汽车油漆光谱特性的应用*

郑　颖　郑显锋　魏　朗

(1.西安航空学院，西安 710077； 2.西安航天计量测试研究所，西安 710100；3.长安大学汽车学院，西安 710064)

0　引言

交通肇事逃逸案件的特殊性在于通常情况下没有现场的目击证人。所以，此类案件在侦破过程中是比较困难的，而对于肇事案件的参与者—汽车而言，其表面90％以上为油漆层，在交通事故发生过程中，车辆与车辆之间以及车辆与行人之间，在其碰撞或者摩擦的现场必然会留下油漆痕迹物证[1]，主要以油漆碎片、漆状附着物即油漆划痕等形式存在。近年来在肇事逃逸案件中汽车油漆所起的作用越来越受到大家的关注[2]。

交通肇事逃逸案件现场采集到的油漆痕迹物证[3-4]，仅仅通过颜色和层数这些基本的信息对找到嫌疑汽车的作用是微乎其微的。所以就需要通过微观的分析找出其特征信息，比如光谱信息。对采集到的油漆，利用红外光谱仪获取光谱数据化信息[5]，并将其与已有的数据库[6]中的光谱数据进行比较，从而得到与其最为接近的油漆样本信息，得以圈定和缩小事故中嫌疑车辆的范围。

1　比较过程的实现

相关系数是用来度量特征量之间关系的一个参数，通常用r表示[7-9]。设A、B两物质的红外光谱在某波段范围内的P个吸光度值分别为x1,x2,…xp和y1,y2,…yp,则两物质的红外光谱的相关度系数r的计算如公式(1)所示。|r|越接近1，表明这两个变量之间线性关系越密切；|r|越接近于0，表明两变量之间线性关系越不密切。一般|r|<0.4低度线性相关，0.4≤|r|<0.7为显著性相关，0.7≤|r|<1为高度线性相关。寻找相似油漆实际上就是寻找与未知油漆光谱相关系数r值最接近1的数据库中的油漆光谱。

(1)

对于通过实验所得的油漆光谱信息，波数值用横坐标的值表示，波数范围为400～4000cm-1，仪器自动将这些信息分段存储，并且存储过程中波数都是一定的。而光谱图上存在的差异主要在纵坐标表现，即吸光度值。所以进行光谱的检索时，只需对未知样本油漆的纵坐标和油漆数据库中的油漆的纵坐标进行比较。

在检索未知的油漆样本过程中，具体的实现步骤可分为：首先，在显微镜下对油漆的断面信息进行分析，记录下油漆样本的漆层顺序及总漆层数，获取每一层的红外光谱信息，并对谱图进行规范化处理及谱图的数据化[10]。将待分析的未知油漆样本的光谱数据信息读入到事故车辆油漆物证数据库，将其逐一与已存储的光谱信息进行比较，并计算其相关系数。最后，设定的阈值按照大小顺序依次将满足阈值要求的样本序号显示出来[11-13]，从而达到检索的目的。界面如图1所示。

图1　油漆信息检索界面

满足阈值要求的样本序号被找到后，再通过车辆查询模块，找到对应的汽车信息，如图2所示。

图2　车辆查询界面

实现代码：

void CCarSearchDlg::OnButtonSearch()

{……

……}

2　对未知样本的第一层(清漆层)油漆物证分析

按照上述方法，检索出数据库中与未知油漆样本的第一层(清漆层)最为接近的油漆信息，由于0.7≤|r|为高度线性相关，因此设定阈值为0.7。

检索结果如图3所示。同时将检索出的油漆光谱图在同一坐标下显示出来，如图4所示。由图中可以明显得到，被检索出的油漆样本的光谱在其特征谱段[14-15]1250～1450cm-1范围内的光谱十分相似。

图3　清漆层比较分析结果界面图

图4　清漆层比较结果对应光谱信息

根据检索得到的事故车辆油漆物证的序号，利用车辆查询功能找出对应的肇事嫌疑车辆。如图5所示。

图5　肇事嫌疑车辆信息

通过对清漆层的分析得出如下结论：

1)通过油漆光谱的检索系统进行检索，得到数据库中与未知油漆样本有着高度线性相关的油漆样本信息，未知油漆样本可能属于大众系列轿车。

2)出自同一汽车制造厂的汽车，在其油漆的第一层(清漆层)有着明显的相似性；

3)分析的对象是汽车油漆的第一层，所以与油漆本身的颜色是无关的。

3　色漆层比对分析

在事故现场采集到的油漆痕迹物证，很容易被外界的一些因素影响，清漆层外面可能附着有其它一些有色物质，所以不能直接确定汽车油漆的颜色。因此需要进一步对油漆样本的第二层(色漆层)进行分析，分析方法与上述步骤相同。

由实验结果可以得出：

1)未知样本的颜色为黑色系；

2)汽车油漆色漆层中属于同一色系的汽车油漆相关系数较大；

3)色漆层与汽车生产厂家的相关性不大。

4　结论

汽车的特性能够通过汽车表面油漆的光谱特性比较明显的反映出来，因此可以作为肇事逃逸案件破获的有力证据；同一汽车生产厂家的汽车油漆清漆层相关性较大，而色漆层只与油漆本身的颜色有关，与生产厂家无关。

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