采用數碼照相機提取紙張和地磚表面灰塵足跡

吳家聰，楊玉柱

（中國人民公安大學 北京 102623）

利用數碼照相機進行分色照相是一種非常有效的光學無損檢驗方法。分色照相的方法主要有三種：用濾光鏡進行分色照相，用多波段光源進行分色照相，用激光器進行分色照相。在現場勘查中，有時需要對不同顏色光滑紙張表面和不同顏色地板磚表面遺留的灰塵足跡進行提取拍照，采用掠入射照明技術和分色照相相結合提取效果較好。本文以常見顏色紙張和彩色地板磚表面遺留的灰塵足跡為研究對象，利用單反數碼照相機“白平衡-選擇色溫”模式改變色溫值，探究灰塵足跡的顯現效果，為公安實踐提供參考。

一、實驗原理

數碼攝影中，“白平衡”是指無論環境光線如何，讓數碼相機默認“白色”，就是讓他能認出白色，而平衡其他顏色在有色光線下的色調。顏色實質上就是對光線的解釋，在正常光線下看起來是白顏色的東西在較暗的光線下看起來可能就不是白色，還有熒光燈下的“白”也是“非白”。對于這一切如果能調整白平衡，則在所得到的照片中就能正確地以“白”為基色來還原其他顏色?，F在大多數的數碼照相機均提供白平衡調節功能。一般白平衡有多種模式，適應不同的場景拍攝，如：自動白平衡、白熾燈白平衡、熒光燈白平衡、晴天白平衡、閃光燈白平衡、陰天白平衡和選擇色溫等模式。

單反數碼照相機內有三個CCD感光元件，分別感受藍色、綠色、紅色的光線，在沒有進行人工設置的情況下這三個感光電路電子放大比例是相同的，為1∶1∶1的關系，白平衡的調整就是根據被調校的景物改變了這種比例關系。比如，被調校景物的藍色光、綠色光、紅色光的比例關系是2∶1∶1（藍光比例多，色溫偏高），那么白平衡調整后的比例關系為1∶2∶2，調整后的電路放大比例中明顯藍光的比例減少，增加了綠光和紅光的比例，這樣被調校景物通過白平衡調整后所拍攝的影像，藍、綠、紅的比例才會相同。也就是說如果被調校的白色偏一點藍，那么白平衡調整就改變正常的比例關系：減弱藍的比例，同時增加綠、紅的比例。這樣，所成的影像仍然是白色。

單反數碼照相機可以人為調節不同的白平衡模式改變色溫值，當調整數碼相機的“白平衡-選擇色溫”模式，所選擇的色溫值低于拍照環境的色溫值時，拍出來的照片偏藍、偏冷色調；當調整數碼相機的“白平衡-選擇色溫”模式，所選擇的色溫值高于拍照環境的色溫值時，則拍出來的照片偏暖色、偏黃色。根據不同的痕跡物證的顯現要求，調整“白平衡-選擇色溫”模式，從而達到最佳的拍攝提取效果。

二、實驗部分

（一）實驗設備

尼康D7000數碼照相機，足跡勘查燈，手持十三波段多波段光源，翻拍架，紅色、藍色、綠色、紫色、橘黃色、品紅色等6種顏色的彩色紙張，紅色、藍色、綠色、黃色、橘黃色等5種顏色的光滑地板磚。

（二）樣本制作

選用紅色、藍色、綠色、紫色、橘黃色、品紅色等6種顏色光滑紙張，在每種顏色的紙張上踩踏一枚灰塵足跡，并放置直角比例尺；選用紅色、藍色、綠色、黃色、橘黃色等5種顏色的地板磚，在每種顏色的地板磚上踩踏一枚灰塵足跡，并放置直角比例尺。

（三）實驗方法

在暗室內，將數碼照相機固定在翻拍架上，相機鏡頭光軸要垂直于載物臺平面，在翻拍架載物臺平面上放置樣本。在整個實驗過程中，數碼相機的測光模式選擇在平均測光，曝光補償選擇為0，感光度ISO選擇為200，曝光量參數組合確定后不再變動。1.使用足跡勘查燈作光源采用掠入射照明技術進行拍照。拍照時調節數碼照相機的“白平衡-選擇色溫”模式，改變色溫值，選用2500K、3000K、4200K、5000K、6000K、6500K和10000K依次對6種顏色的光滑紙張樣本和5種顏色地板磚樣本上遺留的灰塵足跡進行拍攝，對所有照片進行觀察、對比，挑選出影像效果最佳、表現足跡特征較好的照片進行分析總結。2.使用手持十三波段多波段光源作光源采用掠入射照明技術進行拍照。拍照時調節多波段光源的波段，使用530nm、555nm、570nm和590nm依次對6種顏色的光滑紙張樣本和5種顏色地板磚樣本上遺留的灰塵足跡進行拍攝，對所有照片進行觀察、對比，挑選出影像效果最佳、表現足跡特征較好的照片進行分析總結。

三、實驗結果分析與討論

（一）6種不同顏色光滑紙張表面遺留灰塵足跡實驗結果分析

1.調節數碼照相機的“白平衡-選擇色溫”改變色溫值的結果分析。調節數碼照相機的“白平衡-選擇色溫”模式，改變色溫值對6種不同顏色光滑紙張表面遺留的灰塵足跡拍照結果統計如表1所示。對于紅色紙張，當色溫值調到2500K時，灰塵足跡影像效果最好（如圖1-B所示），當色溫值調整到3000K時，灰塵足跡影像效果一般，調節到其他幾種色溫值時，灰塵足跡影像效果較差；對于藍色紙張，當色溫值調到10000K時，灰塵足跡影像效果最好（如圖2-B所示），當色溫值調到2500K、3000K和6500K時，灰塵足跡影像效果一般，調節到其他幾種色溫值時，灰塵足跡影像效果較差；對于綠色紙張，當色溫值調到10000K時，灰塵足跡影像效果最好（如圖3-B所示），當色溫值調到2500K和3000K時，灰塵足跡影像效果一般，調節到其他幾種色溫值時，足跡影像效果較差；對于紫色紙張，當色溫值調到3000K時，灰塵足跡影像效果最好（如圖4-B所示），當色溫值調到2500K時，灰塵足跡影像效果一般，調節到其他幾種色溫值時，灰塵足跡影像效果較差；對于橘黃色紙張，當色溫值調到2500K時，灰塵足跡影像效果最好（如圖5-B所示），當色溫值調到3000K和4200K時，灰塵足跡影像效果一般，調節到其他幾種色溫值時，灰塵足跡影像效果較差；對于品紅色紙張，當色溫值調到2500K時，灰塵足跡影像效果最好（如圖6-B所示），當色溫值調到3000K時，灰塵足跡影像效果一般，調節到其他幾種色溫值時，灰塵足跡影像效果較差。

表1 改變色溫值6種不同顏色光滑紙張表面遺留灰塵足跡實驗效果

2.改變多波段光源波段的結果分析。改變多波段光源的波段對6種不同顏色光滑紙張表面遺留的灰塵足跡拍照結果統計如表2所示。對于紅色紙張，當選擇570nm時，灰塵足跡影像效果最好（如圖1-C所示），當選擇590nm時，灰塵足跡影像效果一般，選擇其他波段時，灰塵足跡影像效果較差；對于藍色紙張，當選擇570nm時，灰塵足跡影像效果最好（如圖2-C所示），當選擇590nm時，灰塵足跡影像效果一般，選擇其他波段時，灰塵足跡影像效果較差；對于綠色紙張，當選擇570nm時，灰塵足跡影像效果最好（如圖3-C所示），當選擇590nm時，灰塵足跡影像效果一般，選擇其他波段時，灰塵足跡影像效果較差；對于紫色紙張，當選擇530nm時，灰塵足跡影像效果最好（如圖4-C所示），選擇其他波段時，灰塵足跡影像效果較差；對于橘黃色紙張，當選擇555nm時，灰塵足跡影像效果最好（如圖5-C所示），當選擇570nm和590nm時，灰塵足跡影像效果一般，選擇其他波段時，灰塵足跡影像效果較差；對于品紅色紙張，當選擇555nm時，灰塵足跡影像效果最好（如圖6-C所示），當選擇570nm和590nm時，灰塵足跡影像效果一般，選擇其他波段時，灰塵足跡影像效果較差。

表2 改變多波段光源的波段6種不同顏色光滑紙張表面遺留灰塵足跡實驗效果

注:“-”表示足跡影像效果較差；“+”表示足跡影像效果一般；“++”表示足跡影像效果最好。

（二）5種不同顏色地板磚表面遺留灰塵足跡實驗結果分析

1.調節數碼照相機的“白平衡-選擇色溫”模式，改變色溫值的結果分析。調節數碼照相機的“白平衡-選擇色溫”模式，改變色溫值對5種不同顏色地板磚表面遺留的灰塵足跡拍照結果統計如表3所示。對于紅色地板磚表面遺留的灰塵足跡，當色溫值調到2500K時，灰塵足跡影像效果最好（如圖7-B所示），當色溫值調到3000K時，灰塵足跡影像效果一般，當色溫值調到其他值時，灰塵足跡效果較差；對于藍色地板磚表面遺留的灰塵足跡，當色溫值調到10000K時，灰塵足跡影像效果最好（如圖8-B所示），當色溫值調到2500K、3000K、6000K和6500K時，灰塵足跡影像效果一般，當色溫值調到其他值時，灰塵足跡效果較差；對于綠色地板磚表面遺留的灰塵足跡，當色溫值調到2500K時，灰塵足跡影像效果最好（如圖9-B所示），當色溫值調到3000K和10000K時，灰塵足跡影像效果一般，當色溫值調到其他值時，灰塵足跡效果較差；對于黃色地板磚表面遺留的灰塵足跡，當色溫值調到2500K時，灰塵足跡影像效果最好（如圖10-B所示），當色溫值調到3000K時，灰塵足跡影像效果一般，當色溫值調到其他值時，灰塵足跡效果較差；對于橘黃色地板磚表面遺留的灰塵足跡，當色溫值調到2500K時，灰塵足跡影像效果最好（如圖11-B所示），當色溫值調到3000K時，灰塵足跡影像效果一般，當色溫值調到其他值時，灰塵足跡效果較差。

表3 改變色溫值5種常見地板磚表面遺留灰塵足跡實驗效果

2.改變多波段光源波段的結果分析。改變多波段光源的波段對5種不同顏色地板磚表面遺留的灰塵足跡拍照結果統計如表4所示。對于紅色地板磚，當選擇570nm（如圖7-C所示）時，灰塵足跡影像效果最好，當選擇590nm時，灰塵足跡影像效果一般，選擇其他波段時，灰塵足跡影像效果較差；對于藍色地板磚，當選擇570nm（如圖8-C所示）時，灰塵足跡影像效果最好，當選擇590nm時，灰塵足跡影像效果一般，選擇其他波段時，灰塵足跡影像效果較差；對于綠色地板磚，當選擇590nm（如圖9-C所示）時，灰塵足跡影像效果最好，當選擇570nm時，灰塵足跡影像效果一般，選擇其他波段時，灰塵足跡影像效果較差；對于黃色地板磚，當選擇590nm（如圖10-C所示）時，灰塵足跡影像效果最好，當選擇570nm時，灰塵足跡影像效果一般，選擇其他波段時，灰塵足跡影像效果較差；對于橘黃色地板磚，當選擇530nm（如圖11-C所示）時，灰塵足跡影像效果最好，當選擇555nm時，灰塵足跡影像效果一般，選擇其他波段時，灰塵足跡影像效果較差。

表4 改變多波段光源的波段5種不同顏色地板磚表面遺留灰塵足跡實驗效果

圖1 紅色紙張表面遺留灰塵足跡拍照效果

圖2 藍色紙張表面遺留灰塵足跡拍照效果

圖3 綠色紙張表面遺留灰塵足跡拍照效果

圖4 紫色紙張表面遺留灰塵足跡拍照效果

圖5 橘黃色紙張表面遺留灰塵足跡拍照效果

圖6 品紅色紙張表面遺留灰塵足跡拍照效果

圖7 紅色地板磚表面遺留灰塵足跡拍照效果

圖8 藍色地板磚表面遺留灰塵足跡拍照效果

圖9 綠色地板磚表面遺留灰塵足跡拍照效果

圖10 黃色地板磚表面遺留灰塵足跡拍照效果

圖11 橘黃色地板磚表面遺留灰塵足跡

（三）討論

1.紅色紙張上的灰塵足跡，當色溫值選擇在2500K時，影像效果明顯好于自動白平衡效果，而且與使用570nm的多波段光源拍照達到同樣的影像效果；藍色紙張上的灰塵足跡，當色溫值選擇在10000K時，影像效果明顯好于自動白平衡效果，而且與使用570nm的多波段光源拍照達到同樣的影像效果；綠色紙張上的灰塵足跡，當色溫值選擇在10000K時，影像效果明顯好于自動白平衡效果，而且與使用570nm的多波段光源拍照達到同樣的影像效果；紫色紙張上的灰塵足跡，當色溫值選擇在3000K時，影像效果明顯好于自動白平衡效果和使用530nm的多波段光源拍照效果；橘黃色紙張上的灰塵足跡，當色溫值選擇在2500K時，影像效果明顯好于自動白平衡效果，而且與使用555nm的多波段光源拍照達到同樣的影像效果；品紅色紙張上的灰塵足跡，當色溫值選擇在2500K時，影像效果明顯好于自動白平衡效果和使用555nm的多波段光源拍照效果。

2.紅色地板磚上的灰塵足跡，當色溫值選擇在2500K時，影像效果明顯好于自動白平衡效果，而且與使用570nm的多波段光源拍照達到同樣的影像效果；藍色地板磚上的灰塵足跡，當色溫值選擇在10000K時，影像效果明顯好于自動白平衡效果，而且與使用570nm的多波段光源拍照達到同樣的影像效果；綠色地板磚上的灰塵足跡，當色溫值選擇在2500K時，影像效果明顯好于自動白平衡效果，而且與使用590nm的多波段光源拍照達到同樣的影像效果；黃色地板磚上的灰塵足跡，當色溫值選擇在2500K時，影像效果明顯好于自動白平衡效果，而且與使用590nm的多波段光源拍照達到同樣的影像效果；橘黃色地板磚上的灰塵足跡，當色溫值選擇在2500K時，影像效果明顯好于自動白平衡效果，而且與使用530nm的多波段光源拍照達到同樣的影像效果。

四、結論

對常見彩色紙張和彩色地板磚表面遺留灰塵足跡的提取，利用單反數碼照相機“白平衡-選擇色溫”模式改變色溫值，可以達到使用手持十三波段多波段光源拍照的同樣效果。紅色紙張表面遺留的灰塵足跡選擇色溫值為2500K，藍色紙張表面遺留的灰塵足跡選擇色溫值為10000K，綠色紙張表面遺留的灰塵足跡選擇色溫值為10000K，紫色紙張表面遺留的灰塵足跡選擇色溫值為3000K，橘黃色紙張表面遺留的灰塵足跡選擇色溫值為2500K，品紅色紙張表面遺留的灰塵足跡選擇色溫值為2500K時；紅色地板磚表面遺留的灰塵足跡選擇色溫值為2500K，藍色地板磚表面遺留的灰塵足跡選擇色溫值為10000K，黃色地板磚表面遺留的灰塵足跡選擇色溫值為2500K，黃色地板磚表面遺留的灰塵足跡選擇色溫值為2500K，橘黃色地板磚表面的灰塵足跡選擇色溫值為2500K。

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