由于玻璃光学性质比较特殊, 采用常用的配光方式, 拍摄玻璃上弹孔痕迹时, 经常会遇到反差微弱和光斑干扰等问题。如何有效消除玻璃上弧形弹孔痕迹产生的光斑干扰, 消除背景干扰, 是现场勘查技术的难点之一。为此, 我们尝试对玻璃上的弹孔痕迹运用短波紫外反射摄影进行拍摄。
物质在紫外光谱区的吸收反射性质和它在可见光区的吸收反射性质是不相同的, 紫外线的波长比可见光的波长短, 相对于可见光, 紫外线的穿透能力更差。虽然各种物质对紫外线的吸收情况不同, 但它们吸收光线的能力随波长的增加而减少, 大多数物质都遵循这种规律。因此, 吸收可见光的物质一般在紫外线光谱区也表现为吸收紫外线, 很少能被紫外线穿透。
而不吸收可见光的物质, 可能在紫外光谱区却仍然表现为不吸收紫外线, 也可能表现为强烈吸收紫外线, 尤其是在短波紫外光谱区表现为强烈吸收。在短波紫外光谱区显现一些客体表面的痕迹时, 例如玻璃、陶瓷、搪瓷及部分塑料和部分油漆等客体表面, 这些客体表现为强烈吸收短波紫外线。在254nm短波紫外线的照射下, 这类客体的表面不会产生明显的光斑, 可以有效避免光斑对痕迹的背景干扰。因此该方法可以有效显现和提取玻璃上的弹孔痕迹。
一、材料与方法
( 一) 检材和仪器
检材: 在同一批次普通玻璃上用钢珠打击形成的弧形弹孔痕迹样本100 份。
仪器: 猎踪红紫外相机, 美国SPECTROLINE公司生产的254nm短波紫外灯, 深色绒布衬底, 物证摄影载物平台。
( 二) 方法与步骤:
1. 为了保证拍摄效果, 拍照过程要在暗环境下进行, 并且要尽量避免杂光的干扰。
2. 打开物证摄影载物平台的电源, 将深色衬底和检材依次放在载物台上。
3. 将数码相机固定在载物平台的立柱上, 使镜头垂直正对检材的中心。
4. 将短波紫外灯放置在检材两侧, 采用双灯对称照明照射检材。
5. 拍摄时将相机设置为C档, 采用手动对焦的调焦方式。
6. 通过照相机取景屏进行观察, 取景、调焦, 选择最佳配光角度, 进行拍照提取。
( 三) 注意事项
由于紫外线对人体的皮肤和眼睛有很大的伤害作用, 因此在使用紫外线进行实验时必须注意采取相应的防护措施。首先, 在使用紫外线时避免让眼睛直接观察紫外线光源, 在紫外线下工作时必须要佩戴紫外防护眼镜对眼睛进行保护, 否则眼睛受到长时间紫外线的刺激会发生红肿, 严重时可能会造成眼睛永久性的损伤。其次, 不要让皮肤长时间暴露在紫外光源下, 如果把皮肤长时间暴露在紫外线环境下, 会出现红斑或者是皮肤脱落, 严重的还会导致皮肤癌。因此, 在进行紫外线操作时要尽量穿长袖的衣服, 带手套。还要注意及时通风, 排除室内的溴氧, 避免长时间在紫外线环境下工作。
二、结果
( 一) 实验结果
如表1 所示, 对玻璃上弹孔痕迹采用短波紫外反射摄影的方法进行显现和提取, 在100 个样本中共显出弹孔痕迹清晰, 无背景光斑干扰, 具备良好的检验鉴定条件的样本94个; 弹孔痕迹不清晰, 背景光斑干扰较大, 不具备检验鉴定的条件的样本6 个, 弹孔痕迹的有效显现率在90% 以上。而利用普通摄影对玻璃上弹孔痕迹进行显现、提取, 在100个样本中共显出弹孔痕迹清晰, 无背景光斑干扰, 具有检验鉴定条件的样本0 个; 弹孔痕迹不清晰, 背景光斑干扰较大, 不具备检验鉴定的条件的样本98 个; 弹孔痕迹不清晰, 未消除背景光斑干扰, 不具备检验鉴定的条件的样本2 个。
注: “+ + + ”表示弹孔痕迹清晰完整, 没有背景光斑的干扰; “+ + ”表示弹孔痕迹不清晰, 背景光斑的干扰较大;“+ ”表示弹孔痕迹不清晰, 未消除背景光斑的干扰; “- ”未显出痕迹。
( 二) 示例图片
图 ( 1) 至图 ( 4) 是对钢珠在普通玻璃上形成的弧形弹孔痕迹的显现效果比较。图 ( 1) 和图 ( 3) 样本的原貌, 由于有光斑的干扰, 痕迹表现不完整, 不具备检验鉴定的条件。图 ( 2) 和图 ( 4) 是短波紫外反射成像的效果, 可以有效消除光斑, 消除背景干扰, 得到较高反差图像, 痕迹表现清晰完整, 具备良好的检验鉴定条件。
三、讨论
紫外反射摄影能够将玻璃上的弹孔痕迹再现为高反差的图像, 这是因为短波紫外反射摄影拍摄玻璃上弹孔痕迹是记录玻璃背景和弹孔痕迹在玻璃平面垂直方向上的亮度反差。普通平板玻璃表面是光滑的, 并且光泽度很高。当短波紫外线照射到物体上时, 会在物体表面产生表面反射和内反射。因为玻璃在短波紫外光谱区表现为强烈吸收紫外线, 所以在玻璃内部不会产生内反射。在玻璃的表面只存在定向反射的光线, 没有内反射光线, 也不存在漫反射光线。当短波紫外线以一定入射角度照射在检材上时, 如图 ( 5) 所示, 反射光能量集中在与入射角相等的反射角方向上, 其他方向上的反射光能量为零。玻璃对254nm波长紫外线的反射率为4% , 折射进入玻璃的254nm紫外线完全被玻璃吸收, 不会产生二次反射, 因此在254nm短波紫外线照射玻璃时, 只在反射角方向出现反射率为4% 的定向反射光能量, 在其它方向没有反射光能量。
由于弹孔痕迹是表面光滑, 但是光泽度不高的弧形表面。如图 ( 6) 所示, 在254nm短波紫外线照射下的弹孔痕迹呈现混合反射, 在垂直方向上其反射光能量有一定的分量, 而玻璃平面垂直方向上反射光分量为零。因此, 弹孔痕迹和玻璃平面在垂直方向上产生了亮度反差。虽然, 在垂直方向上弹孔痕迹的反射光分量不高, 但是相对于玻璃平面在垂直方向上的反射光分量却仍然很大。通过适当的曝光组合设定, 进行适当的曝光, 就能够得到高反差的图像。
由于弹孔痕迹是弧形表面, 在垂直方向上弧形表面的反射光能量和入射角度有关。当入射角增大时, 在垂直方向上弧形表面的反射光能量将减少, 但是玻璃平面只在反射角方向上出现定向反射光线。因此, 入射角度越大, 弧形表面与玻璃平面在垂直方向上的亮度反差越小; 反之, 当入射角越小时, 弧形表面与玻璃平面在垂直方向的亮度反差越大, 图像反差越明显。但是, 如果玻璃表面不平或者是入射角太小, 则可能使得玻璃表面的定向反射光进入镜头, 从而形成反射光斑, 影响痕迹的显现, 造成背景干扰。
当照明光源入射角越大或者曲面的曲率半径越大时, 反射光斑越远离视场中心。选择最佳入射角度的方法是, 在避开反射光斑干扰的情况下尽量选择较小的入射角度。拍照时, 在可见光下找到最佳入射角度, 然后将紫外光源放在相同角度位置即可。一般曲面可采用30 - 40 度入射角照明; 如果曲面直径小于2cm, 则选择45 度入射角, 但不能超过45 度。
四、结论
采用短波紫外反射摄影的方法拍摄在玻璃平面上的弹孔痕迹, 选择30 - 40 度入射角照明样本, 能够避免玻璃上的弧形弹孔痕迹出现光斑, 消除背景光斑干扰, 得到较高反差的图像。能够有效显现和提取玻璃上遗留的弧形弹孔痕迹。
摘要：目的:由于玻璃光学性质比较特殊, 采用常用的配光方式, 拍摄玻璃上的弹孔痕迹时, 经常会遇到光斑干扰和反差微弱等问题。本文探究如何利用各种技术手段消除玻璃上弹孔痕迹的光斑干扰。方法:对玻璃上弧形弹孔痕迹采用短波紫外反射摄影的方法进行提取和显现。在双灯对称照明时, 用30-40度入射角照明样本。结果:在普通玻璃上用钢珠打击形成的弧形弹孔痕迹样本中, 弹孔痕迹的显现率为90%以上, 光斑干扰有效消除, 痕迹表现完整。结论:采用短波紫外反射摄影的方法拍摄在玻璃平面上的弹孔痕迹, 选择30-40度入射角照明样本, 能够避免玻璃弧面上出现光斑, 消除背景光斑干扰, 得到较高反差的图像。能够有效提取和显现玻璃上遗留的弧形弹孔痕迹。
关键词：短波紫外反射摄影,玻璃,弹孔痕迹,光斑
参考文献
[1] 蔡能斌, 杨波, 黄晓春等.利用全光谱特种照相取证仪进行暗视场照相的研究[J].警察技术, 2011 (1) :27-29.
[2] 黄晓春, 温思博, 蔡能斌.紫外反射成像技术显现弧面客体上的潜在指印[J].影像技术, 2013, 04:25-27.
[3] 代雪晶.刑事影像技术[M].北京:中国人民公安大学, 2011:221-222.
[4] 王桂强, 刘海珍.短波紫外反射拍照曲面物体上指印的配光角度[J].刑事技术, 1993, 01:41-44.
[5] 王桂强.短波紫外反射照相拍照玻璃上指纹的配光方法[J].刑事技术, 1988, 02:35-37.