工具線條痕跡提取方法及效果比較研究

郭輝 成柯全 程騫歐

摘? ?要： 工具線條痕跡特征提取難度較大，給司法鑒定中的痕跡檢驗工作帶來了困難和挑戰(zhàn)。對線條痕跡特征進(jìn)行分析，從而選取三種常用的痕跡提取方法——注塑法（硬注塑）、硬塑料制模法、軟塑料法，對比三種方法在線條痕跡提取中的適用性進(jìn)行比較研究。通過實(shí)驗對三種方法的提取效果進(jìn)行評估，表明：注塑法實(shí)施成本低，實(shí)驗工具易取得，注塑膠體不易損壞，痕跡特征不易形變，便于物證保存和運(yùn)輸，最適合在工具線條痕跡提取工作中推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 線條痕跡;司法鑒定;特征提取;痕跡檢驗;注塑法

引言

當(dāng)前，工具痕跡采集產(chǎn)品的生產(chǎn)遵循各自的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，工藝流程趨于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、規(guī)范化。隨著工具的制作精度越來越高，痕跡特征也更加難以辨識，這給司法鑒定中的痕跡檢驗工作帶來了困難和挑戰(zhàn)。近年來，工具痕跡證據(jù)提取受到了高度的重視，特別是工具線條痕跡，由于其對于后期的司法鑒定工作來說至關(guān)重要[1-2]，因此如何對其進(jìn)行快速而清晰的提取，成為關(guān)鍵的技術(shù)突破口。

線條痕跡在刑事偵查中可以起到區(qū)分和認(rèn)定作案工具的作用。但迄今為止，能夠快速、簡單、有效地提取清晰明顯的線條痕跡的方法還比較少。專業(yè)技術(shù)人員曾嘗試使用AC紙法提取線條痕跡，但提取過程操作繁瑣，造價成本比較高，而且證據(jù)容易損壞、不易保存。此外，目前也有用照相法和原物提取法提取線條痕跡的報道，但提取效果不盡人意[3]。

本文對工具線條痕跡提取方法進(jìn)行比較研究，分析研究方法，通過實(shí)驗對各方法的痕跡提取效果進(jìn)行驗證，其意義在于判定每種方法在哪種場合能夠更加快速地提取、更加有效地顯現(xiàn)現(xiàn)場的線條痕跡，從而起到正確推斷和認(rèn)定作案工具的作用，以期為痕跡檢驗工作提供實(shí)踐依據(jù)。

1? 線條痕跡特征分析

線條痕跡通常源于承痕客體表面受到的擦劃力，其變形特征不言而喻，體現(xiàn)為線條狀。造痕器械在承痕客體表面所呈現(xiàn)的線條痕跡，本質(zhì)上是由肌力與承痕客體接觸產(chǎn)生的機(jī)械運(yùn)動轉(zhuǎn)化為機(jī)械力造成的。在外力作用使得承痕客體產(chǎn)生變形的同時，承痕客體內(nèi)部也會出現(xiàn)類似擠壓應(yīng)力與剪切應(yīng)力等力的作用。一般地，在外力較小的情況下，內(nèi)應(yīng)力也相應(yīng)較小，因此不會造成永久變形;但當(dāng)外力增加直至達(dá)到某一閾值時，內(nèi)應(yīng)力就會達(dá)到甚至超過承痕客體本身的屈服應(yīng)力極限，從而產(chǎn)生永久變形。此外，若與承痕客體接觸的工具表面有凹凸坑丘等不規(guī)則起伏結(jié)構(gòu)，那么工具在接觸界面發(fā)生移動時，則會形成凹凸不平的線條痕跡[4]。

1.1? 線條痕跡的成分與變化特征

1.1.1? 線條痕跡的成分

由工具產(chǎn)生的線條痕跡，可以視作主體痕跡和伴生痕跡的疊加。比如，在因打擊而形成的線條痕跡中，凹陷即為主體痕跡，而隨著打擊、撬壓等行為的發(fā)生，也會伴隨著產(chǎn)生伴生痕跡。本文只對工具在與承痕客體接觸期間直接產(chǎn)生的線條痕跡進(jìn)行探析。

1.1.2? 線條痕跡的變化特征

工具與承痕客體通過直接的擦劃動作而形成的線條痕跡比，通過壓印接觸而形成的擦劃痕跡變化更大，且前者更加明顯。

此類擦劃痕跡的變化主要有：

（1）單一線條有與無之間的變化。既包括從無到有的變化，也包括從有到無的變化，直接影響著線條痕跡的連貫性。

（2）單一線條痕跡形態(tài)的變化。線條痕跡主要體現(xiàn)在峰、谷、腰的變化上。峰的變化主要包括：尖、圓、平;谷的變化主要包括：平、圓、尖;腰的變化主要包括：陡、斜、緩。這些因素都會使單一線條的形狀、寬窄發(fā)生變化。

（3）線條痕跡總體數(shù)量的變化。單一線條有與無之間的變化對線條痕跡的多少有直接的影響：從有到無，線條痕跡數(shù)量變少;從無到有，線條痕跡數(shù)量變多。

（4）線條痕跡間距寬窄的變化。由于線條痕跡總體數(shù)量發(fā)生變化，線條痕跡的間距也會發(fā)生變化：線條痕跡由多變少，間距由窄變寬;線條痕跡由少變多，間距線條痕跡由寬變窄。

1.2? 線條痕跡的變化成因

線條痕跡發(fā)生變化的主要成因是：在形成痕跡時，壓力大小和接觸角度會發(fā)生改變。當(dāng)壓力較小時，只有工具上較突出的部位與物體接觸，工具上的凹點(diǎn)不會接觸到物體，因此在客體上只能反映工具上凸出部位的結(jié)構(gòu)。當(dāng)壓力較大時，工具上的凸點(diǎn)會更深入地壓入客體，使凹線更深;工具上的凹點(diǎn)也能與客體完全接觸，從而將工具上的凹凸特征完整地反映在線條痕跡上。

同時，受工具與客體接觸角度的影響，線條痕跡角度變化也具有較多關(guān)注指標(biāo)，主要包括：前角、偏角、側(cè)角等。

前角，指器械向前的面與承痕表面所夾的角，變化在0°～180°范圍內(nèi)。前角與承痕表面接觸部位較薄時，其變化通常不會引起線條痕跡大的變化;但當(dāng)前角與承痕表面接觸部位較厚時，其變化則會給線條痕跡的特征帶來較大的影響。

側(cè)角，指當(dāng)工具向一側(cè)傾斜時，傾斜的工具所在的平面與承痕表面構(gòu)成的角，變化在0°～90°范圍內(nèi)。側(cè)角的改變會導(dǎo)致形成痕跡的工具接觸面的改變：隨著側(cè)角的變小，刃口的接觸面積變小，線條痕跡面積變小，線條痕跡數(shù)量變少。因此，側(cè)角的變化主要影響線條的面積和數(shù)量，而不會影響線條的質(zhì)量。

偏角，指工具與客體的接觸面與擦痕的中心線所構(gòu)成的角。一般情況下，線條痕跡的起點(diǎn)線或終點(diǎn)線與擦痕中心線所夾的角，反映出形成痕跡時工具的偏角，這樣就能從痕跡中測量偏角。擦痕中偏角的范圍是0°～180°，它對線條痕跡的影響較大。偏角的改變，實(shí)際上是形成擦痕時，工具接觸部位的前后位置的改變和工具上凹凸點(diǎn)排列關(guān)系的改變，因此必然引起三方面的變化：1）單一線條痕跡粗細(xì)的變化;2）線條痕跡總寬度的變化;3）線條痕跡數(shù)量與間距變化[5-6]。

綜上可見，前角、偏角、側(cè)角等指標(biāo)的表現(xiàn)形式大不相同。

2? 線條痕跡提取方法研究與比選

2.1? 注塑法（硬注塑）

注塑法（硬注塑）主要借助注塑器具提取工具線條痕跡特征。原料是顆粒狀聚氯乙烯。首先，將原料放置于取痕器軟化室，通電加熱10 min左右，使其軟化融解;再切斷電源，手持取痕器器柄，將出料嘴對準(zhǔn)欲提取的線條痕跡;最后，借助手的握力，通過杠桿柱塞，將軟化室的液體排出取痕器外，擠入線條痕跡中，冷卻后方可取出。聚氯乙烯具有良好的可塑性，提取的線條痕跡特征細(xì)膩、彈性好、不易被拉斷。此外，該材料還可以重復(fù)使用。

2.2? 硬塑料制模法

硬塑料制模法別名打樣膏制模法，主要原料包括諸如石蠟、松香、白堊或氧化鋅等填充物。該方法依據(jù)硬塑料加熱變得柔軟并具有流動性的特性，以及硬塑料經(jīng)過冷卻后具有的較好的定型功能，來實(shí)現(xiàn)線條痕跡的提取。操作時，根據(jù)線條痕跡的大小取適量的硬塑料，將其放入溫水中（60℃～80℃），軟化后取出;再用手將其揉至軟硬適中、表面光潔時，甩掉上面的水珠，將其直接壓入涂過甘油的痕跡表層;最后，放置5 min左右，隨著溫度的降低，硬塑料變硬，此時可取下模型。用硬塑料制模法提取線條痕跡，要在線條痕跡表層涂抹甘油，否則不僅無法提取到線條痕跡，還會將其破壞。

2.3? 軟塑料法

軟塑料俗稱橡皮泥，使用軟塑料法提取線條痕跡比較簡單，且與注塑法和硬塑料制模法原理相似。根據(jù)線條痕跡的大小，取適量的軟塑料，將其放在線條痕跡上，用手?jǐn)D壓，使二者充分接觸;待軟塑料變硬后，將其取出，便能看到線條痕跡。

2.4? 其他方法

除以上介紹的注塑法、硬塑料制模法和軟塑料法外，在實(shí)際工作中還有一些提取線條痕跡的其他方法，譬如硅橡膠提取法、AC紙?zhí)崛》?、熔融金屬提取法、牙膏提取法、面粉提取法等。綜合實(shí)驗條件和各種方法的效果，以下只針對章節(jié)2.1～2.3介紹的三種方法開展實(shí)驗分析。

3? 線條痕跡提取效果實(shí)驗

3.1? 實(shí)驗材料

數(shù)碼相機(jī)、鑷子、注塑槍、體式顯微鏡、鐵皮剪刀、斷線鉗、螺絲刀、鐵釘、杯子、硬塑料、軟塑料、熱熔膠槍、膠棒、鋁板、鉛板、熱水。

3.2? 實(shí)驗操作

3.2.1? 注塑法

首先用鐵皮剪刀剪切下一小塊鉛板和一小塊鋁板，然后將鉛板、鋁板擺放妥當(dāng)，用頭部具有扁、平、尖、細(xì)結(jié)構(gòu)的器械，如改錐或螺絲刀，在鉛、鋁表面由前到后呈一定角度劃動。待線條痕跡樣本制作完畢，將膠棒插入注塑槍內(nèi)加熱、加壓。待膠棒充分融化后，將其均勻擠壓涂抹在鉛板和鋁板的線條痕跡表面，等待約2～3 min。將冷凝后的膠體用鑷子取下，放在體式顯微鏡下觀測并拍照。鉛板、鋁板的線條痕跡檢材和提取樣本如圖1所示。

具體而言，圖1a為在鉛板上沿同一方向并呈一定角度劃動制造出來的痕跡，在用顯微鏡觀測之前，可用肉眼直接觀察到有比較明顯的線條狀擦劃痕跡，痕跡起端和止端都有較為明顯的金屬卷屑堆積;圖1b為用熱熔膠槍均勻地涂抹在痕跡上方，待冷卻后取下樣本痕跡，放置在體式顯微鏡下觀測的結(jié)果，放大倍率后可清晰觀測到很多線條痕跡，可用于直接認(rèn)定和比對工具;圖1c為在鋁板上由前到后呈一定角度劃動制造出來的痕跡，由于鋁板的硬度相對于鉛板較硬，所以在劃動的時候不能出現(xiàn)諸如在鉛板上一樣的連續(xù)的線條痕跡，螺絲刀在鋁板上劃動的時候會跳動;圖1d為用熱熔膠槍注塑提取的樣本，在體式顯微鏡下觀測，也可以觀測到較為清晰、明顯的線條痕跡。由此可見，用注塑法可以提取到效果比較好的樣本痕跡，建議可以在有線條痕跡提取條件的現(xiàn)場中操作使用。

3.2.2? 硬塑料制模法

在實(shí)驗過程中發(fā)現(xiàn)用螺絲刀擦劃的線條痕跡較細(xì)，用硬塑料制模法不能很好地將這類線條痕跡呈現(xiàn)出來，所以考慮采用較為銳利的鋼釘或鐵釘在鋁板、鉛板上擦劃。首先，用鐵釘在鉛板和鋁板上沿同一方向呈一定角度劃動;然后，取一小塊硬塑料材料，放入熱水燒杯中約1～2 min后，硬塑料充分軟化;此時，用力將其按壓到鉛板、鋁板的痕跡上方，待2～3 min，軟化的硬塑料冷卻僵硬;最后，直接揭下樣本，在顯微鏡下進(jìn)行觀測、拍照、分析，如圖2所示。

具體而言，圖2a為用鐵釘在鉛板上沿同一方向并呈一定角度劃動制造出來的痕跡，肉眼清晰可見痕跡整體形態(tài);圖2b為痕跡提取樣本，其中只能看到一個凹陷痕跡，并不能看到有明顯的線條痕跡，由此可見雖然本次實(shí)驗選用了較為銳利的鐵釘作為承痕客體，但始終無法提取到效果較好的線條痕跡;圖2c為用鐵釘在鋁板上劃動制造出來的痕跡，通過檢驗，依然無法觀察到明顯的線條痕跡;由于鋁板相對于鉛板較硬，因此在硬塑料制模法中，用螺絲刀等比較鈍的承痕客體制作痕跡樣本，效果較差，但由圖2d可知，用比較尖銳的鐵釘制作痕跡樣本，其線條痕跡相對比較連貫。由此可見，由于硬塑料本身較為粗糙，線條痕跡又比較細(xì)小，所以提取效果不理想，故硬塑料制模法不建議在實(shí)踐中采用。

3.2.3? 軟塑料法

為有效驗證軟塑料法實(shí)驗效果及可操作性，采用比較銳利的尖頭器具在鉛板、鋁板上劃動，做成樣本，并重復(fù)以上操作。取兩片規(guī)則的軟塑料，反復(fù)揉捏至柔軟適中，分別壓在鉛板和鋁板的線條痕跡上方，經(jīng)過約0.5 h，軟塑料稍微定型僵硬。此時將軟塑料取下，放至體式顯微鏡下觀測，如圖3所示。

圖3a為用鐵釘在鉛板上呈一定角度（本實(shí)驗中取45°）由前向后劃動制造出來的痕跡檢材，肉眼可見線條痕跡整體形態(tài)特征;圖3b是鉛板痕跡提取樣本，僅能觀察到較為清晰的整體輪廓，而沒有出現(xiàn)可用于比對的線條痕跡細(xì)節(jié)特征。如圖3c、3d所示，在鋁板上觀測線條痕跡，也得到同樣的結(jié)果。由此可見，由于軟塑料本身較為柔軟，易變形，并且材料不夠致密，因此線條痕跡特別是細(xì)小線條痕跡提取效果一般，將軟塑料法用于線條痕跡提取不是最佳方案。

4? 結(jié)果與討論

筆者第3章使用注塑法、硬塑料制模法、軟塑料法，對工具線條痕跡提取效果進(jìn)行了實(shí)驗研究[7-8]，得到了以下認(rèn)識：

（1）采用注塑法能夠提取粗大及較細(xì)小的線條痕跡，方法簡單易行，僅需利用熱熔膠槍、膠棒等易取得的工具即可實(shí)現(xiàn)。在線條痕跡采集完成后，痕跡特征往往不會發(fā)生形變，且由于膠體具有一定彈性，膠體本身不易損壞，便于物證保存和運(yùn)輸。

（2）在硬塑料制模法中，即便用螺絲刀等器械工具制作較為清晰而明顯的線條痕跡，也難以將細(xì)小的線條痕跡有效提取出來。在體式顯微鏡下觀測線條痕跡，發(fā)現(xiàn)其特征不完整，難以認(rèn)定分析作案工具，無法作為司法鑒定的依據(jù)。但是，硬塑料制模法可以提取到用銳利工具在客體上擦劃的線條痕跡。

（3）軟塑料法雖然可以提取到尖銳工具擦劃出來的較粗大的線條痕跡，但不能有效地將細(xì)小線條痕跡提取出來。另外，軟塑料通常比較柔軟，定型功能不像硬塑料那樣好，因此，即使提取到了較粗大的線條痕跡，也不易保存，加之軟塑料又比較容易變形，很難做到與檢材痕跡一一對應(yīng)，給物證的妥善保存帶來了不利影響。

5? 結(jié)束語

本文對注塑法、硬塑料制模法、軟塑料法這三種線條痕跡提取方法進(jìn)行了闡述，并通過工具線條痕跡提取實(shí)驗比較了它們的效果，尤其是結(jié)合造痕客體和承痕客體的固有特性，對比了各自的優(yōu)劣勢。研究表明：注塑法操作簡單實(shí)用，成本低，效果好，最適合在工具線條痕跡提取中推廣應(yīng)用。

目前，注塑法已在現(xiàn)場勘查領(lǐng)域得到了成功運(yùn)用。此外，三種方法的分析思路也能為工具線條痕跡提取設(shè)備的研發(fā)提供參考。

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