徐杰，查慧德，崔斌

（江蘇省張家港市公安局，江蘇 215600）

1 引言

光滑弧形表面上潛在指印的光學(xué)顯現(xiàn)及照相技術(shù)是刑事照相中的一個(gè)難點(diǎn)，國內(nèi)很多同行對此開展了研究，王桂強(qiáng)［1］、魏晨光等［2］提出對于光滑圓柱體，采用游動(dòng)曝光方式進(jìn)行定向反射照相；蔡能斌［3］、葉漢輝等［4］提出面對客體表面光斑干擾無法進(jìn)行完整光學(xué)顯現(xiàn)，可采用物理顯現(xiàn)熒光照相提取的方法；唐明佳［5］、張偉［6］提出對指印多次照相，運(yùn)用圖像軟件處理或拼接的方法去除指紋上的光斑或光帶；以上方法或操作復(fù)雜或無法一次光學(xué)顯現(xiàn)。利用特殊形狀光源對指印實(shí)現(xiàn)一次無損光學(xué)顯現(xiàn)及照相的方法未見報(bào)導(dǎo)。本研究通過研制區(qū)別于常見的點(diǎn)光源、平面面光源的一種弧面面光源，實(shí)現(xiàn)光滑弧形表面客體潛在指印的無損光學(xué)顯現(xiàn)和照相提取方法。

2 工作原理

2.1 光滑弧形表面客體及指印的光反射特性

根據(jù)物質(zhì)的表面反射光的空間分布形式，指印紋線含有汗液、油脂等其它成份為漫反射物質(zhì)，在指印紋線表面呈現(xiàn)出漫反射特性，其表面反射光均勻出現(xiàn)所有空間方向上，并且各個(gè)方向上的反射光線強(qiáng)度相等；而光滑表面客體為定向反射物質(zhì)，其表面反射光只出現(xiàn)在一個(gè)方向上，表面呈現(xiàn)出定向反射特性。同時(shí)，由于光滑弧形表面是凹凸面，它還具有縮小反射像的特性。

2.2 暗視場照明技術(shù)

暗視場照明技術(shù)一般是讓點(diǎn)光源照明光線以較小的入射角照射在被檢驗(yàn)物體上，使指印等痕跡與客體背景之間形成較高的亮度反差，在垂直方向上接收記錄物體反射光相對亮度分布的一種光學(xué)顯現(xiàn)和照相技術(shù)方法。

2.3 小偏角定向反射照明技術(shù)

小偏角定向反射照明技術(shù)是讓面光源的照明光線以小角度（5度左右）入射到物體光滑表面上，使客體背景與指印等痕跡之間形成較高的亮度反差，相機(jī)在對應(yīng)的反射角方向上接收記錄物體反射光亮度分布的一種光學(xué)顯現(xiàn)和照相技術(shù)方法。

2.4 弧面面光源的發(fā)光特性

面光源是利用漫射材料二次散射形成的，它的發(fā)光面上的每一個(gè)點(diǎn)均向所有方向發(fā)散光線。常見面光源為平面面光源，它的光線向平面一側(cè)的方向發(fā)散，弧面面光源由于是弧形的，它可以環(huán)繞著弧形表面客體均勻布光。

3 實(shí)驗(yàn)方法和內(nèi)容

3.1 實(shí)驗(yàn)器材

實(shí)驗(yàn)器材及裝置：尼康D90數(shù)碼相機(jī)，105mm微距鏡頭，三腳架，比例尺；用警用手電作為點(diǎn)光源；用發(fā)光面積為15cm×25cm的觀片器作為平面面光源；自制曲率半徑為12cm、寬6cm的弧面面光源。

樣本制作：選擇常見用于制作居民防盜窗柵的直徑2厘米不銹鋼管，捺印汗?jié)撝赣颖尽?/p>

3.2 實(shí)驗(yàn)步驟與基本操作方法

實(shí)驗(yàn)1：暗視場配光照相法

（1）將照相機(jī)固定在三腳架上；

（2）對鋼管上的指印取景對焦，相機(jī)鏡頭軸線與被拍攝指印表面垂直，保持一定的距離，采用光圈優(yōu)先、小光圈大景深模式進(jìn)行拍攝；

（3）將光源放在相機(jī)鏡頭旁，使照明光線以較小的入射角（10度～30度）照射在指印上；

（4）分別使用點(diǎn)光源和弧面面光源配光，移動(dòng)光源位置，同時(shí)從相機(jī)中觀察指印紋線是否出現(xiàn)，光斑或光帶盡量出現(xiàn)在指印外或?qū)χ赣「蓴_最小時(shí)，指印紋線反差最大時(shí)照相。

圖1 暗視場配光照相法

實(shí)驗(yàn)2：小偏角定向反射配光照相法

（1）將照相機(jī)固定在三腳架上；

（2）對鋼管上的指印取景對焦，使相機(jī)鏡頭軸線與被拍攝指印表面的法線成一個(gè)5度左右的夾角；

（3）以指印所在表面的法線為中心，在與相機(jī)對應(yīng)的另一側(cè)相同角度上分別用平面、弧面面光源照射指印部位；

（4）微調(diào)光源位置，從相機(jī)中觀察反射光斑或光帶全面覆蓋指印或達(dá)到最大面積，指印與背景反差最好效果時(shí)照相。

圖2 小偏角定向反射配光照相法

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.3.1 點(diǎn)光源、弧面面光源暗視場配光法顯現(xiàn)指印效果（見圖3）

從圖3可知，用點(diǎn)光源配光時(shí)，在點(diǎn)光源光線直接照射下，在客體的光滑弧形表面指印中間沿客體軸線產(chǎn)生一條反射光帶，該光帶越靠中間越亮，離中間越遠(yuǎn)越暗，指印受到光帶的嚴(yán)重干擾；用弧面面光源配光時(shí)，在面光源漫反射光線照射下，反射光斑避開客體上的指印，指印呈深背景淺紋線清晰顯現(xiàn)。

圖3 暗視場照相顯現(xiàn)汗?jié)撝赣?/p>

3.3.2 平面面光源、弧面面光源小偏角定向反射配光法顯現(xiàn)指印效果（見圖4）

從圖4可知，用平面面光源配光時(shí)，在平面面光源漫反射光線照射下，客體表面指印中間有一條較寬的反射光帶，該區(qū)域內(nèi)顯出紋線，而光帶兩側(cè)指印沒有布上光帶，無法完整地顯現(xiàn)指??；用弧面面光源配光時(shí)，反射光斑完全覆蓋指印，指印呈深紋線淺背景清晰顯現(xiàn)。

圖4 小偏角定向反射顯現(xiàn)汗?jié)撝赣?/p>

4 討論

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見，弧面面光源采用暗視場和小偏角定向反射兩種配光方法均可顯現(xiàn)指印。暗視場照相要求盡量避開光斑干擾，使用點(diǎn)光源配光時(shí)，光線在光滑圓弧形表面凸點(diǎn)處聚合產(chǎn)生光斑，指印無法避開光斑，光照不均，指印無法有效清晰顯現(xiàn)；使用弧面面光源配光時(shí)，光源發(fā)出漫反射光線，只在客體一處表面形成光帶，將指印避開光帶，指印上均勻布上漫反射光，從而清晰顯現(xiàn)指印。小偏角定向反射照相要求有效使用光斑顯現(xiàn)指印，由于指印有一定的大小面積，所以要求使用一定尺寸的面光源，在配光時(shí)才能形成覆蓋指印的光斑，使用平面面光源時(shí)，在圓弧光滑表面縮小反射像形成較窄的條狀反射光斑，光斑不足于覆蓋指印，指印只能局部得到顯現(xiàn)；使用弧面面光源時(shí)，由于光源也是弧形面，它基本不縮小反射像形成的反射光斑，光斑可以完全覆蓋指印，指印從而清晰顯現(xiàn)。

弧面面光源能夠有效光學(xué)顯現(xiàn)和照相提取光滑弧形表面上潛在指印，我們認(rèn)為它具有以下三個(gè)特點(diǎn)：一是面光源的特點(diǎn)，它所發(fā)出的光線是漫射光，光線均勻柔和；二是面光源的發(fā)光面是弧面的特點(diǎn)，使它能在圓弧形表面橫向不縮小反射像，形成的反射光斑變形不大，從而能對此類客體均勻布光；三是發(fā)光面有一定的寬度，一般宜大于6厘米，在圓弧形表面縱向形成一定寬度或面積的光斑，進(jìn)而可全面覆蓋指印。

使用弧面面光源配光照相技術(shù)方法不僅符合暗視場、定向反射配光方法的一般特點(diǎn)，即適用客體為光澤表面，光澤度越高光學(xué)顯現(xiàn)效果越好，曝光光式、入射角度、檢驗(yàn)效果完全一致，而且拓展了這兩種方法的使用范圍，暗視場配光法適用表面不再局限于深色客體，淺色客體同樣可以顯現(xiàn)，還可以有效顯現(xiàn)弧度較大的非平面客體上的潛在指印，小偏角定向反射配光法適用表面也不再局限于平面，一定條件下凹凸弧面指印也可顯現(xiàn)。該技術(shù)方法照相提取的指印有一定程度變形，可進(jìn)一步采用圖像軟件進(jìn)行調(diào)整，這里不再闡述。

［1］王桂強(qiáng).指印的光學(xué)顯現(xiàn)和照相技術(shù)［M］.北京：群眾出版社，2005：64-96.

［2］魏晨光，張濤.游動(dòng)配光檢驗(yàn)方法的研究［J］.刑事技術(shù)，2003(6)：11-15.

［3］蔡能斌，孫文鼎.利用熒光照相拍攝圓弧面上的汗液指印［J］.公安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2000(2)：51-52.

［4］葉漢輝.圓弧面上的汗液指印的提取［J］.廣東公安科技，2005(3)：7-8.

［5］唐明佳.巧用IPP軟件消除拍照時(shí)形成的光斑［J］.刑事技術(shù)，2009(3)：5.

［6］張偉，謝維.指紋拼接方法新探［J］.甘肅警察職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2007(3)：68-70.