基于光学原理的汗潜手印无损检验及其应用

刘良贤++谢芳泉

【摘 要】在刑事犯罪现场勘验中，关于手印的提取显现和检验分析受到了DNA技术、电子技术等高新技术的巨大冲击，要保证传统手印显现技术与现代高精尖技术的有机统一和协同并进，是新形势下打击刑事犯罪的一大难点。鉴于此，笔者提出了基于光学原理的汗潜手印无损检验及其应用，能够一定程度上保证既能显现出清晰完整的指纹，又不影响后续DNA等生物检材的提取分析。

【关键词】汗潜手印 光学显现 照相方法 配光角度

1 引言

随着DNA技术和电子技术的日新月异，在刑事技术领域有关犯罪现场手印显现的提取率和手印检验与DNA技术的先后运用等问题都凸显出来，原有的提取和显现现场指纹的方法应该充分考虑到以上因素，不能再按照“一把刷子一瓶粉”搞定所有现场手印的模式了，尤其是针对一些疑难案件，一定要在不破坏DNA 等生物检材的情况下应来对指纹进行发现、提取和显现。鉴于此，基于光学原理的提取显现方法的地位就日益突出。基层技术人员应用的也十分广泛，但对于其中的一些细节还不甚清楚，我们在具体应用过程中对光学检验方法提取潜在的汗液指纹具有效果好、不损坏检材和成本低等优点进行了详尽的分析。

2 汗潜指纹的光学特性是成功应用的基础

汗潜指纹的主要成分是水分、氨基酸、氯盐、甘油和脂肪等物质。在指印形成后，纹线物质中的水分很快蒸发，其他成分则可保持较长时间。汗液物质的光谱吸收峰和发射峰都出现在紫外区，其中峰值吸收波段是短波紫外区的270-290nm，荧光发射波段是长波紫外区的320-360nm。在可见光谱区，汗液物质呈透明状，没有明显的光谱吸收能力。汗液物质对可见光有一定的散射和发射能力，反射光的方式接近于混合反射。

3 成熟的汗潜指纹光学显现方法是成功应用的关键

3.1 暗视场配光照相方法

暗视场配光照相方法是让照明光线以较小的入射角（10°～30°）照射在被检验物体上，在垂直方向上接收记录物体反射光的相对亮度分布。非渗透性客体多为光滑表面，这种客体上的汗液纹线物质主要存在于客体表面上。由于汗液纹线有一定的混合反射能力，而非渗透性客体的光滑表面则呈现定向反射性质，因此暗视场照明配光方法可以利用指纹纹线物质和客体表面的反射光方式差异来显现非渗透性客体上潜在的汗液指纹。一般适用于深色调光滑客体上潜在的汗液指纹的提取，如深色酒瓶上的汗液指纹、彩色电话充值卡、银行卡等。

3.2 定向反射配光照相方法提取

定向反射照相方法是在与照明光线入射角度相等的反射角方向上接收記录被检验物体的反射光亮度分布。定向反射照明方法需要利用一块半透明的反射镜片，这种镜片可以将入射光线的50%反射，另外50%透过镜片。将半透半反射镜片以45°角放置在照相镜头前面，可以让照明光线垂直入射在物体表面，并同时在垂直方向上接收记录物体的反射光亮度分布。定向反射配光能够显著地加强平面光滑客体上各种指印的反差和削弱背景图案干扰，其原因在于平面光滑客体的表面反射光具有定向反射性质，而指印纹线物质一般是非定向反射性质，汗液指纹即是混合反射性质。当照明光线垂直入射时，平面光滑客体的表面定向反射光集中出现在垂直方向上，即观察记录方向上。同时，非定向反射性质的指印纹线物质的反射光分量只是它反射光中极少的一部分。因此，在垂直定向反射照明方法中，光滑客体的表面垂直反射光亮度将远远大于指印纹线的亮度。痕迹与客体间有较大的亮度差，显现效果为浅底深纹线，可以有效削弱背景图案的干扰。一般适用于光滑客体表面汗潜指纹的提取，如陶瓷、照片、玻璃、油漆、塑料等客体。

3.3 侧透射配光照相方法提取

侧透射照相的光线是从被检物体背面以一定角度入射，在物体正面垂直方向上接收记录物体透射光亮度分布。侧透射照明一般使用点光源或平行光束光源作为光源。侧透射照明从透明客体背部一定角度照射，到达背景部位的光线透射后无垂直分量，到达痕迹部分的光被散射，有垂直分量，形成浅色痕迹呈现在深色背景上的结果。最典型的应用即是平面玻璃上的汗液指印的提取。从侧面入射在玻璃背景部位的光线将以倾斜角度透过玻璃，不能进入在垂直方向上的相机镜头，而汗液指印对光具有散射作用，指印纹线散射的部分光线出现在垂直方向上并进入镜头。这种方法中，在玻璃后面适当距离上要放置黑色背景，使玻璃处于暗背景中。

3.4 紫外反射配光照相方法提取

紫外反射照相，特别是短波紫外反射照相是显现光滑客体表面上潜在指印的最有效方法之一。它能有效显现适用客体表面上的潜在汗液指印，具有很高的显现灵敏度。紫外线是电磁波谱中介与可见光紫色端与X射线之间的光辐射。紫外线的波长范围是1～400nm。320～400nm的长波紫外线；280～320nm的中波紫外线；200～280nm的短波紫外线；1～200nm的真空紫外线。

由于被检验物体上各种物质的光谱反射曲线随波长变化规律不同，它们的反射亮度差异也随波长而变化。紫外反射摄影记录物体在紫外光谱区的反射亮度分布。在指印检验应用领域，紫外反射照相能够有效显现和加强指印的最重要原因是它可以有效减少客体的内反射光线，甚至完全没有内反射光，使客体背景色调变黑，最终导致指印纹线与客体背景之间的亮度反差增加和背景图案干扰作业减少。许多在可见光区具有强烈反射或透射性质的物质可能在紫外区，特别是在短波紫外区，呈现强烈的吸收性质。因此，这些因为在可见光区具有较强反射性质而在普通照相中呈现浅色调或灰色调的物质，有可能在紫外反射照相中因为物质完全没有内反射紫外线而呈现全黑色调。

紫外反射照相检验指印应用的另外一种作用原理是利用指印纹线物质与客体物质之间吸收可见光和紫外线性质的差异来形成纹线与背景之间的高反差。如果在可见光线下呈现浅色调的两种物质中的一种在紫外线区变的强烈吸收性质，而另外一种物质没有改变吸收性质，则它们在紫外线照射 下可能呈现出较大的亮度反差。

3.5 分色摄影技术提取

分色摄影就是在可见光范围，利用分光装置有目的地选择成像光波段，而使被检验对象的颜色呈异常分布，从而显现难以用肉眼看清的痕迹对象。分色摄影主要有四种方式：即光源分色、感光片分色、滤光镜分色和数字分色技术。

采取滤光镜分色，就是利用照相机镜头前加有色滤光镜，对色光选择性通过的作用，以减弱、滤除某些色光，实现分色记录。 实验中选择了黄色和红色两种滤光镜进行分色比较。两种滤光镜对可见光的透过、限制与吸收的情况，如图1所示。

4 正确的配光角度是成功应用的重要保证

根据配光角度的不同，我们把它分为：定向反射照相、暗视场照明、均匀照明、侧光照明、掠入射照明、侧透射照明、正透射照明，如果对侧再加一些辅助光源，则称为无影照明。具体情况如图2。

5 侦查破案应用具体操作

（1）将数码照相机Canon EOS 500D（镜头为变焦镜头）安装在翻拍架上，照相机要与翻拍台平面保持垂直，将镜头焦距调整至35mm，以保证所拍物体不变形。移动照相机的位置，调整镜头与茶杯盖的距离到合适处，打开脱影灯箱及两侧白炽灯泡，边观察边调整配光角度及位置，直至消除客体的阴影，最后聚焦拍摄检材原貌，拍摄结果见图3。

（2）将数码照相机Canon EOS 500D镜头换成焦距为100mm的微距镜头，拍摄茶杯盖上的汗液指印。因茶杯盖上表面为红色非渗透性物质，根据分色摄影同色通过，异色吸收的原理，调整多波段光源至青色波段，采用小偏角定向反射拍摄方法拍摄指印。照相机调为手动档，将光圈值设置为5.6，感光度為100，在全黑环境下，采用系列曝光方法拍照，使痕迹物证与背景形成深背景亮纹线影像，拍摄效果见图4。

6 总结分析

（1）运用不同波长可见光对被拍对象进行影像记录，以加强或减弱被拍对象颜色之间的差别（反差）。

（2）根据同色通过，异色吸收的特性，要使被拍痕迹客体背景颜色消除或减弱应选用与该种客体背景颜色相同或相近的滤色镜，反之则应选择与该种客体背景颜色成互补色的滤色镜，并根据感光片的感色性，光照条件，滤色镜的曝光倍数来进行选择。

（3）拍摄目的是消除各种颜色对疑难痕迹物证的干扰，拉大痕迹与背景之间的反差，达到可以检验鉴定的目的。

参考文献：

[1]代雪晶.数码物证检验摄影[M].汕头：汕头大学出版社，2010.

[2]王桂强.指印的光学显现和照相技术[M].北京：群众出版社，2001.

[3]林景，王桂强，等.暗视场照明与分色照相配合显现指纹[J].刑事技术，2003（2）.