譚鐵君, 李 智, 楊 溢, 劉 蕾, 劉明星

(1.西南政法大學(xué)刑事偵查學(xué)院， 重慶 401120； 2.重慶高校刑事科學(xué)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 重慶 401120)

0 引言

在刑事案件現(xiàn)場(chǎng)中，鉗剪工具痕跡出現(xiàn)率很高，證據(jù)價(jià)值也較大，但此類痕跡檢驗(yàn)鑒定有一定難度，相關(guān)的檢驗(yàn)技術(shù)方法值得刑事技術(shù)人員關(guān)注。鉗具剪切刀片一般選用優(yōu)質(zhì)工具鋼材料加工而成，刃側(cè)斜面多有明顯加工條紋特征，如銑削加工的銑紋；車削加工的車刮紋；磨削加工的磨紋以及銼紋、鏟紋等。不同生產(chǎn)廠家、不同生產(chǎn)批次的鉗具，由于加工工藝以及加工精度的差異，其刃側(cè)加工特征均會(huì)存在差異，檢驗(yàn)時(shí)，一些粗大的加工花紋差異很容易辨認(rèn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、光學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，痕跡檢驗(yàn)技術(shù)正處于由2D檢測(cè)到3D檢測(cè)的技術(shù)轉(zhuǎn)變時(shí)期，利用光學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)及相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)痕跡的3D檢驗(yàn)和自動(dòng)化檢驗(yàn)已成為新的發(fā)展趨勢(shì)。鉗具刃側(cè)加工花紋特征一般均較明顯且有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，本文希望利用超景深光學(xué)立體3D測(cè)量技術(shù)，對(duì)鉗具刃側(cè)加工花紋3D特征和痕跡3D特征進(jìn)行識(shí)別分析，以此來(lái)補(bǔ)充傳統(tǒng)的2D檢驗(yàn)鑒定技術(shù)的不足。通過(guò)對(duì)鉗具刃側(cè)加工花紋的光學(xué)3D測(cè)量與檢驗(yàn)方法研究，為此類痕跡檢驗(yàn)鑒定提供新途徑和技術(shù)方法，并推動(dòng)3D測(cè)量與檢驗(yàn)技術(shù)在痕跡檢驗(yàn)領(lǐng)域的應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)

為了深入研究鉗具刃側(cè)特征，本研究采用抽樣、實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行，抽取不同品牌同批次的斷線鉗和斜口鉗為研究對(duì)象。為確定特征穩(wěn)定性，每種鉗具或每個(gè)品牌的同批次鉗具選取6把。斷線鉗結(jié)構(gòu)較特殊，其產(chǎn)品指標(biāo)一般均符合部頒標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。其刃側(cè)的加工工藝通常為兩種：一是用大直徑的立銑刀銑削而成，從而在刃側(cè)留下弧形銑紋，表現(xiàn)為紋線粗細(xì)、間距比較均勻，很有規(guī)律，本文的抽樣研究選取此類鉗具；二是采取磨削方式，在刃側(cè)留下斜向、粗細(xì)、大小、間距不均的直線狀加工花紋。不論哪一種加工，所形成的加工花紋中，4個(gè)刃側(cè)均比較一致，因其加工花紋過(guò)于精細(xì)，不便于測(cè)量，因此本研究未采用。本研究抽樣的3種品牌斜口鉗，其4個(gè)刃側(cè)加工花紋的傾斜方向均一致，但同一鉗刃的里外兩側(cè)花紋傾斜角度稍有不同，外刃側(cè)加工比較精細(xì)，一般寬為1～2 mm，內(nèi)刃側(cè)比較粗糙，寬度1～5 mm不等，其刃側(cè)坡形分為單坡?tīng)詈碗p坡?tīng)顑煞N，單坡?tīng)顬闄C(jī)加工一次成型，形成一個(gè)斜坡形狀，雙坡?tīng)顬槎螜C(jī)加工成型，形成兩個(gè)斜坡的形狀，4個(gè)刃側(cè)的花紋特征均為機(jī)加工特征。

1.1 器材

使用日本產(chǎn)超景深三維立體顯微鏡一臺(tái)，生產(chǎn)廠家為Keyence，儀器型號(hào)為VXH- 500，測(cè)量精度可達(dá)10-6mm，3種鉗具共計(jì)24把，見(jiàn)圖1所示。3種不同品牌斜口鉗各6把：分別為深圳德至高牌斜口鉗(將其標(biāo)記為A類)、臺(tái)灣漢邦牌(74306系列)斜口鉗(將其標(biāo)記為B類)、常州登宇牌斜口鉗(將其標(biāo)記為C類)，臺(tái)灣漢邦牌(74706系列)斜口鉗(將其標(biāo)記為D類)，其中每類鉗子中標(biāo)記編號(hào)依次為1～6；同一種品牌(雙貓牌)的斷線鉗(將其標(biāo)記為E類)共計(jì)6把，上述每組鉗具均為同批次同流水線連續(xù)生產(chǎn)的產(chǎn)品,如圖2、圖3所示。直徑為5 mm的鉛絲，直徑為10 mm的銅棒，以及橡皮泥、直尺、分規(guī)等。

圖1 Keyence3D立體光學(xué)顯微鏡與斜口鉗、斷線鉗實(shí)驗(yàn)樣品

圖2 不同品牌斜口鉗刃側(cè)加工特征

圖3 雙貓牌斷線鉗刃側(cè)加工特征及間距數(shù)據(jù)測(cè)量

1.2 方法

實(shí)驗(yàn)時(shí)，將超景深三維立體顯微鏡放置在水平的桌面上(用水平儀測(cè)準(zhǔn))，以防止由于超景深三維立體顯微鏡放置不平帶來(lái)的測(cè)量誤差，粗略地調(diào)整超景深三維立體顯微鏡載物臺(tái)的高度，將鉗具放到載物臺(tái)上，而后將超景深三維立體顯微鏡聚焦到鉗具刃側(cè)表面最高處，按下控制板的“深度合成/3D”鍵，直至在工具刃側(cè)凹陷最深處聚焦為止。超景深三維立體顯微鏡自動(dòng)合成鉗具刃側(cè)的3D立體圖像，而后即可觀測(cè)數(shù)據(jù)。超景深三維立體顯微鏡調(diào)試結(jié)束之后，要將觀測(cè)系統(tǒng)固定下來(lái)，保證在相同的條件下觀察測(cè)量每一件工具。

1.2.1 加工花紋面間距的測(cè)量方法

測(cè)量上述24把鉗具刃側(cè)加工花紋間距時(shí)，首先拍攝每件鉗具的3D立體圖，而后借助3D面間距測(cè)量工具，對(duì)2條加工花紋的間距進(jìn)行測(cè)量，如圖4所示，并記錄數(shù)據(jù)，如表1～表5，隨后統(tǒng)計(jì)分析，以確定不同鉗具加工花紋間距的異同及穩(wěn)定性。

表1 常州登宇牌外刃側(cè)加工花紋間距 單位：μm

注：C5、C6無(wú)明顯加工條紋

表2 臺(tái)灣漢邦牌(74706系列)外刃側(cè)加工花紋間距 單位：μm

表3 臺(tái)灣漢邦牌(74706系列)內(nèi)刃側(cè)加工花紋間距 單位：μm

表4 深圳德至高牌內(nèi)刃側(cè)加工條紋間距 單位：μm

注：A3、A4無(wú)明顯加工條紋

表5 斷線鉗刃側(cè)加工條紋間距 單位：μm

1.2.2 加工花紋及其痕跡的表面積、體積及橫截面高度、寬度、形態(tài)等3D數(shù)據(jù)的測(cè)量方法

為了保證測(cè)量數(shù)據(jù)的一一對(duì)應(yīng)性，用紅筆在刃側(cè)標(biāo)畫(huà)一根線條，利用剪切時(shí)紅色物質(zhì)轉(zhuǎn)移，在相應(yīng)斷頭坡面找到紅色覆蓋區(qū)域，即是刃側(cè)花紋留痕。為保證測(cè)量數(shù)據(jù)具有可比性，需選取刃側(cè)、斷頭坡面豎直方向上相同部位進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量基準(zhǔn)面與線條流向必須垂直。在觀測(cè)橫截面形態(tài)、表面積時(shí)，與條紋垂直方向固定位置處截取基準(zhǔn)面和一個(gè)長(zhǎng)為固定值，寬為兩條凸起線(痕跡為凹下線)之間的距離，以此長(zhǎng)方形為基準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一測(cè)量。測(cè)量時(shí)，采用3D顯微鏡的300倍率提取3D圖像，而后利用軟件旋轉(zhuǎn)功能，使3D圖像中的加工條紋垂直于水平面，觀察并尋找刃口邊緣，以刃口邊緣為基準(zhǔn)，利用刻度尺對(duì)顯示器呈現(xiàn)的圖像進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，在距刃口邊緣固定值位置確定一個(gè)點(diǎn)，以這個(gè)點(diǎn)再垂直向下移動(dòng)固定值確定所要測(cè)量的長(zhǎng)度；同理，在確定了斷頭的剪止緣后，以相同方法確定其測(cè)量的長(zhǎng)度。而所選加工條紋之間的間距就是所要測(cè)量的寬度，進(jìn)而確定一個(gè)平面坐標(biāo)下的長(zhǎng)方形，這個(gè)長(zhǎng)方形投影在3D圖像區(qū)，投影區(qū)內(nèi)3D圖像便是測(cè)量的具體區(qū)域，其表面積即為所測(cè)表面積。對(duì)刃側(cè)紋線體積進(jìn)行測(cè)量時(shí)，依據(jù)上述投影方法，首先確定長(zhǎng)和寬，而后只需對(duì)高進(jìn)行確認(rèn)便可。測(cè)量時(shí)，首先對(duì)圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)整，使圖像水平，而后沿著垂直方向從圖像底部開(kāi)始向上測(cè)量，取固定值高度，為所測(cè)體積的高，據(jù)此確定一個(gè)底面不平的類長(zhǎng)方體，其體積就是測(cè)量的紋線體積，如圖4所示。因?yàn)榧羟袛囝^痕跡與工具特征凸凹反向，斷頭體積和刃側(cè)體積的測(cè)量方法有所不同，在測(cè)量痕跡體積的時(shí)候，需選擇從圖像頂部往下測(cè)量，取固定值高度為所測(cè)體積的高，據(jù)此確定了上表面不平的類長(zhǎng)方體，其體積就是測(cè)量的痕跡紋線體積。測(cè)量時(shí)，需注意工具表面3D圖像與斷頭痕跡表面3D圖像的凸凹方向相反的特性。本研究中，通過(guò)確定固定數(shù)值的長(zhǎng)方形及長(zhǎng)方體確定了所要測(cè)量的體積和表面積，并采用相同標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量全部實(shí)驗(yàn)對(duì)象的數(shù)據(jù)，借此保證測(cè)量數(shù)據(jù)的可比性，實(shí)現(xiàn)下一步的數(shù)據(jù)比對(duì)分析。同時(shí)利用超景深三維立體顯微鏡的3D測(cè)量功能，對(duì)刃側(cè)花紋橫截面的高度、寬度、形態(tài)等特征參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，如圖5所示，并列表記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。

圖4 鉗具刃側(cè)加工花紋的面間距、表面積、體積測(cè)量示意圖

圖5 鉗具刃側(cè)加工花紋及其痕跡橫截面的高度、寬度、波形形態(tài)測(cè)量示意圖

剪切斷頭痕跡的觀測(cè)方法與鉗具觀測(cè)方法相同，測(cè)量時(shí)必須使斷頭坡面與鏡頭面保持平行，以確保坡面痕跡影像不變形、不畸變，否者會(huì)影響測(cè)量精度，同時(shí)，需保證測(cè)量的痕跡特征與工具加工花紋相對(duì)應(yīng)。由于斜口鉗、斷線鉗刃部前端較易觀測(cè)，所以在斜口鉗、斷線鉗刃部距前端約5 mm處選取觀測(cè)特征，實(shí)驗(yàn)中通過(guò)肉眼觀察的方法在刃側(cè)尋找較為粗大明顯的加工條紋特征，選定條紋特征之后，用紅筆標(biāo)注，采用正交直剪的方式，用斜口鉗剪切直徑5 mm鉛絲，用斷線鉗剪切直徑10 mm銅棒，為減少客體形變的影響，盡可能使所選工具條紋特征留痕在斷頭斜面的中間部位。

表6 斜口鉗加工花紋痕跡的各項(xiàng)參數(shù)穩(wěn)定性測(cè)量數(shù)據(jù)

注：表6中數(shù)據(jù)為同一把斜口鉗同一部位，以相同方法剪切5個(gè)痕跡樣本，測(cè)量其表面積、高度、寬度，得到5組數(shù)據(jù)。

表7 斷線鉗痕跡特征參數(shù)與工具特征參數(shù)配對(duì)數(shù)據(jù)

表8 斜口鉗痕跡特征參數(shù)與工具特征參數(shù)配對(duì)數(shù)據(jù)

2 數(shù)據(jù)分析與討論

2.1 加工花紋間距測(cè)量數(shù)據(jù)的分析

圖6 不同品牌斜口鉗及斷線鉗刃側(cè)加工花紋間距的差異(單位：μm)

經(jīng)放大100～300倍觀測(cè)發(fā)現(xiàn)：斜口鉗、斷線鉗刃側(cè)的加工花紋特征多為銑紋、磨紋，紋線較密集，紋線流向與刃口方向垂直或傾斜，即有粗大紋線，也有細(xì)小的紋線。統(tǒng)計(jì)分析表明，不同品牌及種類的鉗具刃側(cè)加工花紋間距均有明顯差異，分別處于不同的分布區(qū)間，而同品牌不同系列的鉗具刃側(cè)加工花紋間距也有差異，但差異較小，如圖6所示。同品牌同批次的鉗具刃側(cè)加工花紋間距均無(wú)明顯差異，分布區(qū)間互相重疊，如圖7所示。

圖7 同品牌同批次斜口鉗刃側(cè)加工花紋間距的差異

圖8 同批次鉗具刃側(cè)加工花紋特征對(duì)比

經(jīng)進(jìn)一步比對(duì)檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn)：同批次生產(chǎn)的鉗具，雖然多數(shù)鉗具紋線的間距互不相同，但部分鉗具紋線間距是相同的，但紋線細(xì)節(jié)形態(tài)會(huì)有差異，如圖8所示。圖中斜口鉗A3與A5、B2與B5刃側(cè)加工花紋可以自然流暢接合，但在紋線細(xì)節(jié)形態(tài)方面，依舊存在著細(xì)微卻又明顯的差異。這是因?yàn)殂娤?、磨削等加工工藝容易受到各方面因?不同的切入角度，加工磨具的磨損程度等)的干擾，而導(dǎo)致加工花紋細(xì)節(jié)的不同，從而在高倍率顯微鏡下呈現(xiàn)紋線細(xì)節(jié)差異。上述情況說(shuō)明斜口鉗機(jī)加工紋線間距特征為種類特征，紋線細(xì)節(jié)特征為個(gè)別特征。因此，檢驗(yàn)鑒定時(shí)，即使在檢材和樣本之間檢出相同類型紋線和相同紋線間距也不能立即認(rèn)定同一，而應(yīng)該對(duì)其紋線的細(xì)節(jié)特征進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)紋線細(xì)節(jié)特征存在較明顯的接合不齊、殘缺等現(xiàn)象時(shí)，很有可能是相同種類、相同批次工具的不同個(gè)體留痕。

2.2 工具加工花紋及其痕跡配對(duì)數(shù)據(jù)的分析

對(duì)表6中數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)同一鉗具相同部位所剪切的5個(gè)斷頭痕跡，其相同位置的表面積、高度、寬度測(cè)量值均保持相對(duì)穩(wěn)定，相互之間差異很小。實(shí)驗(yàn)中，同時(shí)對(duì)5個(gè)痕跡相同位置橫截面輪廓圖進(jìn)行擬合，5次的痕跡橫截面輪廓基本重合，保持高度一致，如圖9所示。這表明痕跡能穩(wěn)定反映工具3D參數(shù)，運(yùn)用所選方法進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量分析可行，有研究意義。

圖9 同一鉗具五次剪切痕跡的截面波形擬合圖

表7與表8的數(shù)據(jù)均為痕跡與工具一一對(duì)應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)，即測(cè)量痕跡三維立體數(shù)據(jù)后，確定工具留痕的準(zhǔn)確部位，以同樣方法測(cè)量工具留痕部位三維立體數(shù)據(jù)。對(duì)表7中的鉗具與痕跡配對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)鉗具的測(cè)量值與痕跡的測(cè)量值十分接近，從折線圖我們可以直觀的看出，配對(duì)數(shù)據(jù)的重合度十分的高，說(shuō)明刃側(cè)紋線和痕跡相對(duì)應(yīng)紋線的體積、表面積、截面波形深度和寬度等3D參數(shù)值密切相關(guān)，如圖10、圖11所示。經(jīng)spss軟件統(tǒng)計(jì)分析，所有參數(shù)的工具與痕跡的相關(guān)顯著性概率均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.05，均顯著相關(guān)。成對(duì)差異數(shù)檢驗(yàn)中，所有參數(shù)的雙尾T檢驗(yàn)顯著性概率均大于0.05，即全部配對(duì)數(shù)據(jù)之間均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的顯著差異，見(jiàn)表9～表12。對(duì)表8中數(shù)據(jù)比較分析，發(fā)現(xiàn)其各項(xiàng)參數(shù)在痕跡中的反映規(guī)律與斷線鉗基本一致。這說(shuō)明痕跡能很好的反映工具上花紋特征的3D參數(shù)，基于3D參數(shù)測(cè)量的檢驗(yàn)方法是科學(xué)的。由此可見(jiàn)，通過(guò)對(duì)痕跡的體積、表面積、橫截面波形的深度和寬度進(jìn)行測(cè)量，可以分析、識(shí)別留痕工具，這將對(duì)工具痕跡定量化檢驗(yàn)起到推動(dòng)作用。也就是說(shuō)，在檢驗(yàn)此類工具痕跡的時(shí)候，可以對(duì)痕跡上較為粗大明顯的條紋，以及嫌疑工具上相對(duì)應(yīng)的粗大條紋的3D參數(shù)數(shù)值進(jìn)行測(cè)量，實(shí)現(xiàn)精度很高的比對(duì)檢驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)定量化檢驗(yàn)鑒定。

圖10 斷線鉗刃側(cè)紋線與其剪切痕跡紋線體積、表面積的關(guān)系

A體積參數(shù)成對(duì)樣本相關(guān)性分析N相關(guān)顯著性對(duì)組1痕跡體積 & 工具體積100.9870.000

B體積參數(shù)成對(duì)樣本檢定分析成對(duì)差異數(shù)平均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)誤平均值95%差異數(shù)的信賴區(qū)間下限上限Tdf顯著性(雙尾)對(duì)組1痕跡體積&工具體積-51199.6100072048.0352722783.58924-102739.66959340.44959-2.24790.051

表10 斷線鉗刃側(cè)紋線與其剪切痕跡紋線表面積的配對(duì)數(shù)據(jù)相關(guān)性與t檢驗(yàn)分析

B表面積參數(shù)成對(duì)樣本檢定分析成對(duì)差異數(shù)平均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)誤平均值95%差異數(shù)的信賴區(qū)間下限上限Tdf顯著性(雙尾)對(duì)組1痕跡表面積&工具表面積-2105.880004135.473171307.75144-5064.21929852.45929-1.61090.142

圖11 斷線鉗刃側(cè)紋線與其剪切痕跡紋線高度、寬度的關(guān)系

A高度參數(shù)成對(duì)樣本相關(guān)性分析N相關(guān)顯著性對(duì)組1痕跡高度 & 工具高度100.9660.000

B高度參數(shù)成對(duì)樣本檢定分析成對(duì)差異數(shù)平均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤平均值95%差異數(shù)的信賴區(qū)間下限上限Tdf顯著性(雙尾)對(duì)組 1痕跡高度&工具高度0.518009.620493.04227-6.364097.400090.17090.869

表12 斷線鉗刃側(cè)紋線與其剪切痕跡紋線寬度的配對(duì)數(shù)據(jù)相關(guān)性與t檢驗(yàn)分析

B寬度參數(shù)成對(duì)樣本檢定成對(duì)差異數(shù)平均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤平均值95%差異數(shù)的信賴區(qū)間下限上限Tdf顯著性(雙尾)對(duì)組 1痕跡寬度&工具寬度5.8800032.7974510.37147-17.5818829.341880.56790.585

基于普通光學(xué)顯微鏡的檢驗(yàn)，因?yàn)楹圹E特征與工具特征的凸凹方向相反，不能對(duì)工具特征和痕跡特征的圖像進(jìn)行直觀的形態(tài)比較。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)3D顯微鏡恰好能幫助我們解決這一難題。實(shí)驗(yàn)中，我們先確定斷線鉗一條或兩條粗大明顯線條為研究對(duì)象，并以工具此部位剪切銅棒，形成相對(duì)應(yīng)的斷頭痕跡。利用上文提到的方法，確定二者紋線的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在3D顯微鏡100倍率下，進(jìn)行3D圖像提取。借助3D顯微鏡的旋轉(zhuǎn)功能，將所拍攝的痕跡圖片翻轉(zhuǎn)180°。通過(guò)這種方法，使得痕跡的凸凹方向與工具紋線凸凹方向完全相同，在此基礎(chǔ)之上再進(jìn)行紋線的形態(tài)比較，確定紋線形態(tài)是否一致，如圖12所示。經(jīng)過(guò)翻轉(zhuǎn)之后的圖像中的痕跡紋線與工具紋線能完好拼接在一起，可見(jiàn)這種“翻轉(zhuǎn)拼接法”是有效的。也就是說(shuō)，工具上的紋線與其形成的痕跡上的翻轉(zhuǎn)紋線有對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以利用3D顯微鏡進(jìn)行翻轉(zhuǎn)拼接，進(jìn)行有效的分析檢驗(yàn)。

圖12中左側(cè)為工具刃側(cè)的紋線(左側(cè)為刃側(cè)邊緣)，右側(cè)為痕跡的紋線(左側(cè)為剪止緣)，拼接方法為將工具刃側(cè)紋線的尾部與痕跡紋線的頭部拼接，拼接具體部位并非相同區(qū)域，其準(zhǔn)確性存在不足。而因3D顯微鏡操作的限制，目前，只能使用上述拼接方法。因此，該檢驗(yàn)方法適合初步確認(rèn)，但并不妨礙該檢驗(yàn)方法的科學(xué)性。通過(guò)拼接比較進(jìn)行了初步的確認(rèn)之后，可以將翻轉(zhuǎn)了的工具痕跡紋線圖像與刃側(cè)紋線圖像利用Photoshop軟件進(jìn)行重疊比較，以確認(rèn)其是否能夠更為精確的重合。圖12中右側(cè)圖片出現(xiàn)了許多藍(lán)色的斑塊，這是由于在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，銅棒放置于空氣當(dāng)中形成了氧化物，此銹蝕斑塊是由于放置的不規(guī)范形成的。在檢案中，有可能會(huì)是遇到此類痕跡，從圖中可以看出，雖然斑塊使得紋線變化，但是并沒(méi)有改變紋線間的間距等特征，并不影響拼接。但是斑塊的產(chǎn)生卻會(huì)影響體積、表面積等各參數(shù)數(shù)值的測(cè)定。因此，在提取現(xiàn)場(chǎng)痕跡之后，必須避免痕跡被氧化。研究還發(fā)現(xiàn)如果痕跡表面過(guò)于粗糙，測(cè)量精度也會(huì)下降，與工具參數(shù)值之間的誤差會(huì)明顯增加，檢驗(yàn)時(shí)需加以注意。本研究也發(fā)現(xiàn)加工條紋形態(tài)、階梯狀特征、加工的瑕疵等具有不確定性，屬于個(gè)別特征，對(duì)個(gè)體識(shí)別有重要的價(jià)值。

圖12 工具紋線與痕跡紋線的對(duì)接

圖13 鉗具、痕跡截面輪廓波形比較

對(duì)在側(cè)光條件下以300倍3D合成的斜口鉗及其痕跡的圖像進(jìn)行橫截面輪廓底邊波形分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)3D顯微鏡可以存儲(chǔ)橫截面輪廓底邊波形數(shù)據(jù)，運(yùn)用Excel將輪廓底邊波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為曲線波形圖，進(jìn)而利用PS軟件對(duì)曲線波形圖進(jìn)行擬合，可以實(shí)現(xiàn)工具與痕跡的橫截面底邊波形的直接比較分析。方法為先將痕跡曲線波形調(diào)水平，再將鉗具曲線波形進(jìn)行180度翻轉(zhuǎn)，不得改變參數(shù)，再微旋轉(zhuǎn)至合適位置進(jìn)行擬合，如圖13所示。

理想條件下，工具橫截面波形凹谷與翻轉(zhuǎn)后痕跡橫截面波形凹谷起伏結(jié)構(gòu)一致，橫截面輪廓底邊波形能夠很好的吻合，這為我們展現(xiàn)了痕跡與留痕鉗具直接比對(duì)的另一種簡(jiǎn)便方法。但受客體嚴(yán)重變形或剪切動(dòng)作影響，二者擬合曲線也會(huì)出現(xiàn)偏差，檢驗(yàn)時(shí)若曲線擬合有差異，不能輕易得出否定結(jié)論，需慎重。如C4痕跡波形的高度與鉗具波形不一致，但寬度以及起伏的最高點(diǎn)、最低點(diǎn)較為一致，此偏差應(yīng)為客體較軟、材料變形大等原因造成。

對(duì)不同鉗具同一部位的輪廓曲線波形進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)不同的斜口鉗在相同區(qū)域內(nèi)的輪廓波形具有相似性，其高度、寬度基本保持一致, 但波形曲線形態(tài)并不完全相同；對(duì)上述工具的痕跡輪廓波形進(jìn)行擬合，痕跡的輪廓波形高度相差較大，但寬度以及起伏的最高點(diǎn)及最低點(diǎn)較為一致，如圖14所示?？傮w來(lái)說(shuō)，痕跡的變化性大，受影響的因素多，任何因素的改變都可導(dǎo)致痕跡的改變。檢驗(yàn)時(shí)，需仔細(xì)甄別，如果工具與痕跡波形完全相符，則可以確定為留痕工具。如果高度相似，需進(jìn)一步比較同批次工具的波形曲線，判斷異同。

圖14 不同鉗具同一部位及其痕跡的橫截面輪廓曲線波形比較

鉗具剪切客體形成痕跡時(shí)，或形成壓縮變形為主的凹陷類痕跡，或形成壓縮變形與剪切變形混合的痕跡。當(dāng)所剪切材料硬度較高時(shí)，會(huì)形成壓縮變形為主的凹陷類痕跡，當(dāng)所剪切材料硬度較低時(shí)，會(huì)形成壓縮變形與剪切變形混合的痕跡。實(shí)驗(yàn)選取的銅棒硬度高于鉛絲硬度，因此，斷線鉗剪切銅棒的痕跡能較好反映工具形貌特征，而斜口鉗剪切鉛絲的痕跡對(duì)工具形貌特征的反映弱于銅棒。因硬度低的鉛絲痕跡對(duì)工具形貌特征反映性減弱，而且鉛絲痕跡容易發(fā)生變形，因此，本實(shí)驗(yàn)對(duì)于鉛絲痕跡體積的分析研究未得到明確的結(jié)果。

3 結(jié)論

研究表明：上述斜口鉗、斷線鉗的刃側(cè)多是機(jī)加工形成，加工工藝多為磨削、銑削等常見(jiàn)方式，刃側(cè)主要為磨紋、銑紋等加工花紋；在顯微形態(tài)上，一般都具有明顯的條塊結(jié)構(gòu)。同種類、同批次鉗具的刃側(cè)加工紋線間距具有一致性、穩(wěn)定性，不同種類、不同批次鉗具的刃側(cè)加工紋線間距具有差異性，刃側(cè)加工紋線間距有明顯種屬特點(diǎn)，屬于種類特征，這為利用刃側(cè)加工花紋來(lái)推斷鉗具種類提供了條件。上述鉗具刃側(cè)的粗大明顯條紋的寬度、高度、橫截面形態(tài)、表面積和體積等參數(shù)值可以精確測(cè)量，鉗具刃側(cè)花紋與形成的痕跡花紋具有高度關(guān)聯(lián)性，二者之間各項(xiàng)參數(shù)值均無(wú)顯著差異，且痕跡能穩(wěn)定反映工具的3D參數(shù)，通過(guò)鉗具刃側(cè)特征及其痕跡的3D測(cè)量值進(jìn)行比較檢驗(yàn)，可實(shí)現(xiàn)精確識(shí)別、量化檢驗(yàn)。

借助3D顯微鏡旋轉(zhuǎn)功能，可以對(duì)鉗具刃側(cè)紋線特征與其痕跡的翻轉(zhuǎn)紋線，進(jìn)行直接比較，從而實(shí)現(xiàn)工具特征與痕跡特征的直接比較檢驗(yàn)。借助3D顯微鏡橫截面輪廓底邊波形測(cè)量數(shù)據(jù)，運(yùn)用Excel將輪廓底邊波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為曲線波形圖，并利用PS軟件對(duì)曲線波形圖進(jìn)行擬合，可以實(shí)現(xiàn)鉗具刃側(cè)特征與其痕跡的橫截面底邊波形的直接比較分析。上述兩種比較檢驗(yàn)方法為我們提供了痕跡檢驗(yàn)的新途徑，避免了多次制作樣本的繁雜操作，也避免了因多次剪切而對(duì)鉗具特征造成的損害。

可見(jiàn)，利用鉗具刃側(cè)特征及其痕跡的3D參數(shù)測(cè)量值進(jìn)行比較檢驗(yàn)，不僅切實(shí)可行，而且可以提高檢驗(yàn)準(zhǔn)確性，可以實(shí)現(xiàn)精確識(shí)別、定量化檢驗(yàn)。在痕跡檢驗(yàn)實(shí)踐中，光學(xué)3D測(cè)量技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值。