塑料表面手印的紫外光譜特性研究

楊志超，何江濤，黃志堅

（1.浙江警察學院，浙江 杭州 310053；2.東陽市公安局，浙江 東陽 322100）

一、引言

紫外光譜成像技術是結合紫外光譜儀和圖像采集系統，通過成像光譜儀記錄被檢驗物，在紫外光譜范圍內(200～400 nm)密集均勻分布的多個波段單色光的反射光亮度分布，或熒光亮度分布，形成由許多單色光影像構成的紫外光譜影像集，并使用影像分析軟件將獲得的光譜影像集進行集成和優化處理，得到痕跡物質和背景物質能夠產生反射率差別的波段，實現手印的顯現。在辦案中常遇到對塑料表面的手印顯現，并發現傳統紫外照相只能進行254nm和365nm波段的拍照，這樣有的手印就無法被顯現出來。而紫外成像技術，能夠用多個紫外波段采集手印影像。對此，筆者作了系列實驗探研。

二、實驗

（一）實驗用品和儀器

實驗所用客體為聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺 (PA)、丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物（ABS）塑料。

實驗使用THEMIS紫外光譜成像系統，為紫外光譜儀和圖像采集連用的系統。其原理是通過色散棱鏡將復合光中的各單色光按照波長不同彼此分離，再通過高敏感CCD芯片將光信號轉換為電信號并分別成像的過程。所用紫外棱鏡分光光譜儀的波長范圍為100～560nm，光源為Newport公司Oriel氘燈。圖像采集系統為日本濱松電子（Hamamatsu）公司C8800系列CCD設備。通過HyperVisualGUI(圖形用戶界面)軟件包實現對紫外光譜成像系統的控制。

（二）手印樣本的制備與顯現

成年健康志愿者在塑料上按捺所需的脊線汗液（純汗液）手印、油汗混合手印和皮脂手印。采用紫外光譜成像系統，分別選擇乳突紋線物質和塑料背景為光譜取樣點，得到塑料的光譜曲線。

三、結果和討論

（一）手印的影像及其光譜曲線

獲得5種塑料表面不同類型手印的光譜影像和光譜曲線，由于篇幅所限，只展示270nm波段PA塑料表面的混合手印的影像（圖1）和PA塑料表面的混合手印的光譜曲線（圖2）。

圖1 混合手印影像樣本

圖2 混合手印光譜曲線

（二）不同類型手印顯現效果

在5種塑料類型與4種手印類型互相結合獲取紫外影像和紫外光譜曲線的實驗中，根據手印紋線顯現效果最佳的影像，以及紫外光譜曲線的特點，確定相對應的結果等級。塑料表面手印顯現效果如下表所示。

不同塑料表面手印顯現效果統計表

5種塑料表面上的汗液手印的顯現效果都不理想，可能是汗液蒸發后的殘余物質（無機鹽和部分氨基酸）量過少，不足以體現出其對紫外光的反射/吸收性質與瓷磚客體對紫外光的反射/吸收性質的差異，導致亮度反差不明顯，無法顯現出明顯的汗液手印形態；亦可能是實驗所用塑料表面較光滑，汗液手印中水分子之間的引力大于汗液與塑料表面的粘滯力，導致汗液手印形態被破壞，使汗液手印顯現效果不佳。混合手印和皮脂手印顯現效果較佳，是因其含有皮脂成分。皮脂主要為飽和的和不飽和的脂肪酸，還包括一些酯類和醇類，皮脂對紫外光的反射/吸收性質與塑料對紫外光的反射/吸收性質不同，從而使手印紋線與塑料以不同的亮度反映出來。且因混合手印和皮脂手印中的皮脂成分，增大了手印物質與塑料表面的粘滯力，致使手印的原始形態能夠保留下來。

（三）手印顯現效果最佳的波段區間

根據不同波段實際觀察到的手印影像，并結合紫外光譜曲線的特點，顯現效果為1級和2級的手印中，效果最佳的波段區間分別為200nm～250nm區間0%；250nm～300nm區間30%；300nm～350nm區間0%；350nm～400nm區間10%；400nm以上區間20%，如圖3所示。

圖3 不同波段的手印影像效果示意圖

在250nm～300nm區間有效顯現手印的概率最大，可能是手印物質能強吸收250nm～300nm的紫外線，而塑料的吸收能力弱于手印物質。另一方面，相同類型的手印按捺在不同的塑料表面，手印的紫外光譜曲線也不同，即手印的紫外光譜曲線會受塑料表面性質的影響。

四、結論

（一）實驗表明，油汗混合手印、皮脂手印的紫外光譜曲線雖然受到塑料性質的影響，但手印的紫外光譜曲線與塑料的紫外光譜曲線仍然不同，出現明顯的亮度差，因此，運用紫外光譜成像技術顯現塑料表面潛在手印的方法是可行的。實驗中，塑料表面手印顯現效果最佳的波段區間為250nm～300nm，在以后的工作中可以多加嘗試。但是，汗液手印在實驗中沒能得到理想效果。目前，紫外光譜成像技術的發展尚處于探索性階段，這次實驗活動，雖然提高了對紫外光譜成像的認識，但還需進一步研究。通過對手印形成物質的紫外光譜分析，結合光譜成像等技術，將給紫外照相技術帶來新的、更廣泛的應用領域

（二）因實驗儀器設備的原因，在每次實驗的影像集獲取之前，不能預先獲知鏡頭的取景范圍，而每次實驗的曝光時間又比較長（約30分鐘），如果當影像集獲取之后發現取景范圍不當或對焦不清，就只能重新實驗，浪費時間并降低實驗效率。因此，每次實驗之前應進行預曝光實驗，使用較短的曝光時間，快速獲得備檢物的影像，調整備檢物位置和對焦，保證正式曝光實驗得到的影像質量。

（三）曝光時間選擇不宜過長或過短。長時間曝光會導致影像的亮度模糊，紋線的清晰度會下降；曝光時間過短，又會導致曝光時間不足，影像的灰度層次無法展現。因此，在具體實踐中，曝光時間應控制在3000ms左右為宜，再根據具體的手印和塑料紫外反射/吸收情況作適度調節。

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