采用数码照相机提取纸张和地砖表面灰尘足迹

吴家聪，杨玉柱

（中国人民公安大学 北京 102623）

利用数码照相机进行分色照相是一种非常有效的光学无损检验方法。分色照相的方法主要有三种：用滤光镜进行分色照相，用多波段光源进行分色照相，用激光器进行分色照相。在现场勘查中，有时需要对不同颜色光滑纸张表面和不同颜色地板砖表面遗留的灰尘足迹进行提取拍照，采用掠入射照明技术和分色照相相结合提取效果较好。本文以常见颜色纸张和彩色地板砖表面遗留的灰尘足迹为研究对象，利用单反数码照相机“白平衡-选择色温”模式改变色温值，探究灰尘足迹的显现效果，为公安实践提供参考。

一、实验原理

数码摄影中，“白平衡”是指无论环境光线如何，让数码相机默认“白色”，就是让他能认出白色，而平衡其他颜色在有色光线下的色调。颜色实质上就是对光线的解释，在正常光线下看起来是白颜色的东西在较暗的光线下看起来可能就不是白色，还有荧光灯下的“白”也是“非白”。对于这一切如果能调整白平衡，则在所得到的照片中就能正确地以“白”为基色来还原其他颜色。现在大多数的数码照相机均提供白平衡调节功能。一般白平衡有多种模式，适应不同的场景拍摄，如：自动白平衡、白炽灯白平衡、荧光灯白平衡、晴天白平衡、闪光灯白平衡、阴天白平衡和选择色温等模式。

单反数码照相机内有三个CCD感光元件，分别感受蓝色、绿色、红色的光线，在没有进行人工设置的情况下这三个感光电路电子放大比例是相同的，为1∶1∶1的关系，白平衡的调整就是根据被调校的景物改变了这种比例关系。比如，被调校景物的蓝色光、绿色光、红色光的比例关系是2∶1∶1（蓝光比例多，色温偏高），那么白平衡调整后的比例关系为1∶2∶2，调整后的电路放大比例中明显蓝光的比例减少，增加了绿光和红光的比例，这样被调校景物通过白平衡调整后所拍摄的影像，蓝、绿、红的比例才会相同。也就是说如果被调校的白色偏一点蓝，那么白平衡调整就改变正常的比例关系：减弱蓝的比例，同时增加绿、红的比例。这样，所成的影像仍然是白色。

单反数码照相机可以人为调节不同的白平衡模式改变色温值，当调整数码相机的“白平衡-选择色温”模式，所选择的色温值低于拍照环境的色温值时，拍出来的照片偏蓝、偏冷色调；当调整数码相机的“白平衡-选择色温”模式，所选择的色温值高于拍照环境的色温值时，则拍出来的照片偏暖色、偏黄色。根据不同的痕迹物证的显现要求，调整“白平衡-选择色温”模式，从而达到最佳的拍摄提取效果。

二、实验部分

（一）实验设备

尼康D7000数码照相机，足迹勘查灯，手持十三波段多波段光源，翻拍架，红色、蓝色、绿色、紫色、橘黄色、品红色等6种颜色的彩色纸张，红色、蓝色、绿色、黄色、橘黄色等5种颜色的光滑地板砖。

（二）样本制作

选用红色、蓝色、绿色、紫色、橘黄色、品红色等6种颜色光滑纸张，在每种颜色的纸张上踩踏一枚灰尘足迹，并放置直角比例尺；选用红色、蓝色、绿色、黄色、橘黄色等5种颜色的地板砖，在每种颜色的地板砖上踩踏一枚灰尘足迹，并放置直角比例尺。

（三）实验方法

在暗室内，将数码照相机固定在翻拍架上，相机镜头光轴要垂直于载物台平面，在翻拍架载物台平面上放置样本。在整个实验过程中，数码相机的测光模式选择在平均测光，曝光补偿选择为0，感光度ISO选择为200，曝光量参数组合确定后不再变动。1.使用足迹勘查灯作光源采用掠入射照明技术进行拍照。拍照时调节数码照相机的“白平衡-选择色温”模式，改变色温值，选用2500K、3000K、4200K、5000K、6000K、6500K和10000K依次对6种颜色的光滑纸张样本和5种颜色地板砖样本上遗留的灰尘足迹进行拍摄，对所有照片进行观察、对比，挑选出影像效果最佳、表现足迹特征较好的照片进行分析总结。2.使用手持十三波段多波段光源作光源采用掠入射照明技术进行拍照。拍照时调节多波段光源的波段，使用530nm、555nm、570nm和590nm依次对6种颜色的光滑纸张样本和5种颜色地板砖样本上遗留的灰尘足迹进行拍摄，对所有照片进行观察、对比，挑选出影像效果最佳、表现足迹特征较好的照片进行分析总结。

三、实验结果分析与讨论

（一）6种不同颜色光滑纸张表面遗留灰尘足迹实验结果分析

1.调节数码照相机的“白平衡-选择色温”改变色温值的结果分析。调节数码照相机的“白平衡-选择色温”模式，改变色温值对6种不同颜色光滑纸张表面遗留的灰尘足迹拍照结果统计如表1所示。对于红色纸张，当色温值调到2500K时，灰尘足迹影像效果最好（如图1-B所示），当色温值调整到3000K时，灰尘足迹影像效果一般，调节到其他几种色温值时，灰尘足迹影像效果较差；对于蓝色纸张，当色温值调到10000K时，灰尘足迹影像效果最好（如图2-B所示），当色温值调到2500K、3000K和6500K时，灰尘足迹影像效果一般，调节到其他几种色温值时，灰尘足迹影像效果较差；对于绿色纸张，当色温值调到10000K时，灰尘足迹影像效果最好（如图3-B所示），当色温值调到2500K和3000K时，灰尘足迹影像效果一般，调节到其他几种色温值时，足迹影像效果较差；对于紫色纸张，当色温值调到3000K时，灰尘足迹影像效果最好（如图4-B所示），当色温值调到2500K时，灰尘足迹影像效果一般，调节到其他几种色温值时，灰尘足迹影像效果较差；对于橘黄色纸张，当色温值调到2500K时，灰尘足迹影像效果最好（如图5-B所示），当色温值调到3000K和4200K时，灰尘足迹影像效果一般，调节到其他几种色温值时，灰尘足迹影像效果较差；对于品红色纸张，当色温值调到2500K时，灰尘足迹影像效果最好（如图6-B所示），当色温值调到3000K时，灰尘足迹影像效果一般，调节到其他几种色温值时，灰尘足迹影像效果较差。

表1 改变色温值6种不同颜色光滑纸张表面遗留灰尘足迹实验效果

2.改变多波段光源波段的结果分析。改变多波段光源的波段对6种不同颜色光滑纸张表面遗留的灰尘足迹拍照结果统计如表2所示。对于红色纸张，当选择570nm时，灰尘足迹影像效果最好（如图1-C所示），当选择590nm时，灰尘足迹影像效果一般，选择其他波段时，灰尘足迹影像效果较差；对于蓝色纸张，当选择570nm时，灰尘足迹影像效果最好（如图2-C所示），当选择590nm时，灰尘足迹影像效果一般，选择其他波段时，灰尘足迹影像效果较差；对于绿色纸张，当选择570nm时，灰尘足迹影像效果最好（如图3-C所示），当选择590nm时，灰尘足迹影像效果一般，选择其他波段时，灰尘足迹影像效果较差；对于紫色纸张，当选择530nm时，灰尘足迹影像效果最好（如图4-C所示），选择其他波段时，灰尘足迹影像效果较差；对于橘黄色纸张，当选择555nm时，灰尘足迹影像效果最好（如图5-C所示），当选择570nm和590nm时，灰尘足迹影像效果一般，选择其他波段时，灰尘足迹影像效果较差；对于品红色纸张，当选择555nm时，灰尘足迹影像效果最好（如图6-C所示），当选择570nm和590nm时，灰尘足迹影像效果一般，选择其他波段时，灰尘足迹影像效果较差。

表2 改变多波段光源的波段6种不同颜色光滑纸张表面遗留灰尘足迹实验效果

注:“-”表示足迹影像效果较差；“+”表示足迹影像效果一般；“++”表示足迹影像效果最好。

（二）5种不同颜色地板砖表面遗留灰尘足迹实验结果分析

1.调节数码照相机的“白平衡-选择色温”模式，改变色温值的结果分析。调节数码照相机的“白平衡-选择色温”模式，改变色温值对5种不同颜色地板砖表面遗留的灰尘足迹拍照结果统计如表3所示。对于红色地板砖表面遗留的灰尘足迹，当色温值调到2500K时，灰尘足迹影像效果最好（如图7-B所示），当色温值调到3000K时，灰尘足迹影像效果一般，当色温值调到其他值时，灰尘足迹效果较差；对于蓝色地板砖表面遗留的灰尘足迹，当色温值调到10000K时，灰尘足迹影像效果最好（如图8-B所示），当色温值调到2500K、3000K、6000K和6500K时，灰尘足迹影像效果一般，当色温值调到其他值时，灰尘足迹效果较差；对于绿色地板砖表面遗留的灰尘足迹，当色温值调到2500K时，灰尘足迹影像效果最好（如图9-B所示），当色温值调到3000K和10000K时，灰尘足迹影像效果一般，当色温值调到其他值时，灰尘足迹效果较差；对于黄色地板砖表面遗留的灰尘足迹，当色温值调到2500K时，灰尘足迹影像效果最好（如图10-B所示），当色温值调到3000K时，灰尘足迹影像效果一般，当色温值调到其他值时，灰尘足迹效果较差；对于橘黄色地板砖表面遗留的灰尘足迹，当色温值调到2500K时，灰尘足迹影像效果最好（如图11-B所示），当色温值调到3000K时，灰尘足迹影像效果一般，当色温值调到其他值时，灰尘足迹效果较差。

表3 改变色温值5种常见地板砖表面遗留灰尘足迹实验效果

2.改变多波段光源波段的结果分析。改变多波段光源的波段对5种不同颜色地板砖表面遗留的灰尘足迹拍照结果统计如表4所示。对于红色地板砖，当选择570nm（如图7-C所示）时，灰尘足迹影像效果最好，当选择590nm时，灰尘足迹影像效果一般，选择其他波段时，灰尘足迹影像效果较差；对于蓝色地板砖，当选择570nm（如图8-C所示）时，灰尘足迹影像效果最好，当选择590nm时，灰尘足迹影像效果一般，选择其他波段时，灰尘足迹影像效果较差；对于绿色地板砖，当选择590nm（如图9-C所示）时，灰尘足迹影像效果最好，当选择570nm时，灰尘足迹影像效果一般，选择其他波段时，灰尘足迹影像效果较差；对于黄色地板砖，当选择590nm（如图10-C所示）时，灰尘足迹影像效果最好，当选择570nm时，灰尘足迹影像效果一般，选择其他波段时，灰尘足迹影像效果较差；对于橘黄色地板砖，当选择530nm（如图11-C所示）时，灰尘足迹影像效果最好，当选择555nm时，灰尘足迹影像效果一般，选择其他波段时，灰尘足迹影像效果较差。

表4 改变多波段光源的波段5种不同颜色地板砖表面遗留灰尘足迹实验效果

图1 红色纸张表面遗留灰尘足迹拍照效果

图2 蓝色纸张表面遗留灰尘足迹拍照效果

图3 绿色纸张表面遗留灰尘足迹拍照效果

图4 紫色纸张表面遗留灰尘足迹拍照效果

图5 橘黄色纸张表面遗留灰尘足迹拍照效果

图6 品红色纸张表面遗留灰尘足迹拍照效果

图7 红色地板砖表面遗留灰尘足迹拍照效果

图8 蓝色地板砖表面遗留灰尘足迹拍照效果

图9 绿色地板砖表面遗留灰尘足迹拍照效果

图10 黄色地板砖表面遗留灰尘足迹拍照效果

图11 橘黄色地板砖表面遗留灰尘足迹

（三）讨论

1.红色纸张上的灰尘足迹，当色温值选择在2500K时，影像效果明显好于自动白平衡效果，而且与使用570nm的多波段光源拍照达到同样的影像效果；蓝色纸张上的灰尘足迹，当色温值选择在10000K时，影像效果明显好于自动白平衡效果，而且与使用570nm的多波段光源拍照达到同样的影像效果；绿色纸张上的灰尘足迹，当色温值选择在10000K时，影像效果明显好于自动白平衡效果，而且与使用570nm的多波段光源拍照达到同样的影像效果；紫色纸张上的灰尘足迹，当色温值选择在3000K时，影像效果明显好于自动白平衡效果和使用530nm的多波段光源拍照效果；橘黄色纸张上的灰尘足迹，当色温值选择在2500K时，影像效果明显好于自动白平衡效果，而且与使用555nm的多波段光源拍照达到同样的影像效果；品红色纸张上的灰尘足迹，当色温值选择在2500K时，影像效果明显好于自动白平衡效果和使用555nm的多波段光源拍照效果。

2.红色地板砖上的灰尘足迹，当色温值选择在2500K时，影像效果明显好于自动白平衡效果，而且与使用570nm的多波段光源拍照达到同样的影像效果；蓝色地板砖上的灰尘足迹，当色温值选择在10000K时，影像效果明显好于自动白平衡效果，而且与使用570nm的多波段光源拍照达到同样的影像效果；绿色地板砖上的灰尘足迹，当色温值选择在2500K时，影像效果明显好于自动白平衡效果，而且与使用590nm的多波段光源拍照达到同样的影像效果；黄色地板砖上的灰尘足迹，当色温值选择在2500K时，影像效果明显好于自动白平衡效果，而且与使用590nm的多波段光源拍照达到同样的影像效果；橘黄色地板砖上的灰尘足迹，当色温值选择在2500K时，影像效果明显好于自动白平衡效果，而且与使用530nm的多波段光源拍照达到同样的影像效果。

四、结论

对常见彩色纸张和彩色地板砖表面遗留灰尘足迹的提取，利用单反数码照相机“白平衡-选择色温”模式改变色温值，可以达到使用手持十三波段多波段光源拍照的同样效果。红色纸张表面遗留的灰尘足迹选择色温值为2500K，蓝色纸张表面遗留的灰尘足迹选择色温值为10000K，绿色纸张表面遗留的灰尘足迹选择色温值为10000K，紫色纸张表面遗留的灰尘足迹选择色温值为3000K，橘黄色纸张表面遗留的灰尘足迹选择色温值为2500K，品红色纸张表面遗留的灰尘足迹选择色温值为2500K时；红色地板砖表面遗留的灰尘足迹选择色温值为2500K，蓝色地板砖表面遗留的灰尘足迹选择色温值为10000K，黄色地板砖表面遗留的灰尘足迹选择色温值为2500K，黄色地板砖表面遗留的灰尘足迹选择色温值为2500K，橘黄色地板砖表面的灰尘足迹选择色温值为2500K。

[参考文献]：

[1]林 景，王桂强，曾 拓.暗视场照明与分色照相配合显现指印[J].刑事技术，2003，(2):5-7.

[2]王 伟.掠入射加分色照相法拍摄彩色瓷砖上潜灰指印[J].刑事技术，2012，(2):66-67.

[3]陈 池，杨玉柱，朱圣博.应用全色足迹勘查光源检验平滑纸张表面遗留灰尘足迹[J].中国人民公安大学学报（自然科学版），2016，(6):16-20.

[4]高树辉，陈 龙，王 磊.画报表面潜在指纹的光学显现[J].中国人民公安大学学报（自然科学版），2012，(2):6-9.

[5]王 伟.运用分色照相法分离重叠指印[J].宜宾学院学报，2011，(11):105-107.

[6]师 康，杨玉柱.短波紫外反射照相技术显现垃圾袋表面血潜手印[J].中国人民公安大学学报（自然科学版），2010，(1):42-44.

[7]高树辉，籍海舟，汪兵舰.彩色瓷砖上灰尘手印的数码分色照相实验研究[J].中国人民公安大学学报（自然科学版），2007，(2):35-37.