平面扫描技术在尿渍鞋印提取中的应用研究
[马杰1 
, 刘晋2 , 班茂森2 ]
, 刘晋引用本文
马杰, 刘晋, 班茂森. 平面扫描技术在尿渍鞋印提取中的应用研究[J]. 刑事技术,2014,39(6): 30-32
MA Jie, LIU Jin, BAN Mao-sen. Application of plane scanning technology to lift footwear impressions in urine[J]. Forensic Science and Technology,2014,39(6): 30-32
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MA Jie, LIU Jin, BAN Mao-sen. Application of plane scanning technology to lift footwear impressions in urine[J]. Forensic Science and Technology,2014,39(6): 30-32
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平面扫描技术在尿渍鞋印提取中的应用研究
作者简介:马 杰(1988—),男,河北辛集市人,在读研究生,主要从事痕迹检验技术的研究。Tel:15652676523; E-mail:15652676523@163.com
摘要
目的 应用平面扫描技术建立尿渍鞋印的光学无损提取方法。方法 通过调整光源入射角度和反射光接收角度等参数,运用3种平面扫描方法提取大理石、地板革和瓷砖等6种客体上遗留的尿渍鞋印。结果基于平面扫描技术的尿渍鞋印提取方法,显著增加了痕迹与承痕客体之间的亮度反差,消除或减弱承痕客体背景干扰。比较筛选得到了大理石、地板革和瓷砖等客体上尿渍鞋印的最佳平面扫描方法。结论 平面扫描方法可作为一种光学无损方法用于尿渍鞋印的提取。
关键词:
尿渍鞋印; 平面扫描; 掠入射; 暗视场; 定向反射
中图分类号:DF794.1
文献标志码:A
文章编号:1008-3650(2014)06-0030-03
Application of plane scanning technology to lift footwear impressions in urine
Abstract
Objective To establish a non-deconstructive method to lift footwear impressions in urine with the plane scanning technology. Methods Footwear impressions deposited on marble, plastic flooring and ceramic tile surface with urine as a contaminant were lift by three kinds of plane scanning methods, and the angle of incident light and reflected light was adjusted to get satisfactory images. Results The contrast between the footwear impressions and background was enhanced significantly. The interference of background was reduced. Conclusions Plane scanning technique can be used to lift footwear impressions in urine as a non- deconstructive method.
Keyword:
footwear impressions in urine; scanning technology; grazing incidence photography; dark field photography; directional reflection photography
尿渍鞋印是人穿着粘附尿液的鞋与地面等物体表面接触形成的一种痕迹。犯罪嫌疑人作案过程中由于精神紧张造成排泄加速, 作案后洗手或清理现场出入卫生间时, 鞋底常常会粘附尿液, 在现场留下尿渍鞋印。在目前可查询到的文献中, 对尿渍鞋印的显现研究较少。Farrugia[1]、张金[2]研究中采用化学试剂增强法对纺织物等客体上的尿渍鞋印进行了增强。尿渍鞋印干燥后形成半透明灰白色平面痕迹, 与客体之间反差较弱, 在复杂背景客体上, 照相提取法效果较差。本实验室研发的平面扫描技术是一种结合了扫描仪记录实物表面图像方法[3]和光学检验技术[4]的痕迹光学无损提取技术, 对复杂客体上微弱可见的痕迹提取效果显著, 本文尝试将该技术用于尿渍鞋印的提取, 报道如下。
1 原 理
平面扫描技术是一种痕迹的光学无损提取技术, 基于扫描仪逐行扫描得到图像信息并拼接形成全图的工作原理, 通过调整光源入射角度和反射光接收记录角度, 来控制客体反射光亮度分布, 以达到增加痕迹与客体之间的亮度反差, 减弱背景干扰, 突出痕迹效果的目的。本实验基于该技术提出的3种平面扫描方法原理如下。
小角度定向反射扫描法:光源入射角度20° ~50° , 反射光接收记录角度与入射光角度相同。平面光滑客体的表面反射光具有定向反射性质, 而尿渍是非定向反射物质。当照明光线以小角度入射时, 客体表面定向反射光集中出现在反射角方向, 即相机记录方向上[5]。非定向反射性质的尿渍鞋印物质的反射光出现在一定空间范围内, 其在相机记录方向上的反射光分量只是较少的一部分。因此, 在小角度定向反射扫描法中, 尿渍鞋印以深色调呈现在浅色调背景上。
掠入射暗视场扫描法:光源入射角度80° ~90° , 反射光接收记录角度10° ~30° 。照明光线从一侧入射时, 客体表面的定向反射光集中出现在反射角方向上, 在接收记录角度上没有分量或有少量分量; 折射进入客体内部的光线由于入射角角度增大而相应减少[5]。在接收记录角度上尿渍鞋印的反射光亮度高, 背景反射光亮度低, 于是尿渍鞋印与背景之间呈现较大的亮度反差, 在深色调背景下呈现浅色调。
掠入射低角度扫描法:光源入射角度80° ~90° , 反射光接收记录角度80° ~90° 。其结合掠入射照明和低角度扫描来记录客体表面反射光和尿渍鞋印物质反射光亮度分布, 客体内反射光被抑制。在掠入射低角度扫描法中, 接收记录角度上客体反射光将远远大于尿渍鞋印物质的反射光分量的亮度, 在浅色调背景下突出深色调的尿渍鞋印。
2 实验部分
2.1 平面扫描技术平台建立
实验平台主要由光学成像、机械传动和计算机3部分组成。光学成像部分包括光源和相机等器件, 接收记录物体反射光; 机械传动包括步进电机和滑动导轨, 精确控制光学成像部分平行移动; 计算机部分将接收到的图像信息进行拼接、矫正, 形成足迹图像。
实验平台光源为特制条形白光光源, 照明光线均匀; 封闭式平台, 不受环境光线干扰; 实验过程不接触痕迹, 不破坏痕迹; 光源入射角度和反射光接收记录角度可调整, 控制承痕客体的反射光或发光亮度分布, 图像能够最有效地显示承痕客体上有用形态特征细节(见图1)。
 | 图1 平面扫描技术平台示意图 |
2.2 样本制作
本实验选择了地面装饰较常见且具有代表性的几种客体:大理石地板、地板革、木地板、黑色瓷砖、仿古瓷砖和白色瓷砖。穿着粘附尿液的鞋分别在以上实验客体正常行走形成尿渍鞋印。
2.3 方 法
在平面扫描技术平台建立的基础上, 按照小角度定向反射扫描法、掠入射暗视场扫描法和掠入射低角度扫描法提取尿渍鞋印原理, 调整光源入射角度和反射光接收记录角度等参数, 对实验客体上遗留的尿渍鞋印分别进行提取。将不同扫描方法获得的尿渍鞋印图片与配光照相法提取照片进行综合比较。以鞋底特征反映、尿渍鞋印与客体反差、背景干扰和整体提取效果为指标对结果进行评价, 分析提取结果, 筛选得到实验客体上尿渍鞋印的最佳平面扫描方法。
3 结 果
基于平面扫描技术的3种平面扫描方法有效地增加了尿渍鞋印和承痕客体之间的亮度反差, 减弱了复杂背景的干扰。小角度定向反射扫描法将尿渍鞋印以深色调呈现在浅色调的大理石、蓝色地板革、黑色瓷砖和白色瓷砖等客体上; 掠入射暗视场扫描法下承痕客体为深色调, 大理石、黑色瓷砖和白色瓷砖客体上灰色调的尿渍鞋印突出; 掠入射低角度扫描法将尿渍鞋印以深色调反映在承痕客体上, 大理石和实木地板等客体上背景干扰减小。不同客体上配光照相和三种平面扫描方法提取结果见图2~图7。
 | 图2 大理石上尿渍鞋印的提取结果 |
 | 图3 蓝色地板革上尿渍鞋印的提取结果 |
 | 图4 黑色瓷砖上尿渍鞋印的提取结果 |
 | 图5 实木地板上尿渍鞋印的提取结果 |
 | 图6 仿古瓷砖上尿渍鞋印的提取结果 |
 | 图7 白色瓷砖上尿渍鞋印的提取结果 |
本文主要通过尿渍鞋印提取后的特征表现情况结合鞋印整体提取效果与背景反差作出主观评价(见表1)。对于大理石、黑色瓷砖和白色瓷砖客体上遗留的尿渍鞋印, 小角度定向反射扫描法、掠入射暗视场扫描法和掠入射低角度扫描法提取结果均较好; 对于地板革、实木地板和仿古瓷砖客体上遗留的尿渍鞋印, 小角度定向反射扫描法和掠入射低角度扫描法增强效果明显。
 | 表1 配光照相法与平面扫描方法提取结果对比 |
4 讨 论
(1)对于大理石、黑色瓷砖和实木地板等平面光滑客体, 配光下可以观察到部分灰白色尿渍鞋印, 但是客体背景干扰严重。小角度定向反射扫描法、掠入射暗视场扫描法和掠入射低角度扫描法获得的鞋印图像背景干扰减弱甚至去除, 使淹没于背景中的尿渍鞋印得到明显增强; 尿渍鞋印以深色调呈现在浅色调的背景上(或者以浅色调呈现在深色调的背景上), 反差明显, 鞋底花纹反映完整清晰(见图2b, c, d、图4b, c, d和图5b, c, d)。
(2)蓝色地板革和仿古瓷砖等非平面客体, 调整入射光角度, 在垂直方向难以观察到尿渍鞋印。掠入射暗视场扫描法和掠入射低角度扫描法提取结果反映鞋底轮廓和部分鞋底花纹。分析原因是照明光线入射角度过低, 客体表面凹凸造成阴影, 反射光不规则分布, 影响了尿渍鞋印反射光的接收记录。小角度定向反射扫描法入射光角度较小, 对于表面凹凸、平整度不高客体上遗留的尿渍鞋印有一定增强效果(见图3b和6b)。
(3)白色瓷砖等表面平整、颜色单一且与尿渍鞋印色调相近的客体, 合理配光下尿渍鞋印反映较清晰, 但是提取结果因光源沿照明方向光照逐渐变暗而产生照度不均匀。本文提出的平面扫描方法提取图像照度均匀, 反差进一步增大(见图7b, c, d)。
(4)掠入射暗视场扫描法对承痕客体表面的细小灰尘较敏感, 扫描图片上出现白色亮点或亮线, 影响鞋底特征的反映。当承痕客体表面灰尘量少或擦除足迹周围多余灰尘情况下采用该扫描法提取效果较好(见图4c和7c)。
(5)综上得出不同客体上尿渍鞋印的最佳平面扫描方法:平面光滑、背景复杂客体适宜采用小角度定向反射扫描法和掠入射低角度扫描法; 非平面客体应用小角度定向反射扫描法效果较好; 平面光滑、灰尘量较少客体选择掠入射暗视场扫描法。
综上, 本文基于平面扫描技术对部分常见地面装饰材料上遗留的尿渍鞋印进行了提取实验, 并与配光照相法作出了对比。结果显示该扫描提取方法对平面光滑、背景复杂和非平面等不同客体上遗留的尿渍鞋印具有明显增强效果, 检验鉴定价值高。实验结果是基于本实验条件得出的结论, 有待在实际办案工作中进行应用验证。
The authors have declared that no competing interests exist.
参考文献
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