偏振光在光滑客體表面指紋提取的應用

薛 峰 朱 桑

上海市公安局浦東分局刑事科學技術研究所，上海 200125

在科技高速發展的今天，指紋作為傳統證據之一依然具有不可取代的地位。因此，對指印的提取依舊是現場勘查的重要任務之一。指紋在可見光下用肉眼一般很難發現，在可見光下光學提取頗有難度。而用普通物理、化學方法提取這些指印會破壞原有的物證且要保證一次性成功。偏振光照相技術的出現，突破了提取指紋必須破壞物證的瓶頸，推動刑事圖像技術走向成熟學科之路。

一、偏振光照相技術原理

偏振光照相技術是指在自然光照射下，客體表面和指紋介質對反射光可能會出現不同的偏振性質。偏振鏡是人為的產生特定方向偏振光的有效工具，它可以讓與其偏振方向平行的振動光波通過，同時，能使其它方向的振動光波受到不同程度的減弱。通常在光源上加偏振鏡，同時在照相機鏡頭前放置偏振鏡，前者稱為“起偏鏡”，后者稱為“檢偏鏡”。光源射出的偏振光照明被拍客體，客體上的痕跡(灰塵等)對偏振光有退偏振作用，其反射光為非偏振光，進入鏡頭成像。客體的反射光通常是偏振光，可以用檢偏鏡消除掉，客體不同會呈現出不同的偏振狀態，通過調整光照的方向與角度或檢偏鏡的偏光軸方向，調整檢材上物質的相對亮度。因此，可以消除或減弱干擾細節，加強痕跡反差。

二、實驗設計

(一)實驗設計

使用偏振光照相法分別對在不同光滑客體上遺留的汗潛指紋、油脂指紋、灰塵指紋進行光學檢驗。通過反復實驗，并對數據的分析，對偏振光照相法對各類光滑客體各類指紋的顯現效果進行對比。總結出常見光滑客體上各類指紋的顯現效果比較表，并為檢驗人員尋找各類光滑客體上各類指紋最適合的方法。

(二)實驗樣本的制作

將所準備的光滑客體分為兩類：一類是光澤度高的光滑客體，包括鏡子、手機屏幕貼紙、光盤；另一類是光澤度不高的光滑客體，包括白瓷磚、金屬盒油漆表面、搪瓷。并在這些客體上分別貼上比例尺，并在比例尺的左邊捺印汗潛、油脂、灰塵指印。

(三)實驗器材和設備

1.數碼照相機

生產于日本的尼康(Nikon)牌D800型全畫幅單鏡頭反光數碼照相機，其有效像素為3630萬像素，并配備105mm定焦鏡頭。

2.偏振鏡

兩片生產于日本的SUNPAK牌直徑為65mm的偏振鏡。

3.其他

實驗中還需要使用到翻拍架、可調聚光度的電筒。

圖1 偏振光照相法對常見光滑客體上潛在指紋的顯現效果圖

三、實驗研究方法

將相機固定在翻拍架上，同時將其調至手動M檔。將檢材置于鏡頭正下方，適當地調節相機的高度，并調焦至比例尺清晰為止。相機的位置最好是將指紋完整地呈現在取景范圍內的高度。在鏡頭和光源前分別固定上偏光鏡，鏡頭前的起檢偏作用，光源前的起起偏作用。此時運用配光技術，調節光源的照射角度，出現指紋時，分別旋轉兩片偏光鏡，在旋轉時，紋線和背景的亮度差呈周期性變化，因此旋轉直至對比最為明顯的時候按下快門。記錄下拍攝數據并選擇效果好的照片。

在拍照時要注意，由于偏光鏡的使用，導致取景范圍內整個畫面比較暗，因此要進行適當的曝光補償，不斷改變曝光時間進行系列曝光，直至效果最佳。在運用配光技術時，應不斷改變光源的照射角度和方向，選

擇紋線背景反差最明顯的角度和方向對該檢材進行拍照。在旋轉完兩片偏光鏡之后就不能隨便改變光源的位置，這樣才能保證拍照的效果最佳。要保證實驗是在暗室中進行的，否則雜光會影響拍攝效果。

四、實驗結果與分析

(一)偏振光照相對常見光滑客體上潛在指紋的顯現效果圖

本實驗在光圈系數為5.6下進行系列曝光，曝光時間為1/800s-1/2s。

(二)實驗結果總結

實驗表明，利用偏振光照相技術拍得的圖片是深色背景淺色紋線。如圖1所示，偏振光照相能通過適當選擇照相光的偏振性質、照明角度和檢偏鏡的光軸方向，消除或者減弱細節干擾，加大痕跡與背景的反差。然而，油漆表面上的紋線與背景的反差不明顯，其干擾背景也未能消除掉。可能是因為油漆表面雖然光滑，但是其反射能力不強，導致背景反射光和指紋物質反射光呈現相似的偏振狀態，所以不能更好地增加指紋與紋線之間的亮度反差。

五、實驗結論

偏振光照相法經過對實驗結果的分析得出以下結論：常見光滑客體上各類指紋的顯現效果比較，如表1：(+表示效果一般，+ + +表示效果較好，+ + + + +表示效果很好)

表1 常見光滑客體上各類指紋的顯現比較表

對光澤度高的光滑客體上的汗潛指紋、油脂指紋、灰塵指紋的顯現，偏振光照相都能有很好的效果。對光澤度不高的光滑客體上的汗潛指紋偏振光照相也是可行的；灰塵指紋最適合用偏振光照相。

[ 參 考 文 獻 ]

[1]高樹輝，王梅.數碼偏振光照相提取光滑表面上潛在痕跡的方法.中國人民公安大學學報(自然科學版)，2011(4).

[2]高樹輝，陳龍，王磊.畫報表面潛在指紋的光學顯現.中國人民公安大學學報(自然科學版)，2012(2).