戴可欽，裴耀祥，姜梅，蔡能斌*

（1.上海市公安局物證鑒定中心上海市現(xiàn)場物證重點實驗室，上海200083；2.上海市公安局虹口分局，上海200433；3.上海公安高等?？茖W(xué)校，上海200336）

紅外光譜成像技術(shù)檢測紡織品上的輪胎痕跡

戴可欽1，裴耀祥2，姜梅3，蔡能斌1*

（1.上海市公安局物證鑒定中心上海市現(xiàn)場物證重點實驗室，上海200083；2.上海市公安局虹口分局，上海200433；3.上海公安高等?？茖W(xué)校，上海200336）

目的：研究一種顯現(xiàn)和提取紡織品上潛在輪胎痕跡的光學(xué)方法。方法：利用紅外成像光譜儀采集被檢紡織品的光譜影像集，并運用去混合（Unmix）方法對光譜影像集進(jìn)行分析和處理。結(jié)果：在被檢紡織品上顯現(xiàn)了清晰的輪胎痕跡。結(jié)論：紅外光譜成像技術(shù)是檢測紡織品上潛在輪胎痕跡的有效光學(xué)方法。

法庭科學(xué)；紅外；光譜成像；輪胎痕跡

隨著科技和社會的發(fā)展，汽車進(jìn)入了千家萬戶。于是，利用汽車作為犯罪工具的刑事案件以及交通肇事逃逸案等也隨之增加，影響了社會的穩(wěn)定和發(fā)展。在這類案件中涉案汽車經(jīng)常會在路面、衣著（紡織品）以及人體皮膚等客體上留下輪胎花紋痕跡。輪胎花紋具有很好的穩(wěn)定性和特定性，對車輛類型和車輛信息的獲得有獨特作用，輪胎花紋作為車輛的“指紋”，可以為刑事案件偵查和道路交通事故處理等提供重要線索和證據(jù)。如：王震、季峻等人研究了車輛輪胎痕跡檢驗鑒定技術(shù)［1，2］；唐陽山、劉黎明等人研究了交通肇事案件中輪胎痕跡的應(yīng)用技術(shù)［3-5］。然而，在實際案件中輪胎花紋痕跡往往受到各種現(xiàn)場條件（承痕客體、磨損程度、行駛狀態(tài)等）的影響而顯得模糊不清，甚至難以辨別，如何顯現(xiàn)和提取這些輪胎花紋痕跡是此類案件現(xiàn)場勘查的重點。為此，劉漢永等人研究了立體輪胎痕跡的提取方法［6］，傅祖興研究了運用紅外反射照相技術(shù)提取尸體皮下出血形成的輪胎花紋痕跡［7］，艾玲梅等人研究了多尺度Retinex方法在車輛胎痕圖像增強方面的應(yīng)用［8］，郭春等人研究了基于決策分析的高椒鹽噪聲輪胎痕跡圖像濾波方法［9］，喬麗等人研究了輪胎印痕磨損特征的歸一化雙閾值分割應(yīng)用［10］。本文通過相關(guān)案例的實驗研究，提出利用紅外光譜成像技術(shù)顯現(xiàn)和提取紡織品上的潛在輪胎痕跡，為紡織品上潛在輪胎痕跡的顯現(xiàn)和提取提供了一種新的方法。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器

Nuance SNIR（650nm-1050nm）紅外成像光譜儀；Nikon 60mm鏡頭；HW-ZCF1000大屏幕脫影翻拍儀；POLILIGHT 500多波段光源；Nuance 3.0.1.2光譜處理軟件。

圖1 普通照相效果

2 討論

①在本文的檢測實驗中所采用的紅外成像光譜儀是Cambridge Research Instrumentation,Inc.生產(chǎn)的Nuance SNIR（650nm-1050nm）Multispectral Imaging System，由計算機控制的紅外液晶可調(diào)波長濾光鏡與紅外CCD照相機連接構(gòu)成，實驗裝置由物證載物臺（脫影翻拍儀）、多波段光源、紅外液晶可調(diào)波長濾光鏡（LCTF）、紅外CCD照相機和計算機及專用軟件（Nuance 3.0.1.2）組成。在對檢材（涉案衣服）進(jìn)行光譜成像檢驗時，計算機控制液晶可調(diào)波長濾光鏡在650nm-1050nm范圍內(nèi)依次透過10nm等間距波長的窄波段紅外光，使檢材（涉案衣服）在各個波段反射的紅外光透過濾光鏡依次到達(dá)CCD感應(yīng)器，使CCD感應(yīng)

1.2 實驗材料

上海市公安局浦東分局刑科所送檢涉案衣服一件。

1.3 實驗方法

①將檢材（涉案衣服）置于HW-ZCF1000大屏幕脫影翻拍儀上；

②開啟POLILIGHT 500多波段光源，選擇紅外輸出，以45°左右的入射角照射檢材；

③開啟Nuance SNIR紅外成像光譜儀，取景調(diào)焦；

④選擇紅外成像光譜儀的成像波長范圍為650nm-1050nm，波長步進(jìn)為10nm，采集檢材（涉案衣服）的光譜影像集；

⑤利用去混合（Unmix）方法對檢材（涉案衣服）的光譜影像集進(jìn)行分析和處理。

1.4 實驗結(jié)果

圖2 紅外光譜成像效果

實驗結(jié)果如圖1、圖2所示：經(jīng)紅外光譜成像，并用去混合（Unmix）方法對紅外光譜影像集進(jìn)行處理，涉案衣服表面呈現(xiàn)較清晰的輪胎花紋印痕。器依次記錄檢材（涉案衣服）在相應(yīng)波段的紅外亮度分布，形成紅外光譜影像集。然后采用Nuance 3.0.1.2光譜處理軟件的去混合法（Unmix）對該紅外光譜影像集進(jìn)行處理，去混合法（Unmix）根據(jù)各個像點平均亮度值分離重合的圖像，獲取不同物質(zhì)相對單一的影像，能夠使比較微弱的痕跡影像與背景之間的反差得到極大的加強，在法庭科學(xué)的實踐中通?？梢杂脕盹@現(xiàn)人眼難以分辨的微弱痕跡［11］。在本文的實驗中檢材（涉案衣服）上的痕跡非常微弱，人眼分辨困難，因此采用了去混合法（Unmix）對該紅外光譜影像集進(jìn)行處理。實驗表明：采用對去混合法（Unmix）對檢材（涉案衣服）的紅外光譜影像集進(jìn)行處理，結(jié)果在檢材（涉案衣服）表面呈現(xiàn)較清晰的輪胎花紋印痕。

②根據(jù)對汽車輪胎成份的分析，其主要成分組成大致為橡膠50%、炭黑25%、鋼絲15%、硫氧化鋅和硫助劑等10%。紅外光譜成像技術(shù)能夠檢測紡織品上的潛在輪胎痕跡，主要原因是輪胎材料中含有碳黑，而碳黑在紅外光譜區(qū)具有較強的吸收峰［12，13］。現(xiàn)在大多數(shù)汽車輪胎材料的主要成份是天然橡膠或者合成橡膠，天然橡膠的綜合性能優(yōu)越過合成橡膠，所以高級輪胎多用天然橡膠。為了使橡膠具有制造輪胎所要求的性能，必須要在橡膠中滲入各不同的化學(xué)材料，即化學(xué)添加劑。其中添加的一種很重要的添加劑是碳黑，碳具有很強的吸附性，碳粒子與橡膠分子的粘結(jié)非常好，不僅使得橡膠增強了硬度，也增強了其強度和耐磨性。由于碳黑與橡膠基本等量，所以汽車輪胎主要材料實際上是一種橡膠和碳黑的復(fù)合材料。碳黑是以含碳原料（主要為石油）經(jīng)不完全燃燒而產(chǎn)生的微細(xì)粉末。外觀為純黑色的細(xì)粒或粉狀物。顏色的深淺，粒子的細(xì)度，比重的大小，均隨所用原料和制造方法的不同而有差異。碳黑不溶于水、酸、堿，能在空氣中燃燒變成二氧化碳。碳黑的主要組成物是碳元素，還含有少量的氫、氧、硫、灰分、焦油和水分。

③近年來，光譜成像技術(shù)在法庭科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸成為研究的熱點。2004年，王桂強在國內(nèi)首先報道了光譜成像技術(shù)在法庭科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用［14］，隨后汪旭峰、黃曉春等人研究了光譜成像技術(shù)顯現(xiàn)指印的應(yīng)用［15，16］，暴仁等人研究了光譜成像檢驗法在朱墨時序鑒定中的應(yīng)用［17］，連園園、汪旭峰等人研究了光譜成像技術(shù)顯現(xiàn)掩蓋及消褪字跡的應(yīng)用［18，19］，黃威等人研究了光譜成像技術(shù)鑒別同色墨水的應(yīng)用［20］，張小磊等人研究了光譜成像技術(shù)鑒別假幣的應(yīng)用［21］，陳政等人研究了光譜成像技術(shù)顯現(xiàn)紡織物上潛血足跡的應(yīng)用［22］等。本文研究基于紅外光譜成像技術(shù)的汽車輪胎痕跡的顯現(xiàn)和提取方法，并在實際案件中取得了良好的實驗效果，進(jìn)一步豐富了光譜成像技術(shù)在法庭科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用范疇。

3 結(jié)論

通過紅外成像光譜儀獲取被檢紡織品（留有潛在輪胎印痕）的紅外光譜影像集，采用去混合法（Unmix）對紅外光譜影像集進(jìn)行處理，可得到較清晰的輪胎花紋印痕。該技術(shù)為顯現(xiàn)和提取涉車案件中衣服等紡織品上的潛在輪胎痕跡提供了一種新的方法，為相關(guān)案件的偵破工作提供了技術(shù)支撐。

［1］王震，李迪.車輛輪胎痕跡檢驗鑒定技術(shù)研究綜述［J］.公路與汽運，2009（2）：50-53.

［2］季峻.汽車輪胎胎面磨損特征辨識和應(yīng)用［J］.江蘇警官學(xué)院學(xué)報，2012（5）：177-179.

［3］唐陽山，李江，閆松申.利用輪胎痕跡寬度判斷肇事車型的研究［J］.遼寧工學(xué)院學(xué)報，2006，25（5）：338-340.

［4］劉黎明，張運江.交通肇事案件中物證鑒定技術(shù)的應(yīng)用——輪胎痕跡和車體痕跡鑒定研究［J］.警察技術(shù)，2009（1）：49-52.

［5］唐洪.道路交通事故處理中地面輪胎痕跡作用的探討［J］.中國人民公安大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2004，10（3）：92-94.

［6］劉漢永，靳海濤.立體輪胎痕跡的數(shù)碼照相提取［J］.鐵道警官高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2007，16（4）：79-81.

［7］傅祖興.運用紅外反射照相技術(shù)檢出尸體皮下出血形成的輪胎花紋痕跡1例［J］.刑事技術(shù)，2002（3）：58-59.

［8］艾玲梅，喬麗，申軍.多尺度Retinex方法在車輛胎痕圖像增強方面的應(yīng)用［J］.計算機工程與應(yīng)用，2011，47（30）：192-194.

［9］郭春，艾玲梅.基于決策分析的高椒鹽噪聲輪胎痕跡圖像濾波方法［J］.計算機工程與應(yīng)用，2012（5）：171-173+200.

［10］喬麗，艾玲梅，郭春.輪胎印痕磨損特征的歸一化雙閾值分割應(yīng)用［J］.計算機工程與應(yīng)用，2012（12）：148-152.

［11］蔡能斌，劉夫軍，溫思博等.光譜成像及分析技術(shù)鑒別假幣的研究［J］.影像技術(shù)，2013（1）：14-16.

［12］趙佳根，張金莊.傅立葉紅外光譜（ATR）法無損檢測輪胎橡膠［J］.遼寧警專學(xué)報，2009（5）：66-68.

［13］江山.紅外光譜法用于輪胎自補液的成分分析［J］.光譜儀器與分析，2005（2）：29-30.

［14］王桂強.光譜成像檢驗技術(shù)［J］.刑事技術(shù)，2004（1）：7-12.

［15］汪旭峰，王文斌，李忠.運用光譜成像技術(shù)檢驗拍攝手印［J］.刑事技術(shù)，2009（5）：65-68.

［16］黃曉春，蔡能斌，溫思博.光譜成像技術(shù)優(yōu)化茚三酮顯現(xiàn)指印的研究［J］.警察技術(shù)，2010（5）：7-9.

［17］暴仁，張淙溪.光譜成像檢驗法在朱墨時序鑒定中的應(yīng)用［J］.中國司法鑒定，2008（5）：36-38.

［18］連園園，李偉，王桂強等.光譜成像檢驗同種同色涂抹掩蓋字跡研究［J］.刑事技術(shù)，2011（1）：23-28.

［19］汪旭峰.利用光譜成像技術(shù)檢驗消退傳真紙字跡1例［J］.刑事技術(shù)，2011（4）：60-61.

［20］黃威，許小京，俞濤.應(yīng)用光譜成像技術(shù)鑒別同色墨水［J］.光譜實驗室，2012（6）：3439-3442.

［21］張小磊，霍文彩，霍薇薇.光譜成像技術(shù)檢驗2005年版真?zhèn)螏诺膶嶒炑芯浚跩］.湖北警官學(xué)院學(xué)報，2011（2）：104-106.

［22］陳政，劉田.運用光譜成像發(fā)現(xiàn)深色紡織物上潛血足跡［J］.鐵道警官高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2009（5）：113-115.

Detection Latent Tire Marks on Textiles by Infrared Spectral Imaging

DAI Ke-qin1,PEI Yao-xiang2,JIANG Mei3,CAI Neng-bin1*
(1.Shanghai Key Laboratory of Criminal Scene Evidence,Institute of Forensic Science, Shanghai Public Security Bureau,Shanghai200083,China; 2.Shanghai Public Security Bureau of Hongkou Branch,Shanghai200433,China; 3.Shanghai Public Security Academy,Shanghai200336,China)

Objective:Study on the new technology of revealing latent tire marks on textiles. Methods:Using the imaging spectrometer to form a data set of infrared spectral image which contains intensity and infrared spectral information of the samples.Analysis the data set of infrared spectral image by unmix method.Results:The experimental results obtained a distinct image of latent tire marks on textiles.Conclusion:Infrared spectral imaging and analysis techniques can make the latent tire marks on textiles revealed.

Forensic Science;Infrared;Spectral Imaging;Tire Mark

D918;O433.4;D918.91

B

10.3969/j.issn.1001-0270.2014.05.21

2014-03-28

“十二五”國家科技支撐計劃課題（編號：2012BAK02B03）

戴可欽，男，工程師，主要研究方向：現(xiàn)場勘查及刑事圖像技術(shù)。

*通訊作者：蔡能斌，男，高級工程師，主要研究方向：現(xiàn)場物證光學(xué)探測技術(shù)及特種照相。