RTI技术在痕迹当中的应用

梁锦成+廖承业

（广东警官学院 广东 广州 510440）

摘 要：犯罪现场遗留形、体、力特征的痕迹物证往往是三维立体的，细节特征层面比较复杂。通过实验考察反射变换成像技术在显现一系列痕迹特征上的效用，结果发现反射变换成像技术在某些痕迹如金属上，不仅可以把物质的三维效果反应出来，而且可以排除一些视觉的干扰，可以获得传统技术层面上无法获得的效果。

关键词：痕迹；反射变换成像；模式

在案件的侦破中，痕迹是至关重要的，一个细微的特征，便足以破获案件，因此我们应更加注意痕迹检验技术的提升与运用[1]。现场中某些痕迹如枪弹痕迹特征和工具痕迹特征[2]若使用传统的检验方法显微镜进行观察，易于造成视觉疲劳和忽略细节特征。因此，本研究尝试使用相机与电脑结合的反射变换成像技术（Reflectance Transformation Imaging，简称RTI）来更为直观的反应工具痕迹和枪弹痕迹的重要特征。本次研究中，经笔者多次实验，手印和足迹检验的实验效果不明显，在本文中不予以讨论。

一、反射变换成像

反射变换成像是一种比较新型的技术，最早是在国外进行。在2001年惠普（Hewlett-Packard）实验室的研究人员Tom Malzbend和Dan Gelb发明并发布成果，一开始是利用人工手打灯的方式进行拍摄，主要在文物研究方面进行利用。随后不断被各研究团队完善，开始在文件检验方面使用，在字迹笔压的效果十分明显，同时在痕迹方面的使用也有一定的程度。

反射变换成像是利用数字计算的方法对物体法向量、颜色、反射模型等信息进行数学变换，同时调整光照条件，以强化细节，从而显现细节特征。普通的照相技术只是通过物体的投影和光来反映出物体本身的立体形态，图片上的每个像素只是记录了简单的颜色信息。而反射变换成像技术所形成的影像，每个像素不单单是记录物体的颜色信息，还可以记录物体表面法向量信息。RTI技术是利用穹顶光源，从多个角度进行照射，在多个不同的入射角度的光源下拍摄多张图片，然后使用RTIbuilder软件和RTIViewer软件对图像进行处理，创建一副描绘表面信息更为丰富、效果更加直观的三维形态图像，。其中RTIbuilder软件用于合成RTI影像，RTIViewer软件中的Default、镜面反光增强（Specular Enhancement）、法向量可视化（Normal Visualization）三种渲染模式用于观察本次研究的实验。Default是软件默认的渲染模式；镜面反光增强是交互式展示被摄物在光源不同入射角度照射下的反射光形态；法向量可视化是显示被摄物除去颜色信息的三维立体形态[3]。

二、实验材料与方法

（一）实验材料

77式手枪发射的7.62mm的弹壳与弹头、钢丝钳、金属丝、木板、奶头锤、橡皮泥

（二）实验样本的制作

1.用钢丝钳剪出一段金属丝

2.用奶头锤敲打木板，制造出打击痕迹

（三）实验设备

佳能700D相机、翻拍架、穹顶自动光源装置、黑色反射小球、Adobe Photoshop CS6软件、RTIbuilder软件、RTIViewer软件。

（四）实验方法

首先設置相机拍摄相片的格式为RAW，再用快门线连接相机和穹顶自动光源装置的遥控器，把相机固定在翻拍架上，使镜头垂直被拍摄的物体平面。反射小球与被拍摄的主体尽可能在同一平面，保持一定距离，防止投影遮盖被拍摄主体。遥控器控制穹顶自动光源装置分别依次从48个位置照射，每一个照射位置拍摄一张照片，共48张照片作为一组，然后使用Adobe Photoshop CS6软件把每组照片的格式转换为DNG格式，再转换为JPEG格式，将转换后的照片导入RTIbuilder软件合成RTI影像，用RTIViewer软件进行观察。

1.用橡皮泥固定弹壳，使弹壳底部与小球处于同一水平面，拍摄一组弹底窝痕迹。

2.用橡皮泥固定弹头，使弹头侧面与小球处于同一水平面，拍摄一组弹头痕迹。

3.用橡皮泥固定金属丝，使金属丝断面上的一个坡面与小球处于同一水平面，拍摄一组钳剪痕迹。

4.将小球放在木板上，拍摄一组打击痕迹。

三、实验结果与讨论

（一）弹壳底部痕迹的观察

1.Default渲染模式下，从图一中

可以看出明显的抛壳挺痕迹，击针头

痕迹有层次感，可以较清晰地观察到弹底纹的凹槽，图像整体有点模糊。

2.镜面反光增强渲染模式下，虽然图一中图像有些反光，但这个弹底有强烈的金属质感，抛壳挺痕迹相对于Default渲染模式的效果更加有凹凸感，而弹底纹凹槽和击针头痕迹由于反光的原因变得不清晰。

3.法向量可视化渲染模式下，图像去掉了弹壳本身的金属颜色，可以消除黑色火药的污垢对观察的影响，抛壳挺痕迹，弹底窝凹槽，击针头痕迹的三维效果很清晰。

（二）弹头痕迹观察

1.图二中Default渲染模式下，主棱线痕迹清晰可见，金属卷屑堆积在主棱线痕迹上。阳膛线痕迹区和小线纹痕迹由于受到黑色火药污垢的影响，效果不明显，次棱线痕迹的层次感比主棱线痕迹的弱。

2.图二中镜面反光增强渲染模式下，弹头整体呈黑色，金属卷屑在主棱线痕迹上堆积的效果更加突出，而阳膛线痕迹区和小线纹痕迹变得更加不清晰了，只是隐约看到一些线纹。次棱线痕迹没较大的变化。

3.图二中法向量可视化渲染模式下，消去了弹头本身的颜色和黑色火药污垢后，整条主棱线痕迹和金属卷屑的立体感十分强烈，也可以观察到一些小线纹痕迹。

（由上自下，Default渲染模式； （由上自下，Default渲染模式；

镜面反光增强渲染模式；法向 镜面反光增强渲染模式；法向

量可视化渲染模式） 量可视化渲染模式）

（三）金属丝断面的观察

（由上自下，Default渲染模式；镜面反光

增强渲染模式；法向量可视化渲染模式）

1.图三中的 Default渲染模式下，坡面上被钳剪的痕迹十分清晰，有层次感，图像放大后可观察到细微的剪切线条痕。

2.图三中的镜面反光增强渲染模式与Default渲染模式相比，对痕迹的观察没明显的变化，但金属丝的金属光泽更加明显，立体感更加强烈。

3.图三中的法向量可视化渲染模式下，消去金属丝的颜色后，痕迹的纹路变得清晰可见了，观察到一层层的凹凸痕迹和细小的剪切线条痕。

（四）木板打击痕迹的观察

1.图四中的Default渲染模式下，木板断面的痕迹有些模糊，痕壁、痕起缘、痕止缘的效果不清晰，但可观察到痕壁。痕起缘只是看到模糊的凹凸不平的现象，而没有看到具体的纹线。痕底虽然清晰可见，但观察不到特征点。

2.图四中的镜面反光增强渲染模式下，木板本身的纹线层次感强烈，清晰可见，痕起缘上凹凸的位置有明显的立体感。痕壁由于阴影部位的遮挡变得阴暗，观察不到特征点。痕底上的凹凸痕迹可以反映出打击物表面的状况。

3.图四中的法向量可视化渲染模式下，消去颜色后，层次感虽比Default渲染模式的强，但没有镜面反光增强渲染模式的强烈。痕起缘的凹凸感更強烈，但其他痕迹的现象没有镜面反光增强反映的直观。

四、结论

通过以上的实验效果以及实际操作中，我们可以看出，RTI技术在痕迹检验中是一项新型的检验技术。痕迹方面的运用特别是枪弹痕迹，工具痕迹的图像效果清晰，层次分明，立体感强烈。笔者认为，该项技术可以用作同一认定，在痕迹检验方面有很大帮助。笔者觉得这项技术有很大的改善空间，目前它只能用于物体表面的拍摄观察，对于那些立体物体表面痕迹，只能通过将其固定在某一位置进行拍摄，实验条件苛刻，并且软件操作和安装需要电脑环境有点复杂，具有一定的局限性，需要更深入的研究和改进，但笔者相信RTI技术在不久的将来会更加地简易地用于痕迹检验。

参考文献

[1] 张冠营. 痕迹检验技术在刑事侦查工作中的应用[J]. 湖北警官学院学报，2013（1）：21-22.

[2] 杨敏. 工具痕迹检验技术研究的现状及展望[J]. 上海公安高等专科学校学报，2011（4）：52-56.

[3] 刘宁. 运用反射变换成像技术显现黑色签名字迹书写笔压[J].警察技术，2015（5）：32-34.