闪光灯在塑料上指纹摄影中的应用

陈 露 张江斌

（1.北京邮电大学，北京 100876；2.河北省公安厅，河北 石家庄 050001）

现场摄影是将案件发生的场所和与案件有关的痕迹、物品，用摄影的方法客观、准确、全面、系统地固定、记录下来的专门手段，也是刑事侦查和刑事诉讼中揭露和证实犯罪活动的不可缺少的主要方法。现场照片能最直接、最客观、最形象地反映犯罪现场状况，它对分析研究案情和最后庭审起着非常重要的作用。，闪光灯由于便于携带而在现场物证摄影中得到广泛的应用。闪光灯具有发光强度大的特点，通过不同的配光角度，有效的控制闪光可以达到清晰拍摄痕迹的效果。

一、实验原理

（一）闪光灯的原理和特点

闪光灯的原理：将电充入电容器并形成高压的电荷，与照相机快门同步向放电管瞬间放电来实现闪光。由于同一放电管主电容器可以反复充电、放电，所以又称为万次闪光灯。闪光灯的光线符合所有光的特性，它具有操作简单、使用灵活、体积小巧、便于携带等优点，是现场摄影工作中最重要的光源之一，它有发光强度大、发光持续时间短、发光色温与日光相同、发光性质为冷光等性能。

闪光灯的光束射角是指闪光灯发出光源所照射到的角度。当然，有的闪光灯由于采取调节闪光灯管与罩面距离的方法，其光束射角可以达到90度左右。通常说的全光与半光取决于光束射角的大小。闪光灯能够用不同的角度上下仰俯，以便作反射闪光摄影，闪光灯还能够用不同的角度左右360度旋转，利用四周的反射平面作非直接闪光摄影。

闪光灯光线强度大，一次闪光的强度约当于50只100瓦的灯泡。闪光灯发光的方向性非常好，即光质强，照明产生的光反差极大，为了减少光质，增加照明角度，闪光灯前面多加有散光罩柔化光线，为了取得进一步的效果，还可加上柔光片，减弱光质。发光持续时间极为短暂，它的持续时间因闪光灯的种类以及输出光量的不同而不同。一般情况下，输出光量越小，持续时间越短，输出光量越大，持续时间越长。电子闪光灯的发光光谱均匀，显色性好，色温约为5500k左右。闪光灯的发光色温并非一成不变，随着闪光灯管的老化，发光色温会发生变化，多数闪光灯呈下降趋势。

（二）物体对光线反射和吸收的性质

按照物质的表面反射光的空间分布形式，可以将物质分为三种类型：定向反射物质、漫反射物质和混合反射物质。定向反射物质的表面反射光只出现在一个空间方向上，即定向反射光只出现在一个方向上，在其他方向上没有反射光。漫反射物质的表面反射光均匀地呈现在所有空间方向上，并且各个方向上的反射光线强度相等。混合反射物质的反射性质介于定向反射物质和漫反射物质之间，其表面反射光出现在一定空间范围内，混合反射光在与入射角相等的反射角方向上强度最大，偏离这个方向也有反射光线，但反射光强度减弱，愈偏离反射角方向的反射光愈弱。当照明光线入射角度改变时，定向反射物质和混合物质的反射光线的方向和空间分布都随之变化，而漫反射物质的反射光线空间分布形式与照明光线入射角度无关。

物质表面反射光的空间分布形式主要取决于物质表面的状态和结构。当物质表面的微观不规则凹凸起伏区域的尺寸小于光线波长时，表面反射光只出现在一个方向上，表面呈现定向反射性质。光滑的玻璃、陶瓷、油漆等光泽表面表现出典型的定向反射性质。如果表面的微观凹凸起伏区域的尺寸大于光线波长，表面上各微光部位的反射光出现在不同上，从宏观上看表面上每一点的反射光均匀出现在所有方向上，这类表面呈现漫反射性质。灰尘、普通纸张和灰墙表面时漫反射物质的典型代表。在物证检验领域，最典型的混合反射物质是汗液和油脂成分的痕迹物质。在实际工作遇到的检材中严格的定向反射和漫反射物质比较少见，大多数物体属于混合反射性质。有些表面光滑物质的反射光绝大部分集中在反射角方向上，可以近似认为它们是定向反射物体。

（三）闪光灯在痕迹物证摄影中的应用

闪光灯作为光源，在刑事摄影中的应用主要是通过闪光灯与自然光光比的改变和闪光强弱的变化等方法来达到记录固定现场和痕迹物证的目的。其主要应用于现场光线条件差、反差比较弱的痕迹物证和一些用常规方法很难固定下来的痕迹物证等的拍摄。

闪光灯应用于现场拍照在现场勘查中较为常见，而利用闪光灯来拍照痕迹物证也是经常使用的一种方法，由于光线情况经常变化，如何将一些视力难以辨识，比较模糊的现场足迹拍摄成清晰可见影像则是刑事技术工作人员在实践中急需解决的一个问题。

在实际现场勘查工作中，需要对许多现场痕迹物证进行拍照。由于客体和痕迹对光的反射率不同，客体和痕迹纹线就产生反差。对于比较光滑的客体，由于反光率很大，就产生了反光带，使痕迹细节消失。采用闪光灯时就要减小强度，采用适当角度打光，这样玻璃、塑料光盘上的油渍手印和灰尘手印纹线都能得到很好的显现。摄影时如何控制好曝光，完全用闪光灯作为摄影光源时如何有效控制闪光，以及微距摄影中闪光运用等问题的研究对闪光灯在现场物证摄影中的应用提供了依据。

二、实验部分

（一）实验检材和实验器材

实验检材：硬塑料上的灰尘指印，硬塑料上的油指印

实验器材：佳能350D数码相机，闪光灯，比例尺，105mm微距镜头，面巾纸，翻拍架，多波段光源

（二）实验操作方法和步骤

1.实验操作方法

（1）暗视场照明方法是让光源以较小的配光角度（10°－30°）照射在被检验物体上，在垂直方向上接收记录物体反射光的相对亮度分布。照明光源一般紧靠着照相机头，使照明光线能够以较小的角度照射在检材上。

（2）侧光照明技术是让光源以较大的配光角度 （60°－80°）从一侧照射被检验物体，在垂直方向接收记录物体反射光亮度分布。侧光照明能够在平面照片上反映检材上痕迹与背景之间的立体凹凸变化细节，从而可以有效地加强立体痕迹的反差。

（3）掠入式照明技术是让照明光线以近似于平行被检验物体表面，即配光角度 （80°－90°）照射在被检验的物体上，在垂直方向上接收记录物体的放射光亮度分布。掠入式照明可以显著地增加漫反射物质痕迹与平整客体之间的反射光亮度差，使痕迹以浅色调呈现在深色背影上，背影图案干扰被减弱。掠入式照明加强反差作用能力与观察方向有关，倾斜方向观察的反差显著高于垂直方向观察的反差。

2.实验操作的基本步骤

（1）将照相机放置在翻拍架上。

（2）对上述检材上的指印或脚印区域取景调焦，注意保持一定的拍照距离，并在现场痕迹平面上放置比例尺。

（3）借助多波段光源进行调焦，使影像达到全面清晰，根据不同客体手印确定配光角度和方向。拍摄塑料等透明客体上的手印时要用深色纸张作背景以加强反差。

（4） 将闪光灯充电，待预备指示灯亮时，移至设定的方向、角度，灯头对准手印、脚印，以不同的距离分别进行拍摄。并对每组数据进行记录，最后对拍摄的照片进行比较从而发现效果最好的照片。另外将闪光灯使用面巾纸遮蔽，将闪光灯充电，待预备指示灯亮时，移至设定的方向、角度、灯头对准手印、脚印、以不同的距离分别进行拍摄。并对实验数据进行记录，当实验结束后，对拍照的照片进行比对，发现最好的结果，并总结出规律。

三、实验结果与分析

（一）塑料上的灰尘手印拍摄的效果

1.暗视场的拍摄效果

图1 塑料灰尘手印原貌拍摄条件：F:5.6 T:1/2S

图2 加面巾纸拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1/2S闪光距离：100cm 角度：20°

图3 加面巾纸拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1/2S闪光距离：60cm 角度：20°

加上面巾纸的闪光灯可以明显减弱光线强度，柔化光线效果，这种方法有较大的光线损失。不加面巾纸的光线集中，强度很大，曝光不容易控制，光性较硬，不够柔和。不加面巾纸的效果都是曝光过量。加面巾纸的效果明显好于不加的，在100cm距离的效果好于其他的效果，反差明显，纹线清晰。

2.侧光照明的拍摄效果

图4 不加面巾纸拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1/2S闪光距离：100cm 角度：60°

图5 加面巾纸拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1/2S闪光距离：100cm 角度：60°

图6 加面巾纸拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1/2S闪光距离：60cm 角度：60°

图7 加面巾纸拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1/2S闪光距离：30cm 角度：60°

不加面巾纸的闪光灯在30cm和60cm曝光明显过度，100cm背景与纹理的对比不够强烈，而加面巾纸的拍摄效果在100cm和60cm比较好，前一张反差最为强烈。

3.掠入式的拍摄效果

图8 不加面巾纸拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1S闪光距离：100cm 角度：85°

图9 不加面巾纸拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1S闪光距离：60cm 角度：85°

图10 不加面巾纸拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1S闪光距离：30cm 角度：85°

图11 加面巾纸拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1S闪光距离：100cm 角度：85°

图12 加面巾纸拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1S闪光距离：60cm 角度：85°

图13 加面巾纸拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1S闪光距离：30cm 角度：85°

不加闪光灯的掠入式明显曝光过度，反差很不明显，除了第一张远距离的摄影另外两张几乎就是全白，第一张照片反差不够明显，但是手印基本纹线还是能够看得清晰。但是对比第二组照片，会发现第二组的照片效果反差明显，纹线清楚，可以作为不错的现场物证照片使用。

总之，塑料上的灰尘痕迹的拍摄效果可以发现：对待塑料这样透明的检材首先要使用黑色背影增加反差，黑色背景几乎全部吸收光线。灰尘手印属于漫反射，根据对光线的不同反射性质来决定使用黑色背景。其次使用间接闪光法，因为不加面巾纸的闪光灯光线强烈，曝光不容易控制，光性较硬，不够柔和，因此不容易出现好的效果。最后要使用正确的方法，暗视场拍摄使用的配光角度比较小，加上塑料的内反射比较强烈，客体背景的垂直反射分量比较大，痕迹物证的垂直反射分量与背景反射分量不易形成大的亮度反差，加上光线的强度比较大，因此暗视场照明效果不理想。加面巾纸的效果会使光线减弱许多，并且光线比较柔和，曝光相对比较容易控制，效果相对比较好些。使用侧光照明技术摄影，即使用60°的配光角度进行拍摄，使用不同距离进行拍摄得到的效果与使用暗视场进行对比，发现曝光更加准确，画面的反差也很大，而使用面巾纸拍摄的效果更加柔和。而使用掠入式照明发现效果更好。对于塑料上的灰尘可以使用侧光照明技术进行拍摄，也可以使用掠入式进行照明，但两者对比，掠入式照明更好，而且在闪光灯机头加上面巾纸使用间接闪光效果最好。

（二）塑料上的油手印拍摄效果

1.暗视场的拍摄效果

图14 不加面巾纸的拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1/2S闪光距离：60cm 角度：20°

图15 不加面巾纸的拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1/2S闪光距离：30cm 角度：20°

图16 加面巾纸的拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1/2S 闪光距离：30cm 角度：20°

从两组对照来看，加面巾纸的曝光严重不足，在30cm距离的不加面巾纸和在30cm加面巾纸的曝光还可以，但是反差不够明显。在60cm不加面巾纸的反差比较大。

2.侧光照明的拍摄效果

图17 不加面巾纸的拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1/2S闪光距离：100cm 角度：60°

图18 不加面巾纸的拍摄效果拍摄条件:F:5.6 T:1/2S闪光距离：60cm 角度：60°

图19 不加面巾纸的拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1/2S闪光距离：30cm 角度：60°

图20 加面巾纸的拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1/2S闪光距离：30cm 角度：60°

从两组的对照来看，远距离的曝光不够，在60cm不加面巾纸的和在30cm加面巾纸的效果最好，曝光正确。尤其是在60cm那张的反差明显，使得纹线清晰，光线也比较正确。在加上面巾纸后远距离的曝光严重不足。

3.掠入式的拍摄效果

图21 不加面巾纸的拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1S闪光距离：60cm 角度：85°

图22 不加面巾纸的拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1S闪光距离：30cm 角度：85°

图23 加面巾纸的拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1S闪光距离：60cm 角度：85°

图24 加面巾纸的拍摄效果拍摄条件：F:5.6 T:1S闪光距离：30cm 角度：85°

这组的对照发现使用掠入式配光使曝光准确，反差明显。对于塑料上的油指印，通过对塑料上的油指纹的照片比较分析，使用掠入式照明技术的效果比较好些，不加面巾纸的效果会更好些，使用面巾纸会使光线变得比较弱。而使用其他方法的效果明显不够理想，反差不够明显而且曝光不容易控制。油脂指印的纹线是混合反射的性质，而掠入式配光可以减少检材的内反射，所以反差比较强。

结论：对于白色塑料这一类比较光滑的客体，使用掠入式或者侧光照明技术照明进行拍照可以有效地减弱客体在垂直方向的反光，对于塑料上的灰尘和油脂指印使用掠入式方法的闪光效果比较好。

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