汽車油漆光譜特性的應(yīng)用*

鄭　穎　鄭顯鋒　魏　朗

(1.西安航空學(xué)院，西安 710077； 2.西安航天計量測試研究所，西安 710100；3.長安大學(xué)汽車學(xué)院，西安 710064)

0　引言

交通肇事逃逸案件的特殊性在于通常情況下沒有現(xiàn)場的目擊證人。所以，此類案件在偵破過程中是比較困難的，而對于肇事案件的參與者—汽車而言，其表面90％以上為油漆層，在交通事故發(fā)生過程中，車輛與車輛之間以及車輛與行人之間，在其碰撞或者摩擦的現(xiàn)場必然會留下油漆痕跡物證[1]，主要以油漆碎片、漆狀附著物即油漆劃痕等形式存在。近年來在肇事逃逸案件中汽車油漆所起的作用越來越受到大家的關(guān)注[2]。

交通肇事逃逸案件現(xiàn)場采集到的油漆痕跡物證[3-4]，僅僅通過顏色和層數(shù)這些基本的信息對找到嫌疑汽車的作用是微乎其微的。所以就需要通過微觀的分析找出其特征信息，比如光譜信息。對采集到的油漆，利用紅外光譜儀獲取光譜數(shù)據(jù)化信息[5]，并將其與已有的數(shù)據(jù)庫[6]中的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而得到與其最為接近的油漆樣本信息，得以圈定和縮小事故中嫌疑車輛的范圍。

1　比較過程的實(shí)現(xiàn)

相關(guān)系數(shù)是用來度量特征量之間關(guān)系的一個參數(shù)，通常用r表示[7-9]。設(shè)A、B兩物質(zhì)的紅外光譜在某波段范圍內(nèi)的P個吸光度值分別為x1,x2,…xp和y1,y2,…yp,則兩物質(zhì)的紅外光譜的相關(guān)度系數(shù)r的計算如公式(1)所示。|r|越接近1，表明這兩個變量之間線性關(guān)系越密切；|r|越接近于0，表明兩變量之間線性關(guān)系越不密切。一般|r|<0.4低度線性相關(guān)，0.4≤|r|<0.7為顯著性相關(guān)，0.7≤|r|<1為高度線性相關(guān)。尋找相似油漆實(shí)際上就是尋找與未知油漆光譜相關(guān)系數(shù)r值最接近1的數(shù)據(jù)庫中的油漆光譜。

(1)

對于通過實(shí)驗(yàn)所得的油漆光譜信息，波數(shù)值用橫坐標(biāo)的值表示，波數(shù)范圍為400～4000cm-1，儀器自動將這些信息分段存儲，并且存儲過程中波數(shù)都是一定的。而光譜圖上存在的差異主要在縱坐標(biāo)表現(xiàn)，即吸光度值。所以進(jìn)行光譜的檢索時，只需對未知樣本油漆的縱坐標(biāo)和油漆數(shù)據(jù)庫中的油漆的縱坐標(biāo)進(jìn)行比較。

在檢索未知的油漆樣本過程中，具體的實(shí)現(xiàn)步驟可分為：首先，在顯微鏡下對油漆的斷面信息進(jìn)行分析，記錄下油漆樣本的漆層順序及總漆層數(shù)，獲取每一層的紅外光譜信息，并對譜圖進(jìn)行規(guī)范化處理及譜圖的數(shù)據(jù)化[10]。將待分析的未知油漆樣本的光譜數(shù)據(jù)信息讀入到事故車輛油漆物證數(shù)據(jù)庫，將其逐一與已存儲的光譜信息進(jìn)行比較，并計算其相關(guān)系數(shù)。最后，設(shè)定的閾值按照大小順序依次將滿足閾值要求的樣本序號顯示出來[11-13]，從而達(dá)到檢索的目的。界面如圖1所示。

圖1　油漆信息檢索界面

滿足閾值要求的樣本序號被找到后，再通過車輛查詢模塊，找到對應(yīng)的汽車信息，如圖2所示。

圖2　車輛查詢界面

實(shí)現(xiàn)代碼：

void CCarSearchDlg::OnButtonSearch()

{……

……}

2　對未知樣本的第一層(清漆層)油漆物證分析

按照上述方法，檢索出數(shù)據(jù)庫中與未知油漆樣本的第一層(清漆層)最為接近的油漆信息，由于0.7≤|r|為高度線性相關(guān)，因此設(shè)定閾值為0.7。

檢索結(jié)果如圖3所示。同時將檢索出的油漆光譜圖在同一坐標(biāo)下顯示出來，如圖4所示。由圖中可以明顯得到，被檢索出的油漆樣本的光譜在其特征譜段[14-15]1250～1450cm-1范圍內(nèi)的光譜十分相似。

圖3　清漆層比較分析結(jié)果界面圖

圖4　清漆層比較結(jié)果對應(yīng)光譜信息

根據(jù)檢索得到的事故車輛油漆物證的序號，利用車輛查詢功能找出對應(yīng)的肇事嫌疑車輛。如圖5所示。

圖5　肇事嫌疑車輛信息

通過對清漆層的分析得出如下結(jié)論：

1)通過油漆光譜的檢索系統(tǒng)進(jìn)行檢索，得到數(shù)據(jù)庫中與未知油漆樣本有著高度線性相關(guān)的油漆樣本信息，未知油漆樣本可能屬于大眾系列轎車。

2)出自同一汽車制造廠的汽車，在其油漆的第一層(清漆層)有著明顯的相似性；

3)分析的對象是汽車油漆的第一層，所以與油漆本身的顏色是無關(guān)的。

3　色漆層比對分析

在事故現(xiàn)場采集到的油漆痕跡物證，很容易被外界的一些因素影響，清漆層外面可能附著有其它一些有色物質(zhì)，所以不能直接確定汽車油漆的顏色。因此需要進(jìn)一步對油漆樣本的第二層(色漆層)進(jìn)行分析，分析方法與上述步驟相同。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出：

1)未知樣本的顏色為黑色系；

2)汽車油漆色漆層中屬于同一色系的汽車油漆相關(guān)系數(shù)較大；

3)色漆層與汽車生產(chǎn)廠家的相關(guān)性不大。

4　結(jié)論

汽車的特性能夠通過汽車表面油漆的光譜特性比較明顯的反映出來，因此可以作為肇事逃逸案件破獲的有力證據(jù)；同一汽車生產(chǎn)廠家的汽車油漆清漆層相關(guān)性較大，而色漆層只與油漆本身的顏色有關(guān)，與生產(chǎn)廠家無關(guān)。

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