Nikon D810型单反数码相机, Nikkor AF-S VR MICRO 105 mm f/2.8G IF-ED型微距镜头, 垂直光反射器, QH-L082LED翻拍架, 耐司MC CPL偏振镜, 思锐（SIRUI)滤光镜, 普通光源, SPL-400-12F台式多波段光源; 遗留有痕迹物证的检材。

1.2.1 分色摄影单独使用

分色摄影是指在可见光谱范围内, 根据被摄物体表面的痕迹与背景对色光的吸收和反射特性不同, 利用滤色镜对色光“ 同色通过、异色吸收” 的原理, 选择和控制光源的光谱成分, 以达到减弱或消除背景图案对痕迹干扰的效果, 从而获得肉眼可辨别的细节特征。根据分色装置的不同, 控制光源光谱成分的方法主要有三种：一是用滤色镜（镜头前或光源前加滤色镜）进行分色摄影; 二是用多波段光源（单色仪）进行分色摄影; 三是用激光进行分色摄影^[3]。

1.2.2 分色摄影与定向反射配光检验摄影结合

定向反射摄影是沿着被摄物体反射光线的方向记录痕迹与背景的亮度反差。对于光滑客体表面的油脂、汗液、灰尘、血手印等痕迹, 采用定向反射配光法时, 其客体表面产生的定向反射光全部进入镜头, 而痕迹产生的混合反射光或是漫反射光只有一部分能够进入镜头^[4]。因此, 拍摄光滑客体表面的痕迹时, 采用定向反射配光检验摄影方法能使痕迹与背景产生很高的亮度反差, 从而形成暗纹线亮背景的图案。对于颜色复杂的光滑客体表面, 定向反射摄影方法很难消除背景图案对痕迹的干扰, 我们可以利用分色摄影的原理, 选择合适的色光进行定向反射摄影, 从而减弱或消除背景图案对痕迹的干扰, 突出痕迹物证的细节特征。

1.2.3 分色摄影与暗视场配光检验摄影结合

暗视场配光方法是让光线以较小的角度照射在客体上, 相机在垂直方向上记录痕迹与背景的亮度反差。对于深色光滑客体表面的油脂、汗液手印等具有混合反射性质的痕迹, 采用暗视场配光法时, 其客体表面产生的定向反射光在垂直方向上没有分量, 而具有混合反射性质的痕迹物证在垂直方向上有一定的分量。因此, 痕迹与背景能够产生很高的亮度反差, 形成亮纹线暗背景的图案^[5]。但是, 对于彩色调客体表面的痕迹, 用暗视场配光方法有时不能把痕迹记录下来或者成像效果不好, 这时我们可以结合分色摄影来突出痕迹物证的细节特征。

1.2.4 分色摄影与掠入射配光检验摄影结合

掠入射配光法是让光线以近似于90˚ 的入射角照射在物体上, 相机在垂直方向上记录痕迹与背景的亮度反差^[6]。对于光滑、半光滑客体表面的灰尘手印等具有漫反射性质的痕迹, 采用掠入射配光法时, 其客体表面产生的定向反射光在垂直方向上没有分量, 而具有漫反射性质的痕迹物证在垂直方向上有一定的分量。因此, 痕迹与背景能够产生很高的亮度反差, 形成亮纹线暗背景的图案。理论上, 掠入射配光检验摄影法能清晰地记录瓷砖表面的痕迹物证, 实际上, 瓷砖表面不是非常光滑, 产生混合反射, 灰尘具有漫反射性质, 再加上背景图案的干扰, 此时拍摄出来的痕迹难以获取肉眼可分辨的细节特征, 而结合分色摄影可以突出痕迹物证的细节特征。

1.2.5 分色摄影与偏振光、掠入射配光检验摄影结合

分色摄影与掠入射配光检验摄影结合后可增强痕迹与背景的反差、减弱背景对痕迹的干扰。但对于纺织品上的灰尘手印等痕迹, 由于纤维的圆柱形表面在垂直方向有定向反射光线进入镜头, 因此痕迹物证的成像效果不好^[7]。偏振光摄影是通过控制被摄物体反射光的偏振性质来记录痕迹与背景的亮度反差^{[8, 9]}。偏振光可以抑制光滑客体表面定向反射光形成的背景干扰, 同时压暗背景的亮度, 从而有效增加痕迹与背景之间的反差, 突出痕迹的细节特征。

1）根据实验要求制作检材若干; 2）彩色模式下对检材进行原样翻拍; 3）黑白模式下采用各种配光检验方法进行拍摄; 4）分色摄影结合各种配光检验方法进行拍摄。

使用分色摄影可以消除印章对字迹的干扰, 如图1。使用普通光源拍摄提取印章文件中的字迹时, 印章对字迹产生严重干扰（图1a）; 而使用多波段光源中的红光照射印章文件时, 蓝色字迹吸收红光影调变暗, 印章反射红光影调变亮, 从而增强了印章与字迹之间的明暗反差, 消除了印章对字迹的干扰（图1b）。

图1

Fig.1

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	图1 印章文件（a：普通光源原样翻拍; b：多波段光源分色摄影）Fig.1 Seal-type file (a. original photo by general light; b. photo by color-separation photographing from multi-band lights)

拍摄时, 也可根据滤色镜对色光“ 同色通过、异色吸收” 的原理在镜头前添加合适的滤色镜。使用普通光源拍摄提取捺印文件中的指纹时, 字迹会严重干扰指纹的成像效果（图2a）; 当在镜头前添加蓝色滤色镜后, 蓝色字迹反射的蓝光透过滤色镜呈现浅色调, 而指纹反射的红光被蓝色滤色镜吸收呈现深色调, 从而增强了指纹与字迹之间色调的明暗反差, 减弱了字迹对指纹的干扰（图2b）。

图2

Fig.2

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	图2 捺印文件（a：普通光源原样翻拍; b：滤色镜分色摄影）Fig.2 Fingerprint (a. original photo by general light; b. photo by color-separation photographing through filter)

对于被墨水污染的污损文件（图3a）, 使用多波段光源中的蓝光照射蓝色墨水涂抹黑色字迹的污损文件时, 蓝色墨水反射蓝光后影调呈浅色, 而黑色字迹吸收蓝光后影调呈深色, 从而增强了墨水与字迹之间的明暗反差, 减弱了墨水对字迹的干扰（图3b）。

图3

Fig.3

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	图3 污损文件（a：普通光源原样翻拍; b：多波段光源分色摄影）Fig.3 Stained file (a. original photo by general light; b. photo by color-separation photographing from multi-band lights)

使用普通光源拍摄即可提取白色、浅色客体表面的血指纹, 而对于深色客体表面的血指纹, 客体背景颜色与图案会严重干扰血指纹的成像（图4a）。根据血液的吸收曲线, 其在415 nm处有强烈的吸收使血液呈现出暗影调, 红纸在415 nm处的吸收率没有血液强, 呈现出亮影调。因此, 使用415nm的蓝紫光作为光源拍摄红纸表面的血指纹能获得较好的成像效果（图4b）。

图4

Fig.4

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	图4 红纸表面血指纹（a：普通光源原样翻拍; b：多波段光源分色摄影）Fig.4 Blood fingerprint on the surface of red paper (a. original photo by general light; b. photo by color-separation photographing from multi-band lights)

对遗留在浅色的光滑或半光滑表面的具有混合反射性质的指纹, 使用定向反射配光法即可增强痕迹与客体间的明暗反差, 从而获得清晰可辨的指纹图像, 如白瓷砖表面的汗潜指纹（图5）。当客体有复杂颜色或图案、字迹等因素干扰时, 定向反射配光摄影难以获得清晰的指纹图像（图6）。对于遗留在塑料包装壳表面的汗潜指纹（图7）, 由于承痕客体背景颜色为蓝色且客体表面印有白色字迹, 使用垂直定向反射配光无法同时消除二者对痕迹物证的干扰。

图5

Fig.5

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	图5 白瓷砖表面汗潜指纹（a：普通光源原样翻拍; b：定向反射配光摄影）Fig.5 Sweat fingerprint on the surface of white ceramic tile (a. original photo by general light; b. photo by directional reflection light photography)

图6

Fig.6

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	图6 巧克力包装盒表面汗潜指纹（a：普通光源原样翻拍; b：定向反射配光摄影）Fig.6 Sweat fingerprint on the package surface (a. original photo by general light; b. photo by directional reflection light photography)

图7

Fig.7

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	图7 塑料壳表面汗潜指纹（a：普通光源原样翻拍; b：定向反射配光结合分色摄影）Fig.7 Sweat fingerprint on the surface of plastic shell (a. original photo by general light; b. photo by directional reflection light combined with color-separation photography)

根据分色摄影的拍摄原理, 选择蓝色的色光照射客体表面, 与定向反射配光法结合使用后, 消除了背景颜色的干扰, 同时减弱了白色字迹对指纹图像的干扰, 从而使指纹取得了较好的成像效果。

对于深色光滑客体表面的汗潜、油潜指纹, 暗视场配光法即可获得肉眼可以分辨的细节特征; 当客体有复杂颜色或图案、字迹等因素干扰时, 暗视场配光法获得的指纹图像效果通常不理想。根据分色摄影的原理, 可以采用分色摄影减弱背景的干扰。图8b为仅用暗视场配光获得的塑料壳表面指纹图像, 图8c为暗视场结合分色摄影后获得的指纹图像。

图8

Fig.8

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	图8 塑料壳表面汗潜指纹（a：普通光源原样翻拍; b：暗视场配光摄影; c：暗视场结合分色摄影）Fig.8 Sweat fingerprint on the surface of plastic shell (a. original photo by general light; b. photo by dark-field light photography; c. photo by dark-field light combined with color-separation photography)

客体仅吸收白光中与其背景颜色互补的单色光, 反射出白光中与背景颜色相近的单色光, 且反射的这些单色光在垂直方向上的分量能够进入镜头。因此, 背景所呈现出的影调不够暗, 指纹与背景的反差不够明显。通过多波段光源改变照射光线的波长或通过滤色镜改变接收光线的光谱成分, 可以减少客体内反射光的强度从而使客体背景呈现出暗影调, 达到暗视场配光检验摄影的效果。同理, 对于红褐色油漆木表面的汗潜指纹, 仅用暗视场配光时, 所拍摄图像背景呈现出的影调不够暗, 指纹与背景的反差不够明显, 如图9b。结合分色摄影后, 红褐色油漆木的背景呈现出暗影调, 增强了指纹与背景之间的明暗反差, 如图9c。通过实验证明, 将分色摄影与暗视场配光方法结合可以有效增强指纹图像的成像效果, 根据其成像原理, 分色摄影与暗视场配光方法结合可以将暗视场的适用范围从深色光滑客体拓展到了彩色光滑客体。

图9

Fig.9

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	图9 油漆木表面汗潜指纹（a：普通光源原样翻拍; b：暗视场配光摄影; c：暗视场结合分色摄影）Fig.9 Sweat fingerprint on the surface of painted wood (a. original photo by general light; b. photo by dark-field light photography; c. photo by dark-field light combined with color-separation photography)

当灰尘痕迹遗留在浅色的光滑或半光滑表面时, 掠入射配光法即可获得清晰可辨的细节特征, 使灰尘痕迹清晰成像, 如白瓷砖表面的灰尘指纹（图10）。

图10

Fig.10

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	图10 白瓷砖表面灰尘指纹（a：普通光源原样翻拍; b：掠入射配光摄影）Fig.10 Dust-derived fingerprint on the surface of white ceramic tile (a. original photo by general light; b. photo by surface-paralleling light photography)

当使用掠入射进行配光时, 大部分光线在客体表面被反射, 抑制了客体的内反射, 而灰尘痕迹产生的漫反射在垂直方向上的分量与入射角无关。因此, 灰尘指纹呈现出浅色调, 而白瓷砖表面呈现出深色调。对于有复杂颜色、图案、字迹等干扰的光滑（图11a）或半光滑（图12a）客体表面的灰尘指纹, 仅使用掠入射配光法拍摄获得的指纹图像效果不理想（图11b、图12b）, 指纹的细节特征受背景干扰严重。结合分色摄影后, 红褐色油漆木与巧克力包装盒客体表面吸收入射光, 导致客体的内反射减少, 掠入射配光与分色摄影共同抑制客体的内反射, 从而使背景呈现出暗影调, 进一步增强了指纹与背景之间的明暗反差, 如图11c、图12c。

图11

Fig.11

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	图11 油漆木表面灰尘指纹（a：普通光源原样翻拍; b：掠入射配光摄影; c：掠入射结合分色摄影）Fig.11 Dust-derived fingerprint on the surface of painted wood (a: original photo by general light; b: photo by surface-paralleling light photography; c: photo by surface-paralleling light combined with color-separation photography)

图12

Fig.12

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	图12 巧克力包装盒表面灰尘指纹（a：普通光源原样翻拍; b：掠入射配光摄影; c：掠入射结合分色摄影）Fig.12 Dust-derived fingerprint on the surface of packing case (a. original photo by general light; b. photo by surface-paralleling light photography; c. photo by surface-paralleling light combined with color-separation photography)

通过上一实验可知掠入射配光法与分色摄影结合后可以减弱或消除背景对所拍摄痕迹物证的干扰, 同时增强痕迹与背景的明暗反差。但对于纤维表面的灰尘足迹, 使用分色与掠入射结合后依然难以获取足迹的细节特征（图13b）, 这是由于光线照射在纤维的圆柱形表面后, 其发生定向反射, 圆柱形表面反射的光线在垂直方向上总存在分量, 进入镜头成像后使得背景呈现出的影像不够暗, 导致灰尘足迹与背景的明暗反差不明显。灰尘属于漫反射性质的物质, 根据偏振光的性质, 线偏振光照射在灰尘表面后退偏为自然光; 而照射在纤维圆柱形表面后没有退偏振的作用, 仍为线偏振光。此时, 定向反射产生的线偏振光不能通过检偏镜进入镜头成像, 而漫反射产生的自然光可以通过检偏镜进入镜头成像, 从而痕迹与背景之间形成强烈的反差（图13c）。因此, 根据偏振光摄影的基本原理, 利用布儒斯特定律, 选择合适的色光以及光线的方向, 可以进一步增强痕迹与背景之间的明暗反差, 提高痕迹物证细节特征的可辨别程度（图14d）。

图13

Fig.13

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	图13 纤维表面灰尘足迹（a：普通光源原样翻拍; b：掠入射结合分色摄影; c：掠入射与偏振光结合分色摄影）Fig.13 Dust-derived footprint on the surface of fiber (a. original photo by general light; b. photo by surface-paralleling light combined with color-separation photography; c. photo by surface-paralleling plus polarized lights combined with color-separation photography)

图14

Fig.14

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	图14 地板表面灰尘足迹（a：普通光源原样翻拍; b：掠入射配光摄影; c.掠入射结合分色摄影; d：掠入射与偏振光结合分色摄影）Fig.14 Dust-derived footprint on ground (a. original photo by general light; b: photo by surface-paralleling light photography; c. photo by surface-paralleling light combined with color-separation photography; d. photo by surface-paralleling plus polarized lights combined with color-separation photography)