全光谱反射照相法在潜在指纹无损显现中的应用

张 铭徐 峰何慈光

(1 上海市公安局刑事科学技术管理中心 上海 200083；2 上海市公安局松江分局刑事科学技术研究所 上海 201600；3 上海市公安局宝山分局刑事科学技术研究所 上海 201900)

全光谱反射照相法在潜在指纹无损显现中的应用

张 铭1徐 峰2何慈光3

(1 上海市公安局刑事科学技术管理中心 上海 200083；2 上海市公安局松江分局刑事科学技术研究所 上海 201600；3 上海市公安局宝山分局刑事科学技术研究所 上海 201900)

在简要叙述利用全光谱反射照相法提取案件现场潜在指纹的基础上，深入研究短波紫外反射照相在金属、彩色画报等非渗透性客体表面的潜在指纹光学显现的原理和方法；短波紫外反射照相在牛皮纸信封、纸币等渗透性客体表面的潜在指纹光学显现的原理和方法。此外，为了弥补紫外反射照相在渗透性客体表面的潜在指纹显现方面的不足，提出运用远红外线照相方法，增强牛皮纸信封、纸币等渗透性客体表面的潜在指纹的显现效果。

全光谱照相 激光光致发光 非渗透性客体 渗透性客体 潜在指纹

1 引言

在案件现场勘查实践中，特别是室内案件现场勘查，作为房门的开闭机构，金属门把手经常会遗留下犯罪嫌疑人的指纹信息；彩色画报也时常散落在房间的各个角落，同样极易保留下犯罪嫌疑人的指纹信息。对于这些指纹客体，常规的显现和提取方法包括采用物理粉末刷显，或采用化学试剂熏显等，这样虽然能够获得可见的指纹信息，但是由于要对客体进行技术处理，已不能适应当前公安部提出的无损显现和提取现场痕迹物证的趋势。此外，在刷显、熏显时，粉末的微粒、熏显的化学试剂极易对技术人员的呼吸系统产生影响，从而对技术人员的身体健康造成危害。有时，在光滑的渗透性客体表面（如牛皮纸信封、纸币等）也会遗留潜在的指纹信息，但是这些信息无法直接通过肉眼观察到，经常有此类物证被忽视、放弃等情况的发生。笔者将以金属门把手、彩色画报上的各类潜在指纹为实验样本，运用全光谱照相系统的短波紫外反射照相技术对上述物证客体上的潜在指纹进行无损显现；运用远红外线无损显现系统，对牛皮纸信封、纸币上的潜在指纹信息进行无损显现，为此类痕迹物证的显现和提取工作总结经验，以期推广应用。

2 实验原理

2.1 紫外反射照相原理

紫外线照相是利用紫外敏感材料记录被摄物体反射的紫外线分布的摄影技术，也称为紫外反射照相。有些对可见光区域内的光线反射能力相近的物质，其中一部分可能在紫外区域强烈吸收紫外线，而另一部分吸收率变化相对不大，于是紫外反射照相可以使这些物质形成较大的亮度反差。在物证检验摄影中，利用痕迹物质和背景物质在紫外区域具有不同的反射特性和吸收特性，使它们在感光材料上形成较大的亮度反差，从而有效地获得清晰的痕迹图像。

结合紫外反射照相原理，使用短波紫外光源照射客体表面，通过客体表面与汗液、油脂等物质在短波紫外线照射下反射效果的不同，加大指纹与背景之间的亮度反差，实现潜在指纹的无损光学显现，最后利用能够接收短波紫外线的全光谱数码相机进行拍摄提取，如图1所示。

图1 利用全光谱数码相机提取潜在指纹原理图

2.2 激光光致发光照相原理

激光光致发光照相是使用激光作为激发光源，利用激光的亮度高和单色性好等特性诱导客体发光，并对发光的客体进行固定的摄影技术。痕迹物证中存在的多种化合物可以吸收可见光和近紫外线，然而由于这些化合物含量极其微少，吸收和散射效应一般不明显，此外，某些痕迹物证在激光照射下，不能产生荧光，或者荧光微弱难以直接进行荧光摄影，因而需要对痕迹物证进行物理或化学方法的预处理，而后使用激光激发，此时将会产生较强的荧光，这类荧光称为二次荧光。对这些二次荧光影像进行记录的摄影方法，则称为激光二次荧光摄影。

人体分泌的汗液滞留于非渗透性或渗透性纸张上时，都会形成一定形态的汗液痕迹。因为由植物纤维生产的纸张在纤维之间存在着大量的毛细孔洞，而且构成纤维的纤维素、半纤维素含有大量的亲水的羟基，所以极易吸收水和其他液体，为此从渗透性纸张中提取包括指纹、掌纹等汗液痕迹的难度较大。然而借助远红外线指纹无损显现仪，在保持渗透性纸张完整性的基础上，很好地将渗透在纸张中的汗液物质通过晶体小颗粒的形式从纤维间隙中呈现出来，同时使用波长为445nm，功率为10W的激光激发颗粒形式的人体分泌物，搭配535nm接收滤色镜，可以清晰地观察到痕迹信息，最后使用单反数码相机配合滤色镜拍摄固定，在获得痕迹图像的同时确保了检验客体的无损性。图2所示为在激光照射下汗液物质的基态和激发态的跃迁过程。

图2 汗液物质的基态和激发态的跃迁

3 实验结果与分析

3.1 实验器材

（1）全波段数码照相系统。

（2）远红外线指纹无损显现系统。

（3）比例尺若干。

（4）手套。

（5）护目镜。

3.2 实验检材

（1）带有汗液指纹、油脂指纹的金属门把手、金属铝板、彩色画报等非渗透性客体。

（2）带有汗液指纹、油脂指纹的牛皮纸信封、人民币等渗透性客体。

3.3 实验内容

3.3.1 非渗透性客体上的潜在指纹显现

使用上海市公安局现场物证检验重点实验室的全波段数码照相系统，选择254nm短波紫外光源作为照明光源，在暗视场条件下，采取均匀照明方式进行配光，准确调焦后分别对带有汗液指纹、油脂指纹的金属门把手、金属铝板、彩色画报等客体进行拍摄。拍摄时在检材客体上方辅以吹气法，并使用包围曝光方法，直至显示器中出现反差适中的指纹图像，采集指纹图像并予以保存。对提取结果进行全面统计与测评，并记录拍摄条件。

3.3.2 渗透性客体上的潜在指纹显现

使用远红外线指纹显现系统，对检材客体进行无损处理，温度设定为18摄氏度，时间为5分钟。使用波长为445nm，输出功率为10W的激光，对处理后的客体进行照射，采用535nm滤色片进行观察，并利用单反数码相机对观察到的指纹信息进行采集并保存。对提取结果进行全面统计与测评，并记录拍摄条件。

3.4 实验结果

3.4.1 金属表面上的指纹图像

金属表面上的指纹反差效果好，指纹对短波紫外线的反射能力低于金属表面，所以指纹在金属表面上呈现灰底黑色纹线痕迹。金属门把手上的汗液指纹图像如图3所示，金属铝板上的油脂指纹图像如图4所示。

图3 金属门把手上的指纹图像

图4 金属铝板上的指纹图像

3.4.2 彩色画报上的指纹图像

彩色画报表面的透明塑料薄膜对短波紫外线强烈吸收，而汗液指纹对短波紫外线呈现漫反射形式。所以指纹对短波紫外线的反射比塑料薄膜对短波紫外线的反射强度要弱一些，指纹在塑料薄膜表面上呈现白底黑色纹线痕迹，并能有效地去除背景图案，如图5所示。

3.4.3 纸质表面上的指纹图像

牛皮纸信封、人民币等均为渗透性纸质客体。使用远红外线发生仪，分别将牛皮纸信封上、人民币上残留的指纹汗液结晶在纸质表面，然后使用波长为445nm，功率为10W的激光对汗液晶体颗粒进行激发，采用535nm接收滤色镜观察激发荧光，并利用单反数码相机记录指纹图像。牛皮纸信封上的汗液指纹图像如图6所示，人民币上的汗液指纹图像如图7所示。

3.5 实验分析与结论

由于金属门把手、大理石地面等结构表面对短波紫外线的反射能力与汗液、油脂的反射能力差异明显，因此极易获得清晰的指纹图像，并可通过感应全光谱相机无损拍摄提取。

图5 彩色画报上的指纹图像

图6 牛皮纸信封上的指纹图像

图7 人民币上的指纹图像

图8 在信封上提取的可疑指纹

彩色画报表面均有一层透明的塑料薄膜，而短波紫外线无法透射这些塑料薄膜。短波紫外光线照射在薄膜表面，通过薄膜表面对短波紫外线的反射能力与汗液对短波紫外线的反射能力的差异，显现出指纹痕迹，并通过全波段数码照相系统接收。因为短波紫外线无法透射塑料薄膜，所以在表面留下的反射图像均为背景纯净的画面，不受背景图案的干扰。

渗透性客体表面潜在指纹的无损显现和提取是一个全新的研究课题。基于理论分析，我们运用远红外线发生仪，对检材客体进行均匀、可控、安全的温度调节，使渗透到客体中的痕迹物质结晶在客体表面上，大约3～5分钟即可完成结晶过程，由此获得激光二次荧光摄影的物质条件。在波长为445nm的激光激发下，检材客体将发出波长为535nm的荧光，再通过535nm接收滤色片，即可清晰地观察到潜在指纹的图像信息。

4 案例资料

2012年8月，上海市公安局浦东分局接报一宗敲诈勒索案，犯罪嫌疑人使用信封将敲诈信件放在信箱中。通过查询视频监控录像，办案人员未能发现可疑人员的投递信息，只搜集到一封拆开的信封和信件。办案人员将现场物证送至上海市公安局刑事科学技术管理中心，管理中心的技术人员根据激光光致发光原理，使用远红外线无损显现系统，对物证客体进行技术处理，而后采用激光二次荧光摄影技术，在信封上成功地提取一枚可疑指纹，如图8所示。痕迹物证的提取为侦查破案提供了有力的依据。

1.师康，杨玉柱.短波紫外反射照相技术显现垃圾袋表面血潜指纹[J].中国人民公安大学学报（自然科学版），2010，（1）

2.高树辉.数码短波紫外方法提取密度板材表面五类潜在指纹的研究[J].中国人民公安大学学报（自然科学版），2009，（4）

3.张圣云，张利江，孙仲玖.全波段CCD在紫外反射照相中的应用[J].刑事技术，2008，（1）

4.梁家奎，许小京.应用全波段CCD拍摄紫外光下金属类表面上汗液指纹的研究[J].中国人民公安大学学报（自然科学版），2009，（3）