，而對(duì)于任意譜圖信息，橫坐標(biāo)的波數(shù)值是固定的，不同的是同一波數(shù)值對(duì)應(yīng)的透過率值，因此，在存儲(chǔ)時(shí)，儀器自動(dòng)地將400～4000cm－1進(jìn)行分段存儲(chǔ)，在進(jìn)行光譜信息比對(duì)時(shí)，只需將兩者的縱坐標(biāo)進(jìn)行比對(duì)即可。

將要比對(duì)的未知油漆光譜信息讀入到建立起來的比對(duì)系統(tǒng)中，利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)其與數(shù)據(jù)庫(kù)中已存儲(chǔ)的油漆數(shù)據(jù)的比較，得出相應(yīng)的相關(guān)系數(shù)值，由于r＞0.7為高度相關(guān)，因此本文設(shè)定了閾值，將數(shù)據(jù)庫(kù)中與未知樣本的相關(guān)系數(shù)大于或等于0.7的樣本從大到小依次顯示出來。比對(duì)功能的實(shí)現(xiàn)過程如圖1所示，界面如圖2所示。

由于汽車表面油漆由多層組成，一般有清漆層、色漆層、中涂層、膩?zhàn)訉?、底漆層，而不同層的組成存在差異［10－11］，因此沒有可比較性，所以進(jìn)行比較時(shí)，必須是同層之間的比較。

2.2 車輛信息查詢

車輛的信息在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)時(shí)有統(tǒng)一的序號(hào)代碼［1］，因此當(dāng)通過識(shí)別系統(tǒng)找到與未知油漆樣本最接近的數(shù)據(jù)庫(kù)中的油漆時(shí)，利用數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索功能找出對(duì)應(yīng)的車輛信息，實(shí)現(xiàn)界面如圖3所示，具體實(shí)現(xiàn)代碼：

圖1 比對(duì)模塊實(shí)現(xiàn)流程

圖2 比對(duì)分析界面

圖3 車輛查詢界面

3 實(shí)例

對(duì)未知的油漆樣本的第一層（清漆層）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果如圖4所示，利用該系統(tǒng)找出嫌疑車輛如圖5所示。

圖4 清漆層比對(duì)分析結(jié)果界面

圖5 嫌疑車輛數(shù)據(jù)信息

4 結(jié)語(yǔ)

通過本文的實(shí)驗(yàn)可以得出：

（1）利用本文建立起的比對(duì)系統(tǒng)，能夠快速地從數(shù)據(jù)庫(kù)中找出與未知樣本存在高度線性相關(guān)的油漆樣本；

（2）每一個(gè)汽車制造廠對(duì)于質(zhì)量相同的汽車在噴涂油漆時(shí)，具有相應(yīng)的統(tǒng)一性，即同一生產(chǎn)廠家的汽車第一層（清漆層）的油漆較相似；

（3）由于本文在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，選擇的是汽車的第一層油漆，因此所顯示的車輛信息與顏色無關(guān)。

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