陳蕊麗， 周吉亮， 唐云祁， 魏育新

(中國人民公安大學(xué)刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100038)

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，刑事犯罪智能化也在不斷提高，犯罪嫌疑人的反偵查意識(shí)也不斷加強(qiáng)，他們往往在案前有周密策劃，作案時(shí)戴手套，作案后隱藏作案工具，這都給現(xiàn)場勘查取證人員的工作加大了難度。對(duì)于普遍高發(fā)的室內(nèi)盜竊案件，犯罪嫌疑人往往采用戴手套、采用專用開鎖工具的方法進(jìn)入室內(nèi)，這類案件物證少，更多依賴于現(xiàn)場足跡的提取。隨著新刑事訴訟法的頒布，對(duì)刑事案件的起訴要求越來越高，案件中證據(jù)的獲取越來越重要。這就要求技術(shù)人員在現(xiàn)場勘查過程中收取證據(jù)價(jià)值要高，因此，對(duì)于現(xiàn)場足跡的發(fā)現(xiàn)與提取顯得尤為重要。足跡固定提取是現(xiàn)場勘查的主要內(nèi)容之一，但是由于現(xiàn)場實(shí)際情況的復(fù)雜性，以及犯罪嫌疑人有意的偽裝或破壞，因此在疑難客體上的足跡提取往往通過傳統(tǒng)方法達(dá)不到理想的效果。由于足跡相對(duì)其他痕跡物證來說不易掩蓋和隱藏，對(duì)串并案件、分析案件性質(zhì)、確定現(xiàn)場出入口、作案人數(shù)及刻畫犯罪嫌疑人特征等來說，都有重要的意義。本文通過對(duì)現(xiàn)場中疑難客體平面足跡的傳統(tǒng)照相方法提取與光學(xué)掃描采集儀提取兩種方法的提取效果進(jìn)行比較分析，初探疑難客體上平面足跡無損提取方法，使足跡提取達(dá)到應(yīng)有的效果，為偵破案件提供線索，為審判提供證據(jù)。

1 平面足跡光學(xué)無損提取原理介紹

現(xiàn)場足跡是行為人活動(dòng)時(shí)遺留的印跡。常見的有立體足跡和平面足跡，立體足跡和平面有色足跡可以在普通光源下目視發(fā)現(xiàn)。而潛在的平面足跡，由于形成的物質(zhì)不同和承受客體表面物理屬性的差異，則較難發(fā)現(xiàn)。對(duì)于常見的腳印可以用石膏制模法或照相法固定和提取。潛在的腳印則需要靜電提取法予以提取，用照相法固定［1］。上述提取方法多會(huì)對(duì)足跡產(chǎn)生破壞，并丟失大量特征。本文所指疑難客體平面足跡主要是指潛在的、目視不易發(fā)現(xiàn)的或在足跡燈下可以發(fā)現(xiàn)但傳統(tǒng)照相提取效果不佳或難以提取的一類足跡。

1.1 現(xiàn)場足跡特點(diǎn)

本文介紹4類客體，分別是a背景花紋復(fù)雜的灰塵足跡;b只能在特定角度下可見的灰塵足跡;c各種配光角度都不易顯現(xiàn)的灰塵足跡;d對(duì)比度微弱的灰塵足跡?，F(xiàn)場足跡圖像特點(diǎn)為多數(shù)對(duì)比度低、足跡鞋底花紋不完整和背景復(fù)雜有干擾等，且會(huì)出現(xiàn)足跡相互疊加的情況。

1.2 光學(xué)無損提取法原理

1.2.1 垂直定向拍攝法

利用數(shù)碼相機(jī)通過配光技術(shù)采集對(duì)象，使光滑平面客體與痕跡物質(zhì)之間形成很高的亮度反差，減弱或消除光滑平面客體上的背景圖案干擾。拍照距離越遠(yuǎn)，反差越大，干擾越小。此種方法適用的客體表面為光滑平面表面，如陶瓷、照片、玻璃、油漆、塑料等?？腕w表面光澤度越高，其表面定向反射能力越強(qiáng)，垂直定向照明的顯現(xiàn)效果將越好，適用于汗液、油脂、灰塵足跡等。它們都具有非垂直定向性質(zhì)，在垂直定向照明方向上的定向反射光線遠(yuǎn)遠(yuǎn)弱于光滑表面在這個(gè)方向上的定向反射光線，致使痕跡與客體之間出現(xiàn)很大的亮度反差。垂直定向照明的優(yōu)勢痕跡以深色調(diào)顯現(xiàn)在淺色背景上，致使二者之間存在很高的亮度反差，同時(shí)，客體背景圖案干擾被減弱或消除，為痕跡的檢驗(yàn)鑒定奠定了良好的基礎(chǔ)［2］。

1.2.2 掠入射偏振光拍攝法

掠入射是光線近似于平行被拍客體表面照射客體，可以顯著地增加漫反射痕跡物質(zhì)與平滑背景之間的反射亮度差異，是拍攝灰塵加層痕跡常用的配光方法。在掠入射光線照射下，可以有效地抑制客體在垂直方向上的亮度，即內(nèi)反射光的亮度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于痕跡反射光亮度。因此掠入射照相儀可以減弱或消除客體的背景圖案的干擾。但很多干燥鞋印塵土含量微少，背景色澤較淺，單純靠掠入射的退偏振作用，不能進(jìn)一步增強(qiáng)痕跡與背景的亮度反差。倘若客體具有某種顏色，且色彩單一，可在偏振鏡前再加上濾色鏡，運(yùn)用分色偏光照相進(jìn)一步提高鞋印反差。應(yīng)用范圍:客體為表現(xiàn)平整的物體，適用的指印為漫反射物質(zhì)形成的痕跡(灰塵痕跡、502膠熏顯痕跡)等［3］。

1.2.3 平面足跡掃描采集技術(shù)

足跡掃描采集系統(tǒng)原理為光源照射地面產(chǎn)生反射光和散射光，灰塵足跡的信號(hào)主要集中在散射光部分，攝像機(jī)對(duì)散射光成像會(huì)得到對(duì)比度較好的灰塵足跡圖像。光源和攝像機(jī)構(gòu)成成像單元，沿水平方向掃描即獲得全幅足跡圖像(如圖1)。

現(xiàn)場足跡采集系統(tǒng)內(nèi)置了掠入射、斜入射等不同入射角度的光源，并有上方觀測、傾斜觀測兩種觀測角度，組合后篩選了6種比較常用的配光模式。對(duì)于不同客體上的足跡，如水漬、血漬、灰塵等，可以很便利地選擇最適合的配光模式進(jìn)行掃描。

現(xiàn)場足跡采集系統(tǒng)的應(yīng)用范圍主要是:硬質(zhì)平整表面上的灰塵、血漬、水漬等足跡形式。

(1)疑難足跡的提取:高對(duì)比度、復(fù)雜花紋圖案表面的足跡;高反射材質(zhì)表面的足跡;只能傾斜觀察可見的足跡。

圖1 足跡掃描系統(tǒng)原理示意圖

(2)多采集模式:根據(jù)灰塵足跡、水漬足跡、血足跡等不同情況的需求，內(nèi)置了多種采集模式，只需根據(jù)現(xiàn)場情況作出簡單選擇。

(3)全天候:內(nèi)置式照明，無論室內(nèi)、室外、白天、夜間都可工作。

(4)均勻性:掃描成像，避免了常規(guī)拍攝時(shí)圖片因強(qiáng)光燈沿照明方向光照逐漸變暗而產(chǎn)生的照度不均勻性。

(5)無畸變:光學(xué)掃描成像方式，避免手工拍攝時(shí)因鏡頭難以垂直正對(duì)痕跡表面而產(chǎn)生的傾斜畸變，確保圖像的每一處都反映痕跡的真實(shí)形狀。

(6)自帶比例尺:徹底解決遺忘放置比例尺，或者放置的比例尺過于短小的問題，確保得到原始尺寸。

(7)高穩(wěn)定性:全封閉，無外界光干擾，無抖動(dòng)，不受人為因素干擾，精確獲取每一處痕跡。

2 實(shí)驗(yàn)部分

采用垂直反射拍照、掠入射光拍照和足跡掃描采集系統(tǒng)3種方法，針對(duì)上文提到的13種具體的客體，即①水磨石地板磚，黑白細(xì)密碎花圖案，光滑表面，灰塵足跡;②大理石地板磚，黑白云紋，光滑表面，灰塵足跡;③淺白底地板磚，黃色、褐色碎花，光滑表面，灰塵足跡;④白底地板革，彩色塊分布圖案，橘皮顆粒感表面，灰塵足跡;⑤木紋圖案地板革，磨砂顆粒感表面，灰塵足跡;⑥水磨石地板磚，黑、白、灰碎石花，部分碎石高亮反射，光滑表面，前半腳掌血漬足跡中后部灰塵足跡;⑦報(bào)紙彩印廣告版，內(nèi)容豐富的彩色圖案，灰塵足跡;⑧復(fù)合木地板，淺黃木質(zhì)原色，表面木紋略有凹凸，灰塵足跡;⑨軟木地板，深淺褐色木屑狀圖案，表面啞光有碎塊紋理，灰塵足跡;⑩瓷磚，不均勻褐色，小幅度的不規(guī)則凹凸表面，灰塵足跡;?瓷磚，不均勻淺桔黃色圖案，橘皮顆粒感表面;?瓷磚，啞光灰黑底，黑色亮光花紋，灰塵足跡;?瓷磚，灰綠色粗顆粒表面，灰塵足跡。試通過三種提取效果的比對(duì)，為疑難客體上平面足跡的提取找到提取效果更佳的方法，以達(dá)到理想的提取效果。

2.1 實(shí)驗(yàn)效果

(1)水磨石地面上灰塵加層足跡，采用垂直定向拍照，如圖2(a);利用掠入射光拍照，如圖2(b);采用現(xiàn)場足跡掃描系統(tǒng)光學(xué)掃描取得的圖像，如圖2(c)。

圖2

(2)黑白云紋，光滑表面大理石地板磚上灰塵加層足跡，采用垂直定向拍照，如圖3(a);利用掠入射光拍照，如圖3(b);采用現(xiàn)場足跡掃描系統(tǒng)光學(xué)掃描取得的圖像，如圖3(c)。

圖3

(3)黃色、褐色碎花，淺白底地板磚上灰塵加層足跡，采用垂直定向拍照，如圖4(a);利用掠入射光拍照，如圖4(b);采用現(xiàn)場足跡掃描系統(tǒng)光學(xué)掃描取得的圖像，如圖4(c)。

圖4

(4)彩色塊分布圖案白底地板革上灰塵加層足跡，采用垂直定向拍照，如圖5(a);利用掠入射光拍照，如圖5(b);采用現(xiàn)場足跡掃描系統(tǒng)光學(xué)掃描取得的圖像，如圖5(c)。

圖5

(5)磨砂顆粒感表面木紋圖案地板革上灰塵加層足跡，采用垂直定向拍照，如圖6(a);利用掠入射光拍照，如圖6(b);采用現(xiàn)場足跡掃描系統(tǒng)光學(xué)掃描取得的圖像，如圖6(c)。

(6)光滑表面，黑、白、灰碎石花，水磨石地板磚上灰塵加層足跡，采用垂直定向拍照，如圖7(a);利用掠入射光拍照，如圖7(b);采用現(xiàn)場足跡掃描系統(tǒng)光學(xué)掃描取得的圖像，如圖7(c)。

(7)內(nèi)容豐富的彩色圖案報(bào)紙彩印廣告版上灰塵加層足跡，采用垂直定向拍照，如圖8(a);利用掠入射光拍照，如圖8(b);采用現(xiàn)場足跡掃描系統(tǒng)光學(xué)掃描取得的圖像，如圖8(c)。

圖6

圖7

圖8

(8)表面木紋略有凹凸的淺黃木質(zhì)原色復(fù)合木地板上灰塵加層足跡，采用垂直定向拍照，如圖9(a);利用掠入射光拍照，如圖9(b);采用現(xiàn)場足跡掃描系統(tǒng)光學(xué)掃描取得的圖像，如圖9(c)。

圖9

(9)軟木地板，深淺褐色木屑狀圖案，表面啞光有碎塊紋理，表面木紋略有凹凸的淺黃木質(zhì)原色復(fù)合木地板上灰塵加層足跡，采用垂直定向拍照，如圖10(a);利用掠入射光拍照，如圖10(b);采用現(xiàn)場足跡掃描系統(tǒng)光學(xué)掃描取得的圖像，如圖10(c)。

圖10

(10)不均勻褐色，小幅度的不規(guī)則凹凸表面瓷磚上灰塵加層足跡，采用垂直定向拍照，如圖11(a);利用掠入射光拍照，如圖11(b);采用現(xiàn)場足跡掃描系統(tǒng)光學(xué)掃描取得的圖像，如圖11(c)。

(11)不均勻淺桔黃色圖案，橘皮顆粒感表面瓷磚上灰塵加層足跡，采用垂直定向拍照，如圖12(a);利用掠入射光拍照，如圖12(b);采用現(xiàn)場足跡掃描系統(tǒng)光學(xué)掃描取得的圖像，如圖12(c)。

(12)黑色亮光花，啞光灰黑底紋瓷磚上灰塵加層足跡，采用垂直定向拍照，如圖13(a);利用掠入射光拍照，如圖13(b);采用現(xiàn)場足跡掃描系統(tǒng)光學(xué)掃描取得的圖像，如圖13(c)。

圖11

圖12

圖13

(13)灰綠色粗顆粒表面瓷磚上灰塵加層足跡，采用垂直定向拍照，如圖14(a);利用掠入射光拍照，如圖14(b);采用現(xiàn)場足跡掃描系統(tǒng)光學(xué)掃描取得的圖像，如圖14(c)。

圖14

3 結(jié)果及討論

針對(duì)上述4類13種疑難客體，采用垂直定向反射照相方法，無法提取足跡;掠入射法對(duì)于光滑客體上的足跡會(huì)有一定的效果，但不夠明顯;現(xiàn)場足跡掃描方法采用不同的配光及采集方法，對(duì)于麻面、復(fù)雜背景、色差較弱的灰塵足跡具有較好的效果。

4 結(jié)論

本文通過對(duì)傳統(tǒng)照相方法與現(xiàn)場足跡掃描采集系統(tǒng)方法對(duì)4類13種疑難客體上平面足跡的提取效果進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)照相方法雖然有快速成像、無損的優(yōu)勢，但也有其固有的缺陷，不能很好地顯現(xiàn)和提取疑難客體上的平面足跡，而平面足跡掃描對(duì)此類疑難客體上平面足跡有較好的提取效果，特征反映明顯，并且是無損提取，可為之后的檢驗(yàn)、鑒定提供良好的基礎(chǔ)和條件，為偵查提供線索，為起訴和審判提供證據(jù)。

［1］劉健康.足跡圖像處理方法研究［D］.大連:大連海事大學(xué)，2006.

［2］戴忠強(qiáng)，許明銘.淺談定向反射照明技術(shù)及其應(yīng)用［J］.新疆警官高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2007，27(4).

［3］袁燕誼.指印拍照中消除背景干擾的方法探析［J］.四川警官高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2005，17(3).