全波段CCD系統(tǒng)在紅外攝影中的運(yùn)用探討

羅兵　梁煦　喻躍　張雨

（成都市公安局刑事犯罪偵查局技術(shù)處，四川 成都610017）

全波段CCD系統(tǒng)在紅外攝影中的運(yùn)用探討

羅兵梁煦喻躍張雨

（成都市公安局刑事犯罪偵查局技術(shù)處，四川 成都610017）

在不斷發(fā)展的的信息時(shí)代，由各類文件上的涂抹、更改、擦除引起的刑事案件、經(jīng)濟(jì)糾紛案件屢見(jiàn)不鮮。為此可以采取紅外攝影以獲得被筆墨覆蓋、涂抹的字跡。本文通過(guò)紅外攝影在實(shí)際案例中的應(yīng)用，分析總結(jié)了紅外攝影的原理、拍攝過(guò)程中考慮的因素、以及讓拍攝的紅外圖片效果更好的方法。

全波段低溫CCD照相系統(tǒng)紙張紅外濾鏡涂改字跡

一張被涂改的單據(jù)（如圖1所示），對(duì)單據(jù)的初步分析后決定采用紅外反射法進(jìn)行拍攝。

圖1　一張被涂改的單據(jù)

1　實(shí)驗(yàn)器材

DVA34-BV2型全波段低溫CCD照相系統(tǒng)、尼康D700數(shù)碼相機(jī)、尼康A(chǔ)F-50mm標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、多功能物證翻拍架、白熾燈、多種紅外濾光鏡、比例尺、手套。

2　實(shí)驗(yàn)過(guò)程

（1）在影像檢驗(yàn)室內(nèi)，將檢材放置于多功能物證翻拍架基座表面，放置直角比例尺。將加裝有尼康A(chǔ)F-50mm標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的尼康D700數(shù)碼相機(jī)固定于翻拍架升降立柱上，相機(jī)鏡頭光軸與被拍物平面保持垂直，采用均勻配光的照明方法對(duì)檢材原始狀況分別進(jìn)行拍照記錄。原始狀況拍攝完成后，再把單據(jù)轉(zhuǎn)放到全波段低溫CCD照相系統(tǒng)平臺(tái)上。

（2）在全波段低溫CCD照相系統(tǒng)平臺(tái)上，紅外線除了受普通攝影的同樣因素影響外，還受適用的濾光鏡因素，被攝對(duì)象對(duì)紅外線的作用、適用的照明光源含紅外線量等條件的影響。所以，在曝光時(shí)要注意這些因素的影響。我們采取分段式系列曝光的方式，進(jìn)行拍攝。

拍攝過(guò)程中不同濾鏡的效果對(duì)比圖表如下：

表1　拍攝過(guò)程中不同濾鏡的效果比對(duì)

全波段低溫CCD照相系統(tǒng)系統(tǒng)，其感光器件與相機(jī)的CCD感光器件在結(jié)構(gòu)原理上有所不同，所以在曝光時(shí)間的控制上，就不能使用如同相機(jī)上一樣的測(cè)光系統(tǒng)，只能對(duì)其用系列曝光的方式，進(jìn)行拍攝。

拍攝過(guò)程中不同曝光時(shí)間的效果對(duì)比圖表如下：

表2　拍攝過(guò)程中不同曝光時(shí)間的效果比對(duì)

（3）根據(jù)檢材特點(diǎn)，選擇使用紅外反射照相技術(shù)拍照顯現(xiàn)深色墨水覆蓋的字跡。將送檢單據(jù)置于全波段低溫CCD照相系統(tǒng)的拍攝平臺(tái)上，在深色墨水覆蓋的疑似字跡下方放置比例尺。在全波段低溫CCD照相系統(tǒng)鏡頭上加裝900nm紅外濾光鏡，使用白熾燈均勻配光照明的方法，在暗室環(huán)境下，相機(jī)鏡頭光軸與被拍物平面保持垂直，使用全波段低溫CCD照相系統(tǒng)在單據(jù)表面拍照顯現(xiàn)（光圈為F8，快門為0.05秒）被深色墨水覆蓋的字跡（字跡內(nèi)容為“王其?！弊謽樱┤鐖D2所示。

圖2　全波段低溫CCD照相系統(tǒng)攝影效果圖

3　實(shí)驗(yàn)原理

紅外線具有較強(qiáng)的“穿透能力”，大多數(shù)物質(zhì)對(duì)光線的吸收能力隨波長(zhǎng)增加而減少。一些物質(zhì)被紅外線穿透在紅外反射照相中呈現(xiàn)出透明狀態(tài)，或紅外線進(jìn)入物質(zhì)內(nèi)部形成很強(qiáng)的內(nèi)反射光在紅外反射照相中呈現(xiàn)出淺色調(diào)。

單據(jù)上手寫的字體，與覆蓋字體所用的墨水為兩種不同的墨水。手寫字體屬于油溶性色料，以碳黑為主對(duì)830～900nm紅外線有強(qiáng)烈吸收；覆蓋字體所用的墨水為有機(jī)染料對(duì)紅外線吸收很少，并且涂抹層比較薄，紅外線能很好的穿透；承痕體紙張?jiān)?00～900nm內(nèi)保持較高的反射率，反射的紅外線再次穿透覆蓋字體所用的墨水，到達(dá)相機(jī)并在相機(jī)中記錄下反差較大的字跡照片。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)使用含有豐富紅外線的白熾燈照射檢材上深色墨水覆蓋的字跡時(shí)，因覆蓋墨水與字跡墨水成分存在差異，紅外線進(jìn)入深色墨水內(nèi)部形成很強(qiáng)的紅外線內(nèi)反射光，在紅外反射照相中呈現(xiàn)出淺色調(diào)，而字跡對(duì)紅外線強(qiáng)烈吸收，在紅外反射照相中呈現(xiàn)出深色調(diào)，兩者在垂直方向上存在紅外線反射光亮度分布差異。鏡頭上加裝的紅外濾光鏡透過(guò)檢材反射的紅外線，吸收其他波長(zhǎng)光波，使得檢材的紅外線反射光亮度分布差異被全波段低溫CCD照相系統(tǒng)所捕獲，從而獲得反差較大的字跡照片。

4　討論及注意的問(wèn)題

（1）檢查設(shè)備是否完好。

（2）使用白熾燈直接照明均勻配光。

（3）濾鏡選擇。

物體在可見(jiàn)光區(qū)和紅外區(qū)有不同的反射和吸收能力。在近紅外區(qū)的不同波段內(nèi)，物體也顯示不同的亮度。在不同的紅外線波段內(nèi)，物體將顯示出不同的亮度分布。在紅外線攝影中，接收記錄不同的紅外線波段，將得到不同的亮度分布再現(xiàn)。因此，選擇適當(dāng)?shù)募t外線波段接收記錄，可以得到需要的亮度分布再現(xiàn)。運(yùn)用各種型號(hào)的紅外線濾光鏡，可以將物體反射光中選定的紅外線波段內(nèi)的紅外線輻射分離出來(lái)。通過(guò)對(duì)不同濾鏡的使用后觀察，選出效果最佳的濾鏡。

（4）波段選擇。

選擇最佳攝影波段的方法是根據(jù)物體各種物質(zhì)反射紅外光亮度曲線的相互關(guān)系和期望的亮度差大小進(jìn)行選擇。當(dāng)要求亮度差最大時(shí)，選擇曲線距離最大的波段；要求亮度差小時(shí)，可以選擇曲線最接近的波段。

（5）曝光時(shí)間的選擇。

全波段CCD的結(jié)構(gòu)原理與普通相機(jī)存在差別，沒(méi)有測(cè)光系統(tǒng)，而普通的測(cè)光筆都是可見(jiàn)光的亮度值，因此，用測(cè)光表也難以得出準(zhǔn)確的曝光時(shí)間。為了使紅外攝影取得準(zhǔn)確的曝光時(shí)間，本文筆者采用分段式實(shí)驗(yàn)曝光的方法。