引用本文
孙阳, 孙振文, 王桂强, 权养科. 同色电工胶带的光谱成像技术检验[J]. 刑事技术,2013,38(6): 24-26
SUN Yang, SUN Zhen-wen, WANG Gui-qiang, et al. Forensic discrimination of electrical tape by using spectral imaging[J]. Forensic Science and Technology,2013,38(6): 24-26  
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《刑事技术》编辑部
同色电工胶带的光谱成像技术检验
孙阳1, 孙振文1,2, 王桂强2, 权养科2
1.中国人民公安大学,北京 100038
2.公安部物证鉴定中心,北京 100038
孙振文Tel:010-63434982; E-mail:skbuffon@163.com

作者简介:孙阳(1985—),男,硕士研究生,主要从事刑事影像技术方面的研究。

摘要

目的研究同种颜色电工胶带的区分方法。方法应用光谱成像技术对同色(选取红、黄、蓝、绿4种颜色)不同品牌的电工胶带进行区分。结果蓝色电工胶带的区分率最高,达到99.0%,红色、绿色、黄色样品的区分率相差不大,分别为94.3%、93.8%及93.3%。结论光谱成像技术可以实现同种颜色电工胶带的快速区分,从色度学角度为法庭科学领域电工胶带物证的区分提供了一种新的方法。

关键词: 光谱成像; 电工胶带; 区分率
中图分类号:DF794.3 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2013)06-0024-03
Forensic discrimination of electrical tape by using spectral imaging
SUN Yang, SUN Zhen-wen, WANG Gui-qiang, et al
Chinese People’s Public Security University, Beijing 100038,China
Abstract

Objective To explore a method for discrimination of electrical tape with same color.Methods Electrical tapes (red, yellow, blue and green) were analyzed by spectral imaging.Results The rate of discrimination for the blue, red, green and yellow electrical tapes are 99.0%, 94.3%, 93.8% and 93.3% respectively.Conclusion With the spectral imaging method, most electrical tapes can be discriminated.

Keyword: spectral imaging; electrical tape; rate of discrimination

电工胶带是爆炸、凶杀、绑架、盗窃等刑事案件现场经常遇到的物证之一[1], 电工胶带的检验对侦查破案意义重大。对电工胶带的检验, 可以得到电工胶带的生产厂家、品牌等信息, 从而为案件侦破提供线索和方向, 或者缩小侦查范围; 对案件现场提取到的电工胶带与嫌疑人处提取电工胶带的比对, 可以为证实犯罪提供科学依据。

常用的检验电工胶带的方法有红外光谱法和扫描电镜/能谱法, 红外光谱法可以检验胶带带基和压敏胶中的有机成分[2], 扫描电镜/能谱法主要对胶带中的无机元素进行检验[3], 二者都是从化学成分的角度对电工胶带进行分析, 并没有对颜色、厚度等物理参数进行检验。本实验从色度学的角度为电工胶带的检验提供一种简单、快速、高效的技术, 即光谱成像技术。

光谱成像是通过成像光谱仪记录被检验物体在一定光谱范围内密集均匀分布的多个窄波段单色光的反射光亮度分布或荧光亮度分布, 形成由许多单色光影像构成的光谱影像集[4]。光谱成像不仅可以得到物质的空间信息, 还可以得到物质图像所有像素点在不同波段光源照射下所形成的强度变化信息。光谱成像是当今法庭科学领域较为先进的分析技术, 国内外许多实验室陆续将该项技术应用于物证检验。迄今, 光谱成像法已经在指印显现与加强[5]、纤维区分[6]、朱墨时序鉴定[7]、添加字迹区别以及消褪字迹显现[8]等方面取得了一定的研究成果, 充分体现出了光谱成像技术无损检材、制样简单、结果直观等优点。

本文选取市场上较常见的红、黄、蓝、绿4种颜色的电工胶带, 利用光谱成像技术对同种颜色的样品进行两两比对, 探索该技术对不同品牌同色电工胶带的区分能力。

1 材料和方法
1.1 仪器设备及条件

Cambridge Research & Instrumentation, Inc. (CRI) 公司生产的Nuance Multispectral Imaging System光谱成像仪, 液晶可调波长滤光镜(LCTF), 波段范围:420nm~720nm; 单色光波长带宽10nm, 最小波长间隔1nm; Nikon 50mm 标准光学镜头; 连续光谱照明光源; DELL电脑及Nuance1p46影像获取及分析软件。

1.2 实验样品

本实验收集了红、黄、蓝、绿4种颜色的电工胶带样品各21种, 样品信息见表1。

表1 电工胶带样品信息表
1.3 实验方法

1.3.1 实验样本制作 将同种颜色的电工胶带样品两两平行且紧密接触地贴在白纸上, 所有的样品均需进行两两比对, 每种颜色的样品有 C212= 210对。实验样本表面需平整、光洁, 镜头要对焦清晰。

1.3.2 实验条件 在计算机图像摄取窗口(Acquire)设定8 bit的数位输出, 在spectral cube 项下设置波长的起始结束波段(420nm~720nm)以及波长的步进值10nm。将曝光模式选择auto, 最后再选择最右下角的image cube即可开始摄取图像的影像集立方体。每个影像集包含31张单色影像, 最后对影像集进行分析。

2 结 果

将实验所得结果影像分成Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ 四个等级, Ⅰ 代表结果影像完全不能区分, 结果影像样品颜色混杂严重, 光谱曲线几乎重合, 如图1所示; Ⅱ 代表可以区分但有较严重混杂, 需通过其它检验手段进一步确认, 光谱曲线存在细微差异, 但不足以区分样品, 如图2所示; Ⅲ 代表可以区分, 但有轻微混杂, 光谱曲线有一定差异, 如图3所示, 两样品的光谱曲线在545nm左右和650nm左右有差异; Ⅳ 代表完全区分, 结果影像无混杂, 光谱曲线有明显差异, 区分效果明显。因此, 在本文中区分等级达到Ⅲ 和Ⅳ 即为能够成功区分。

图1 R4和R8样品区分效果图(Ⅰ 级区分效果)

图2 R2和R8样品区分效果图(Ⅱ 级区分效果)

图3 R1和R8样品区分效果图(Ⅲ 级区分效果)

图4 R6和R8样品区分效果图(Ⅳ 级区分效果)

在总计840组样品对中, 共有799对可以成功区分, 总区分率为95.1%。4种颜色样品各组合区分情况见表2, 从表2中可以看出, 蓝色样品区分率最高, 达到99.0%, 红色、绿色、黄色样品的区分率相差不大, 分别为94.3%、93.8%及93.3%。

表2 4种颜色样品各组合区分情况统计表
3 讨 论

应用光谱成像检验技术区分同种颜色的电工胶带, 一方面与样品带基颜色的差异有关, 电工胶带带基的主要成分一般为聚氯乙烯(PVC)树脂, 另外加入液体及粉末添加剂来调节PVC树脂的物理和化学特性, 粉末添加剂不仅包括防止氧化或降解的稳定剂、降低成本的填料和阻燃剂等, 还包括使带基呈现不同颜色的染料。电工胶带的品牌不同, 带基中添加的染料、用量以及配比可能不同, 对光的反射也不同, 因此通过其反射光谱曲线的差异可进行区分。另一方面与电工胶带表面的粗糙程度有关, 在检验过程中发现, 某些品牌电工胶带的表面有凹陷, 这与厂家的制作工艺有关, 这些凹陷影响了光的反射, 也在一定程度上导致了同种颜色电工胶带反射光谱曲线的差异。因此, 染料和制作工艺的不同使得同种颜色电工胶带能够通过光谱成像技术得以区分。

一直以来, 微量物证检验一直存在重化学成分检验、轻物理性质检验的倾向或误区, 本文证实了物理性质检验的重要性, 也对今后电工胶带物证的检验提出了更高的要求, 即将化学成分检验与多种物理性质检验相结合。同时, 本文拓宽了光谱成像技术在物证检验领域的应用范围, 为法庭科学领域电工胶带物证的检验提供了一种新的思路, 展示了光谱成像技术在物证检验领域中广阔的发展空间。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
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