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        弧面面光源光學(xué)顯現(xiàn)光滑弧形表面潛在指印

        2011-11-09 02:43:56徐杰查慧德崔斌
        影像技術(shù) 2011年6期

        徐杰,查慧德,崔斌

        (江蘇省張家港市公安局,江蘇 215600)

        1 引言

        光滑弧形表面上潛在指印的光學(xué)顯現(xiàn)及照相技術(shù)是刑事照相中的一個難點(diǎn),國內(nèi)很多同行對此開展了研究,王桂強(qiáng)[1]、魏晨光等[2]提出對于光滑圓柱體,采用游動曝光方式進(jìn)行定向反射照相;蔡能斌[3]、葉漢輝等[4]提出面對客體表面光斑干擾無法進(jìn)行完整光學(xué)顯現(xiàn),可采用物理顯現(xiàn)熒光照相提取的方法;唐明佳[5]、張偉[6]提出對指印多次照相,運(yùn)用圖像軟件處理或拼接的方法去除指紋上的光斑或光帶;以上方法或操作復(fù)雜或無法一次光學(xué)顯現(xiàn)。利用特殊形狀光源對指印實(shí)現(xiàn)一次無損光學(xué)顯現(xiàn)及照相的方法未見報導(dǎo)。本研究通過研制區(qū)別于常見的點(diǎn)光源、平面面光源的一種弧面面光源,實(shí)現(xiàn)光滑弧形表面客體潛在指印的無損光學(xué)顯現(xiàn)和照相提取方法。

        2 工作原理

        2.1 光滑弧形表面客體及指印的光反射特性

        根據(jù)物質(zhì)的表面反射光的空間分布形式,指印紋線含有汗液、油脂等其它成份為漫反射物質(zhì),在指印紋線表面呈現(xiàn)出漫反射特性,其表面反射光均勻出現(xiàn)所有空間方向上,并且各個方向上的反射光線強(qiáng)度相等;而光滑表面客體為定向反射物質(zhì),其表面反射光只出現(xiàn)在一個方向上,表面呈現(xiàn)出定向反射特性。同時,由于光滑弧形表面是凹凸面,它還具有縮小反射像的特性。

        2.2 暗視場照明技術(shù)

        暗視場照明技術(shù)一般是讓點(diǎn)光源照明光線以較小的入射角照射在被檢驗(yàn)物體上,使指印等痕跡與客體背景之間形成較高的亮度反差,在垂直方向上接收記錄物體反射光相對亮度分布的一種光學(xué)顯現(xiàn)和照相技術(shù)方法。

        2.3 小偏角定向反射照明技術(shù)

        小偏角定向反射照明技術(shù)是讓面光源的照明光線以小角度(5度左右)入射到物體光滑表面上,使客體背景與指印等痕跡之間形成較高的亮度反差,相機(jī)在對應(yīng)的反射角方向上接收記錄物體反射光亮度分布的一種光學(xué)顯現(xiàn)和照相技術(shù)方法。

        2.4 弧面面光源的發(fā)光特性

        面光源是利用漫射材料二次散射形成的,它的發(fā)光面上的每一個點(diǎn)均向所有方向發(fā)散光線。常見面光源為平面面光源,它的光線向平面一側(cè)的方向發(fā)散,弧面面光源由于是弧形的,它可以環(huán)繞著弧形表面客體均勻布光。

        3 實(shí)驗(yàn)方法和內(nèi)容

        3.1 實(shí)驗(yàn)器材

        實(shí)驗(yàn)器材及裝置:尼康D90數(shù)碼相機(jī),105mm微距鏡頭,三腳架,比例尺;用警用手電作為點(diǎn)光源;用發(fā)光面積為15cm×25cm的觀片器作為平面面光源;自制曲率半徑為12cm、寬6cm的弧面面光源。

        樣本制作:選擇常見用于制作居民防盜窗柵的直徑2厘米不銹鋼管,捺印汗?jié)撝赣颖尽?/p>

        3.2 實(shí)驗(yàn)步驟與基本操作方法

        實(shí)驗(yàn)1:暗視場配光照相法

        (1)將照相機(jī)固定在三腳架上;

        (2)對鋼管上的指印取景對焦,相機(jī)鏡頭軸線與被拍攝指印表面垂直,保持一定的距離,采用光圈優(yōu)先、小光圈大景深模式進(jìn)行拍攝;

        (3)將光源放在相機(jī)鏡頭旁,使照明光線以較小的入射角(10度~30度)照射在指印上;

        (4)分別使用點(diǎn)光源和弧面面光源配光,移動光源位置,同時從相機(jī)中觀察指印紋線是否出現(xiàn),光斑或光帶盡量出現(xiàn)在指印外或?qū)χ赣「蓴_最小時,指印紋線反差最大時照相。

        圖1 暗視場配光照相法

        實(shí)驗(yàn)2:小偏角定向反射配光照相法

        (1)將照相機(jī)固定在三腳架上;

        (2)對鋼管上的指印取景對焦,使相機(jī)鏡頭軸線與被拍攝指印表面的法線成一個5度左右的夾角;

        (3)以指印所在表面的法線為中心,在與相機(jī)對應(yīng)的另一側(cè)相同角度上分別用平面、弧面面光源照射指印部位;

        (4)微調(diào)光源位置,從相機(jī)中觀察反射光斑或光帶全面覆蓋指印或達(dá)到最大面積,指印與背景反差最好效果時照相。

        圖2 小偏角定向反射配光照相法

        3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        3.3.1 點(diǎn)光源、弧面面光源暗視場配光法顯現(xiàn)指印效果(見圖3)

        從圖3可知,用點(diǎn)光源配光時,在點(diǎn)光源光線直接照射下,在客體的光滑弧形表面指印中間沿客體軸線產(chǎn)生一條反射光帶,該光帶越靠中間越亮,離中間越遠(yuǎn)越暗,指印受到光帶的嚴(yán)重干擾;用弧面面光源配光時,在面光源漫反射光線照射下,反射光斑避開客體上的指印,指印呈深背景淺紋線清晰顯現(xiàn)。

        圖3 暗視場照相顯現(xiàn)汗?jié)撝赣?/p>

        3.3.2 平面面光源、弧面面光源小偏角定向反射配光法顯現(xiàn)指印效果(見圖4)

        從圖4可知,用平面面光源配光時,在平面面光源漫反射光線照射下,客體表面指印中間有一條較寬的反射光帶,該區(qū)域內(nèi)顯出紋線,而光帶兩側(cè)指印沒有布上光帶,無法完整地顯現(xiàn)指?。挥没∶婷婀庠磁涔鈺r,反射光斑完全覆蓋指印,指印呈深紋線淺背景清晰顯現(xiàn)。

        圖4 小偏角定向反射顯現(xiàn)汗?jié)撝赣?/p>

        4 討論

        由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見,弧面面光源采用暗視場和小偏角定向反射兩種配光方法均可顯現(xiàn)指印。暗視場照相要求盡量避開光斑干擾,使用點(diǎn)光源配光時,光線在光滑圓弧形表面凸點(diǎn)處聚合產(chǎn)生光斑,指印無法避開光斑,光照不均,指印無法有效清晰顯現(xiàn);使用弧面面光源配光時,光源發(fā)出漫反射光線,只在客體一處表面形成光帶,將指印避開光帶,指印上均勻布上漫反射光,從而清晰顯現(xiàn)指印。小偏角定向反射照相要求有效使用光斑顯現(xiàn)指印,由于指印有一定的大小面積,所以要求使用一定尺寸的面光源,在配光時才能形成覆蓋指印的光斑,使用平面面光源時,在圓弧光滑表面縮小反射像形成較窄的條狀反射光斑,光斑不足于覆蓋指印,指印只能局部得到顯現(xiàn);使用弧面面光源時,由于光源也是弧形面,它基本不縮小反射像形成的反射光斑,光斑可以完全覆蓋指印,指印從而清晰顯現(xiàn)。

        弧面面光源能夠有效光學(xué)顯現(xiàn)和照相提取光滑弧形表面上潛在指印,我們認(rèn)為它具有以下三個特點(diǎn):一是面光源的特點(diǎn),它所發(fā)出的光線是漫射光,光線均勻柔和;二是面光源的發(fā)光面是弧面的特點(diǎn),使它能在圓弧形表面橫向不縮小反射像,形成的反射光斑變形不大,從而能對此類客體均勻布光;三是發(fā)光面有一定的寬度,一般宜大于6厘米,在圓弧形表面縱向形成一定寬度或面積的光斑,進(jìn)而可全面覆蓋指印。

        使用弧面面光源配光照相技術(shù)方法不僅符合暗視場、定向反射配光方法的一般特點(diǎn),即適用客體為光澤表面,光澤度越高光學(xué)顯現(xiàn)效果越好,曝光光式、入射角度、檢驗(yàn)效果完全一致,而且拓展了這兩種方法的使用范圍,暗視場配光法適用表面不再局限于深色客體,淺色客體同樣可以顯現(xiàn),還可以有效顯現(xiàn)弧度較大的非平面客體上的潛在指印,小偏角定向反射配光法適用表面也不再局限于平面,一定條件下凹凸弧面指印也可顯現(xiàn)。該技術(shù)方法照相提取的指印有一定程度變形,可進(jìn)一步采用圖像軟件進(jìn)行調(diào)整,這里不再闡述。

        [1]王桂強(qiáng).指印的光學(xué)顯現(xiàn)和照相技術(shù)[M].北京:群眾出版社,2005:64-96.

        [2]魏晨光,張濤.游動配光檢驗(yàn)方法的研究[J].刑事技術(shù),2003(6):11-15.

        [3]蔡能斌,孫文鼎.利用熒光照相拍攝圓弧面上的汗液指?。跩].公安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2000(2):51-52.

        [4]葉漢輝.圓弧面上的汗液指印的提?。跩].廣東公安科技,2005(3):7-8.

        [5]唐明佳.巧用IPP軟件消除拍照時形成的光斑[J].刑事技術(shù),2009(3):5.

        [6]張偉,謝維.指紋拼接方法新探[J].甘肅警察職業(yè)學(xué)院學(xué)報,2007(3):68-70.

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