运用光谱成像发现深色纺织物上潜血足迹

运用光谱成像发现深色纺织物上潜血足迹2009年第5期第l9卷总第83期铁道警官高等专科学校学报JournalofRailwayPoliceColleze2009No.5V01.19Serial83运用光谱成像发现深色纺织物上潜血足迹陈政,刘田(中国人民公安大学,北京100038)摘要:实验目的:研究运用光谱成像技术发现和加强深色纺织物上潜血足迹的可行性和方法.方法:比较不同颜色和种类纺织物上血痕迹的光谱成像效果.结果:从载玻片的血迹样本上可获取与纺织物上的血足迹相似的光谱.结论:光谱成像技术可以用于发现深色纺织物上的潜血足迹关键词:光谱成像;潜血足迹;纺织物;载玻片;光谱中图分类号:D918文献标识码:B文章编号:10093192(2009)05011303引言血足迹是犯罪现场重要的物证之一,可以为法医提供DNA检材,一般可以用眼睛直接看到,但血液数量较少或背景表面色调较深时,血足迹与背景反差微弱,其形态特征反映不清楚,尤其是深色的纺织物,具有很强的渗透性,较难发现,有必要对发现和显现深色纺织物上的血足迹进行研究.光谱成像(SpectralImaging)是通过成像光谱仪记录被检验物体在一定光谱范围内密集均匀分布的多个窄波段单色光的反射光亮度分布或荧光亮度分布,形成由许多单色光影像构成的光谱影像集.光谱成像记录的光谱影像集包含了检材物体在多幅等间隔波长位置的窄波段单色光亮度分布影像,因此这种成像技术也被称为多光谱成像或超光谱成像J.光谱影像上任意一个像点在各个单色影像中的亮度变化,就是这个像点位置物质的光谱.为配合成像光谱仪的使用,CRI目前共开发了两种分析方法:分类方法(classify)和去混合方法(unmix).这两种方法都是以CCD照相机所采集的光谱影像集为分析对象,基于光谱影像集合成后得到的伪彩色图像(与数码照相机记录影像效果相同),根据各个像点在不同波长上亮度值的不同进行分析.对于深色纺织物上的血足迹,光谱成像仪可以根据背景物质与血痕迹物质成分的不同,而将其赋予不同的反差大的颜色,从而将血足迹显现出来.作为光学方法,其优点是不会破坏检材.一,实验方法和内容(一)实验器材成像光谱仪型号:美国CambridgeResearch&Instrumentation,Inc.(CRi)的NuanceMuhispec.tralImagingSystem.其液晶可调波长滤光镜波段范围是420nm720nm,所提供的单色波段波长带宽为10nm,最小间隔波长为1nm,最大间隔波长300nm,配套的镜头最大拍摄范围是8cm10.6cm.图像分析软件具备两种分析方法:分类方法(classify)和去混合方法(unmix).(二)血足迹检材的制作实验所采用的纺织物是化纤,棉布,呢绒,丝绸等四种常见的服装面料,其颜色有3种,即深蓝色,深红色,深黑色,均是对血痕迹显现干扰最大的颜色.把浸有血液的脱脂棉按压在鞋上,顺着鞋子的纹线,均匀地将血涂在鞋底上,然后用沾有血液的鞋连续5次踩在深色布料上.收稿日期:20090603作者简介:陈政,男,湖北裹樊人,中国人民公安大学2007级诉讼法专业刑事图像技术方向硕士研究生;刘田,男,河南新乡人,中国人民公安大学2007级诉讼法专业痕迹检验技术方向硕士研究生.?113?陈政等:运用光谱成像发现深色缝鲞垒墨(三)操作方法1.采用与血足迹检材不同人的血,用滴管将血滴在一个载玻片上,使血聚在一起,形成浓血滴.对准两个载玻片的间隙,把滴管里的血渗入间隙里面,再轻压两个载玻片,使单位面积上的血量尽量少些,保证光能透过血,与两个载玻片下面的纺织物形成混合影像.(如图1)图12.把滴有血液的载玻片放于布料上待检验部分的附近,对可能有血痕迹的区域进行图像采集,形成光谱影像集.3.在光谱影像集窗口内,根据光谱的不同,选取纯血,血痕迹,纤维的像点,并分别给其定义不同的颜色.纯血的光谱从载玻片上的浓血滴提取.在纺织物上寻找与血痕迹的光谱明显不同的位置,并在该位置提取光谱,以此作为背景物质.血痕迹的光谱,从载玻片上浅血和纤维的混合影像上选取.4.运用软件的分类和去混合功能,将血痕迹与纺织物区分开,从而发现和显现血足迹.二,结果与讨论A.光谱成像前B.光谱成像后图3蓝色化纤上的潜血足迹?1l4?一一A.光谱成像前B.光谱成像后图4红色化纤上的潜血足迹根据实验结果分析可得到如下结论:1.相同踩踏次序的血足迹,肉眼观察下,前几个血足迹的清晰程度(由清晰到模糊):棉布>呢绒>丝绸>化纤.后几个血足迹的清晰程度(由清晰到模糊):化纤>丝绸>棉布>呢绒.纺织物对血的吸收程度,血在纺织物上的渗透程度都影响血足迹的清晰程度.表面粗糙,吸收性强的纺织物单次吸收的血量大,随着鞋在布上踩踏的次数增多,鞋底上血量减少越快.2.光谱成像对血足迹的加强效果(由强到弱):化纤>丝绸>棉布>呢绒.对血足迹进行光谱成像处理,虽然也受血痕迹的上血量的影响,但是主要还是受血痕迹与纺织物的光谱曲线的相似程度影响较大.3.纺织物的颜色对血足迹的干扰很大,肉眼观察下,血足迹的清晰程度:深蓝色布料>深黑色布料>深红色布料.光谱成像处理的效果主要受物质成分的影响比较大,而受物质颜色的影响较小.(二)统计结果通过实验观察光谱成像对深色纺织物上血足迹的加强效果,总结出以下表格.黑色深蓝色深红色化纤棉布丝绸呢绒化纤棉布丝绸呢绒化纤棉布丝绸呢绒第一个333333333222血足迹第二个322323233222血足迹第三个211222】22l11血足迹第四个2l1l211121血足迹第五个111l11血足迹注:一无法显现,1可以显出部分血迹,但不具有鉴定价值,2可以显出大部分血迹,且具有鉴定价值,3显现效果清晰.堕釜垄旦堡盛堡垒鋈鱼堑鲞垒(三)两种寻找血痕迹方法的比较由图5分析可知,虽然由于载玻片上的浅血和因为直接在化纤上发现血痕迹线难度较大,一纤维中间隔了层载玻片,载玻片物质成分的干扰使般只能对第一只血足迹用传统方法处理.以对黑色得血痕迹的光谱与载玻片上浅血和纤维混合影像的化纤上第一只潜血足迹为例,处理效果见图5:光谱不完全相同,但是两者的光谱很相似,两种发现血痕迹的方法都能将血足迹的图像清晰地显现出来,光谱成像处理得出的血痕迹图像几乎完全相同.所以从载波片上获取与血痕迹的光谱相似的浅血和纤维混合影像的光谱,可以用来发现和显现血足迹.AaBb图5参考文献:A是纺织物上的血痕迹的光谱(横坐标是反射光线波长,纵坐标是其对应的亮度值,下同),B是载玻片上浅血和纤维混合影像的光谱,a是其相应的去混合光谱成像效果,b是其相应的去混合光谱成像效果.滴在载玻片上的血,浓度较大,不透明,可以以此提取纯血的光谱特征曲线.由于渗人两个载玻片的间隙问的血液血量少,这部分血是透明的,可以与两个载玻片下面的纺织物形成混合的光谱特征曲线,其光谱特征曲线与血痕迹的光谱特征曲线近似.1w.L_w0lfe.IntroductiontoImagingSpectrometersM.BellinghamWashingtonUSA.:SPIEOP1rICALENGINEE.INGPRESS.1997.235.2黄威,王桂强.光谱成像在物证检验中的初步实验研究J.刑事技术,2006,(2).3张建崇等.利用光谱成像仪提取各种黑色客体的血指印c.刑事科学技术研究论丛(第1卷),2006,212215.责任编辑:马克ToFindtheBloodFootprintonDarkFabricwithSpectralImagingChenZheng&LiuTian(ChinesePeopleSPublicSecurityUniversity,Beifing100038,China)Abstract:Experimentobjective:tostudythefeasibilityandthewayoffindingandenforcingthebloodfootprintondarkfabric.Experimentalmethod:tocomparethespectralimagingresultsofthebloodstainsonthefabricofvariouscolorsandtypes.Experimentresult:theimagingsimilartothebloodfootprintonthefabriccanbegotfromthebloodsampleonslides.Conclusion:thetechniqueofspectralimagingcanbeusedinfindingthebloodfootprintondarkfabric.Keywords:spectralimaging;bloodfootprint;fabric;slide;spectrum?115?