徐杰，查慧德，崔斌

（江苏省张家港市公安局，江苏 215600）

1 引言

光滑弧形表面上潜在指印的光学显现及照相技术是刑事照相中的一个难点，国内很多同行对此开展了研究，王桂强［1］、魏晨光等［2］提出对于光滑圆柱体，采用游动曝光方式进行定向反射照相；蔡能斌［3］、叶汉辉等［4］提出面对客体表面光斑干扰无法进行完整光学显现，可采用物理显现荧光照相提取的方法；唐明佳［5］、张伟［6］提出对指印多次照相，运用图像软件处理或拼接的方法去除指纹上的光斑或光带；以上方法或操作复杂或无法一次光学显现。利用特殊形状光源对指印实现一次无损光学显现及照相的方法未见报导。本研究通过研制区别于常见的点光源、平面面光源的一种弧面面光源，实现光滑弧形表面客体潜在指印的无损光学显现和照相提取方法。

2 工作原理

2.1 光滑弧形表面客体及指印的光反射特性

根据物质的表面反射光的空间分布形式，指印纹线含有汗液、油脂等其它成份为漫反射物质，在指印纹线表面呈现出漫反射特性，其表面反射光均匀出现所有空间方向上，并且各个方向上的反射光线强度相等；而光滑表面客体为定向反射物质，其表面反射光只出现在一个方向上，表面呈现出定向反射特性。同时，由于光滑弧形表面是凹凸面，它还具有缩小反射像的特性。

2.2 暗视场照明技术

暗视场照明技术一般是让点光源照明光线以较小的入射角照射在被检验物体上，使指印等痕迹与客体背景之间形成较高的亮度反差，在垂直方向上接收记录物体反射光相对亮度分布的一种光学显现和照相技术方法。

2.3 小偏角定向反射照明技术

小偏角定向反射照明技术是让面光源的照明光线以小角度（5度左右）入射到物体光滑表面上，使客体背景与指印等痕迹之间形成较高的亮度反差，相机在对应的反射角方向上接收记录物体反射光亮度分布的一种光学显现和照相技术方法。

2.4 弧面面光源的发光特性

面光源是利用漫射材料二次散射形成的，它的发光面上的每一个点均向所有方向发散光线。常见面光源为平面面光源，它的光线向平面一侧的方向发散，弧面面光源由于是弧形的，它可以环绕着弧形表面客体均匀布光。

3 实验方法和内容

3.1 实验器材

实验器材及装置：尼康D90数码相机，105mm微距镜头，三脚架，比例尺；用警用手电作为点光源；用发光面积为15cm×25cm的观片器作为平面面光源；自制曲率半径为12cm、宽6cm的弧面面光源。

样本制作：选择常见用于制作居民防盗窗栅的直径2厘米不锈钢管，捺印汗潜指印样本。

3.2 实验步骤与基本操作方法

实验1：暗视场配光照相法

（1）将照相机固定在三脚架上；

（2）对钢管上的指印取景对焦，相机镜头轴线与被拍摄指印表面垂直，保持一定的距离，采用光圈优先、小光圈大景深模式进行拍摄；

（3）将光源放在相机镜头旁，使照明光线以较小的入射角（10度～30度）照射在指印上；

（4）分别使用点光源和弧面面光源配光，移动光源位置，同时从相机中观察指印纹线是否出现，光斑或光带尽量出现在指印外或对指印干扰最小时，指印纹线反差最大时照相。

图1 暗视场配光照相法

实验2：小偏角定向反射配光照相法

（1）将照相机固定在三脚架上；

（2）对钢管上的指印取景对焦，使相机镜头轴线与被拍摄指印表面的法线成一个5度左右的夹角；

（3）以指印所在表面的法线为中心，在与相机对应的另一侧相同角度上分别用平面、弧面面光源照射指印部位；

（4）微调光源位置，从相机中观察反射光斑或光带全面覆盖指印或达到最大面积，指印与背景反差最好效果时照相。

图2 小偏角定向反射配光照相法

3.3 实验结果

3.3.1 点光源、弧面面光源暗视场配光法显现指印效果（见图3）

从图3可知，用点光源配光时，在点光源光线直接照射下，在客体的光滑弧形表面指印中间沿客体轴线产生一条反射光带，该光带越靠中间越亮，离中间越远越暗，指印受到光带的严重干扰；用弧面面光源配光时，在面光源漫反射光线照射下，反射光斑避开客体上的指印，指印呈深背景浅纹线清晰显现。

图3 暗视场照相显现汗潜指印

3.3.2 平面面光源、弧面面光源小偏角定向反射配光法显现指印效果（见图4）

从图4可知，用平面面光源配光时，在平面面光源漫反射光线照射下，客体表面指印中间有一条较宽的反射光带，该区域内显出纹线，而光带两侧指印没有布上光带，无法完整地显现指印；用弧面面光源配光时，反射光斑完全覆盖指印，指印呈深纹线浅背景清晰显现。

图4 小偏角定向反射显现汗潜指印

4 讨论

由实验结果可见，弧面面光源采用暗视场和小偏角定向反射两种配光方法均可显现指印。暗视场照相要求尽量避开光斑干扰，使用点光源配光时，光线在光滑圆弧形表面凸点处聚合产生光斑，指印无法避开光斑，光照不均，指印无法有效清晰显现；使用弧面面光源配光时，光源发出漫反射光线，只在客体一处表面形成光带，将指印避开光带，指印上均匀布上漫反射光，从而清晰显现指印。小偏角定向反射照相要求有效使用光斑显现指印，由于指印有一定的大小面积，所以要求使用一定尺寸的面光源，在配光时才能形成覆盖指印的光斑，使用平面面光源时，在圆弧光滑表面缩小反射像形成较窄的条状反射光斑，光斑不足于覆盖指印，指印只能局部得到显现；使用弧面面光源时，由于光源也是弧形面，它基本不缩小反射像形成的反射光斑，光斑可以完全覆盖指印，指印从而清晰显现。

弧面面光源能够有效光学显现和照相提取光滑弧形表面上潜在指印，我们认为它具有以下三个特点：一是面光源的特点，它所发出的光线是漫射光，光线均匀柔和；二是面光源的发光面是弧面的特点，使它能在圆弧形表面横向不缩小反射像，形成的反射光斑变形不大，从而能对此类客体均匀布光；三是发光面有一定的宽度，一般宜大于6厘米，在圆弧形表面纵向形成一定宽度或面积的光斑，进而可全面覆盖指印。

使用弧面面光源配光照相技术方法不仅符合暗视场、定向反射配光方法的一般特点，即适用客体为光泽表面，光泽度越高光学显现效果越好，曝光光式、入射角度、检验效果完全一致，而且拓展了这两种方法的使用范围，暗视场配光法适用表面不再局限于深色客体，浅色客体同样可以显现，还可以有效显现弧度较大的非平面客体上的潜在指印，小偏角定向反射配光法适用表面也不再局限于平面，一定条件下凹凸弧面指印也可显现。该技术方法照相提取的指印有一定程度变形，可进一步采用图像软件进行调整，这里不再阐述。

［1］王桂强.指印的光学显现和照相技术［M］.北京：群众出版社，2005：64-96.

［2］魏晨光，张涛.游动配光检验方法的研究［J］.刑事技术，2003(6)：11-15.

［3］蔡能斌，孙文鼎.利用荧光照相拍摄圆弧面上的汗液指印［J］.公安大学学报（自然科学版），2000(2)：51-52.

［4］叶汉辉.圆弧面上的汗液指印的提取［J］.广东公安科技，2005(3)：7-8.

［5］唐明佳.巧用IPP软件消除拍照时形成的光斑［J］.刑事技术，2009(3)：5.

［6］张伟，谢维.指纹拼接方法新探［J］.甘肃警察职业学院学报，2007(3)：68-70.