工具线条痕迹提取方法及效果比较研究

2021-06-08郭辉成柯全程骞欧

工业技术创新 2021年1期

郭辉成柯全程骞欧

摘要：工具线条痕迹特征提取难度较大，给司法鉴定中的痕迹检验工作带来了困难和挑战。对线条痕迹特征进行分析，从而选取三种常用的痕迹提取方法——注塑法（硬注塑）、硬塑料制模法、软塑料法，对比三种方法在线条痕迹提取中的适用性进行比较研究。通过实验对三种方法的提取效果进行评估，表明：注塑法实施成本低，实验工具易取得，注塑胶体不易损坏，痕迹特征不易形变，便于物证保存和运输，最适合在工具线条痕迹提取工作中推广应用。

关键词：线条痕迹;司法鉴定;特征提取;痕迹检验;注塑法

引言

当前，工具痕迹采集产品的生产遵循各自的行业标准，工艺流程趋于标准化、系列化、规范化。随着工具的制作精度越来越高，痕迹特征也更加难以辨识，这给司法鉴定中的痕迹检验工作带来了困难和挑战。近年来，工具痕迹证据提取受到了高度的重视，特别是工具线条痕迹，由于其对于后期的司法鉴定工作来说至关重要[1-2]，因此如何对其进行快速而清晰的提取，成为关键的技术突破口。

线条痕迹在刑事侦查中可以起到区分和认定作案工具的作用。但迄今为止，能够快速、简单、有效地提取清晰明显的线条痕迹的方法还比较少。专业技术人员曾尝试使用AC纸法提取线条痕迹，但提取过程操作繁琐，造价成本比较高，而且证据容易损坏、不易保存。此外，目前也有用照相法和原物提取法提取线条痕迹的报道，但提取效果不尽人意[3]。

本文对工具线条痕迹提取方法进行比较研究，分析研究方法，通过实验对各方法的痕迹提取效果进行验证，其意义在于判定每种方法在哪种场合能够更加快速地提取、更加有效地显现现场的线条痕迹，从而起到正确推断和认定作案工具的作用，以期为痕迹检验工作提供实践依据。

1 线条痕迹特征分析

線条痕迹通常源于承痕客体表面受到的擦划力，其变形特征不言而喻，体现为线条状。造痕器械在承痕客体表面所呈现的线条痕迹，本质上是由肌力与承痕客体接触产生的机械运动转化为机械力造成的。在外力作用使得承痕客体产生变形的同时，承痕客体内部也会出现类似挤压应力与剪切应力等力的作用。一般地，在外力较小的情况下，内应力也相应较小，因此不会造成永久变形;但当外力增加直至达到某一阈值时，内应力就会达到甚至超过承痕客体本身的屈服应力极限，从而产生永久变形。此外，若与承痕客体接触的工具表面有凹凸坑丘等不规则起伏结构，那么工具在接触界面发生移动时，则会形成凹凸不平的线条痕迹[4]。

1.1 线条痕迹的成分与变化特征

1.1.1 线条痕迹的成分

由工具产生的线条痕迹，可以视作主体痕迹和伴生痕迹的叠加。比如，在因打击而形成的线条痕迹中，凹陷即为主体痕迹，而随着打击、撬压等行为的发生，也会伴随着产生伴生痕迹。本文只对工具在与承痕客体接触期间直接产生的线条痕迹进行探析。

1.1.2 线条痕迹的变化特征

工具与承痕客体通过直接的擦划动作而形成的线条痕迹比，通过压印接触而形成的擦划痕迹变化更大，且前者更加明显。

此类擦划痕迹的变化主要有：

（1）单一线条有与无之间的变化。既包括从无到有的变化，也包括从有到无的变化，直接影响着线条痕迹的连贯性。

（2）单一线条痕迹形态的变化。线条痕迹主要体现在峰、谷、腰的变化上。峰的变化主要包括：尖、圆、平;谷的变化主要包括：平、圆、尖;腰的变化主要包括：陡、斜、缓。这些因素都会使单一线条的形状、宽窄发生变化。

（3）线条痕迹总体数量的变化。单一线条有与无之间的变化对线条痕迹的多少有直接的影响：从有到无，线条痕迹数量变少;从无到有，线条痕迹数量变多。

（4）线条痕迹间距宽窄的变化。由于线条痕迹总体数量发生变化，线条痕迹的间距也会发生变化：线条痕迹由多变少，间距由窄变宽;线条痕迹由少变多，间距线条痕迹由宽变窄。

1.2 线条痕迹的变化成因

线条痕迹发生变化的主要成因是：在形成痕迹时，压力大小和接触角度会发生改变。当压力较小时，只有工具上较突出的部位与物体接触，工具上的凹点不会接触到物体，因此在客体上只能反映工具上凸出部位的结构。当压力较大时，工具上的凸点会更深入地压入客体，使凹线更深;工具上的凹点也能与客体完全接触，从而将工具上的凹凸特征完整地反映在线条痕迹上。

同时，受工具与客体接触角度的影响，线条痕迹角度变化也具有较多关注指标，主要包括：前角、偏角、侧角等。

前角，指器械向前的面与承痕表面所夹的角，变化在0°～180°范围内。前角与承痕表面接触部位较薄时，其变化通常不会引起线条痕迹大的变化;但当前角与承痕表面接触部位较厚时，其变化则会给线条痕迹的特征带来较大的影响。

侧角，指当工具向一侧倾斜时，倾斜的工具所在的平面与承痕表面构成的角，变化在0°～90°范围内。侧角的改变会导致形成痕迹的工具接触面的改变：随着侧角的变小，刃口的接触面积变小，线条痕迹面积变小，线条痕迹数量变少。因此，侧角的变化主要影响线条的面积和数量，而不会影响线条的质量。

偏角，指工具与客体的接触面与擦痕的中心线所构成的角。一般情况下，线条痕迹的起点线或终点线与擦痕中心线所夹的角，反映出形成痕迹时工具的偏角，这样就能从痕迹中测量偏角。擦痕中偏角的范围是0°～180°，它对线条痕迹的影响较大。偏角的改变，实际上是形成擦痕时，工具接触部位的前后位置的改变和工具上凹凸点排列关系的改变，因此必然引起三方面的变化：1）单一线条痕迹粗细的变化;2）线条痕迹总宽度的变化;3）线条痕迹数量与间距变化[5-6]。

综上可见，前角、偏角、侧角等指标的表现形式大不相同。

2 线条痕迹提取方法研究与比选

2.1 注塑法（硬注塑）

注塑法（硬注塑）主要借助注塑器具提取工具线条痕迹特征。原料是颗粒状聚氯乙烯。首先，将原料放置于取痕器软化室，通电加热10 min左右，使其软化融解;再切断电源，手持取痕器器柄，将出料嘴对准欲提取的线条痕迹;最后，借助手的握力，通过杠杆柱塞，将软化室的液体排出取痕器外，挤入线条痕迹中，冷却后方可取出。聚氯乙烯具有良好的可塑性，提取的线条痕迹特征细腻、弹性好、不易被拉断。此外，该材料还可以重复使用。

2.2 硬塑料制模法

硬塑料制模法别名打样膏制模法，主要原料包括诸如石蜡、松香、白垩或氧化锌等填充物。该方法依据硬塑料加热变得柔软并具有流动性的特性，以及硬塑料经过冷却后具有的较好的定型功能，来实现线条痕迹的提取。操作时，根据线条痕迹的大小取适量的硬塑料，将其放入温水中（60℃～80℃），软化后取出;再用手将其揉至软硬适中、表面光洁时，甩掉上面的水珠，将其直接压入涂过甘油的痕迹表层;最后，放置5 min左右，随着温度的降低，硬塑料变硬，此时可取下模型。用硬塑料制模法提取线条痕迹，要在线条痕迹表层涂抹甘油，否则不仅无法提取到线条痕迹，还会将其破坏。

2.3 软塑料法

软塑料俗称橡皮泥，使用软塑料法提取线条痕迹比较简单，且与注塑法和硬塑料制模法原理相似。根据线条痕迹的大小，取适量的软塑料，将其放在线条痕迹上，用手挤压，使二者充分接触;待软塑料变硬后，将其取出，便能看到线条痕迹。

2.4 其他方法

除以上介绍的注塑法、硬塑料制模法和软塑料法外，在实际工作中还有一些提取线条痕迹的其他方法，譬如硅橡胶提取法、AC纸提取法、熔融金属提取法、牙膏提取法、面粉提取法等。综合实验条件和各种方法的效果，以下只针对章节2.1～2.3介绍的三种方法开展实验分析。

3 线条痕迹提取效果实验

3.1 实验材料

数码相机、镊子、注塑枪、体式显微镜、铁皮剪刀、断线钳、螺丝刀、铁钉、杯子、硬塑料、软塑料、热熔胶枪、胶棒、铝板、铅板、热水。

3.2 实验操作

3.2.1 注塑法

首先用铁皮剪刀剪切下一小块铅板和一小块铝板，然后将铅板、铝板摆放妥当，用头部具有扁、平、尖、细结构的器械，如改锥或螺丝刀，在铅、铝表面由前到后呈一定角度划动。待线条痕迹样本制作完毕，将胶棒插入注塑枪内加热、加压。待胶棒充分融化后，将其均匀挤压涂抹在铅板和铝板的线条痕迹表面，等待约2～3 min。将冷凝后的胶体用镊子取下，放在体式显微镜下观测并拍照。铅板、铝板的线条痕迹检材和提取样本如图1所示。

具体而言，图1a为在铅板上沿同一方向并呈一定角度划动制造出来的痕迹，在用显微镜观测之前，可用肉眼直接观察到有比较明显的线条状擦划痕迹，痕迹起端和止端都有较为明显的金属卷屑堆积;图1b为用热熔胶枪均匀地涂抹在痕迹上方，待冷却后取下样本痕迹，放置在体式显微镜下观测的结果，放大倍率后可清晰观测到很多线条痕迹，可用于直接认定和比对工具;图1c为在铝板上由前到后呈一定角度划动制造出来的痕迹，由于铝板的硬度相对于铅板较硬，所以在划动的时候不能出现诸如在铅板上一样的连续的线条痕迹，螺丝刀在铝板上划动的时候会跳动;图1d为用热熔胶枪注塑提取的样本，在体式显微镜下观测，也可以观测到较为清晰、明显的线条痕迹。由此可见，用注塑法可以提取到效果比较好的样本痕迹，建议可以在有线条痕迹提取条件的现场中操作使用。

3.2.2 硬塑料制模法

在实验过程中发现用螺丝刀擦划的线条痕迹较细，用硬塑料制模法不能很好地将这类线条痕迹呈现出来，所以考虑采用较为锐利的钢钉或铁钉在铝板、铅板上擦划。首先，用铁钉在铅板和铝板上沿同一方向呈一定角度劃动;然后，取一小块硬塑料材料，放入热水烧杯中约1～2 min后，硬塑料充分软化;此时，用力将其按压到铅板、铝板的痕迹上方，待2～3 min，软化的硬塑料冷却僵硬;最后，直接揭下样本，在显微镜下进行观测、拍照、分析，如图2所示。

具体而言，图2a为用铁钉在铅板上沿同一方向并呈一定角度划动制造出来的痕迹，肉眼清晰可见痕迹整体形态;图2b为痕迹提取样本，其中只能看到一个凹陷痕迹，并不能看到有明显的线条痕迹，由此可见虽然本次实验选用了较为锐利的铁钉作为承痕客体，但始终无法提取到效果较好的线条痕迹;图2c为用铁钉在铝板上划动制造出来的痕迹，通过检验，依然无法观察到明显的线条痕迹;由于铝板相对于铅板较硬，因此在硬塑料制模法中，用螺丝刀等比较钝的承痕客体制作痕迹样本，效果较差，但由图2d可知，用比较尖锐的铁钉制作痕迹样本，其线条痕迹相对比较连贯。由此可见，由于硬塑料本身较为粗糙，线条痕迹又比较细小，所以提取效果不理想，故硬塑料制模法不建议在实践中采用。

3.2.3 软塑料法

为有效验证软塑料法实验效果及可操作性，采用比较锐利的尖头器具在铅板、铝板上划动，做成样本，并重复以上操作。取两片规则的软塑料，反复揉捏至柔软适中，分别压在铅板和铝板的线条痕迹上方，经过约0.5 h，软塑料稍微定型僵硬。此时将软塑料取下，放至体式显微镜下观测，如图3所示。

图3a为用铁钉在铅板上呈一定角度（本实验中取45°）由前向后划动制造出来的痕迹检材，肉眼可见线条痕迹整体形态特征;图3b是铅板痕迹提取样本，仅能观察到较为清晰的整体轮廓，而没有出现可用于比对的线条痕迹细节特征。如图3c、3d所示，在铝板上观测线条痕迹，也得到同样的结果。由此可见，由于软塑料本身较为柔软，易变形，并且材料不够致密，因此线条痕迹特别是细小线条痕迹提取效果一般，将软塑料法用于线条痕迹提取不是最佳方案。

4 结果与讨论

笔者第3章使用注塑法、硬塑料制模法、软塑料法，对工具线条痕迹提取效果进行了实验研究[7-8]，得到了以下认识：

（1）采用注塑法能够提取粗大及较细小的线条痕迹，方法简单易行，仅需利用热熔胶枪、胶棒等易取得的工具即可实现。在线条痕迹采集完成后，痕迹特征往往不会发生形变，且由于胶体具有一定弹性，胶体本身不易损坏，便于物证保存和运输。

（2）在硬塑料制模法中，即便用螺丝刀等器械工具制作较为清晰而明显的线条痕迹，也难以将细小的线条痕迹有效提取出来。在体式显微镜下观测线条痕迹，发现其特征不完整，难以认定分析作案工具，无法作为司法鉴定的依据。但是，硬塑料制模法可以提取到用锐利工具在客体上擦划的线条痕迹。

（3）软塑料法虽然可以提取到尖锐工具擦划出来的较粗大的线条痕迹，但不能有效地将细小线条痕迹提取出来。另外，软塑料通常比较柔软，定型功能不像硬塑料那样好，因此，即使提取到了较粗大的线条痕迹，也不易保存，加之软塑料又比较容易变形，很难做到与检材痕迹一一对应，给物证的妥善保存带来了不利影响。

5 结束语

本文对注塑法、硬塑料制模法、软塑料法这三种线条痕迹提取方法进行了阐述，并通过工具线条痕迹提取实验比较了它们的效果，尤其是结合造痕客体和承痕客体的固有特性，对比了各自的优劣势。研究表明：注塑法操作简单实用，成本低，效果好，最适合在工具线条痕迹提取中推广应用。

目前，注塑法已在现场勘查领域得到了成功运用。此外，三种方法的分析思路也能为工具线条痕迹提取设备的研发提供参考。

参考文献

[1] 林志鹏，陈贤卫，黄天强，等. “依痕找物、顺物寻人”：一宗通过工具痕迹追踪寻迹的典型案例[J]. 中国公共安全， 2020（4）： 179-182.

[2] 高毅，姚德铜，刘思阳. VR技术在现场勘查中的应用前景[J]. 中國刑事警察， 2018（1）： 25-27.

[3] 张博，林海. 谈剪切痕迹检验特点[J]. 法治博览， 2019（6）： 141.