现场灰尘痕迹提取方法探讨

[摘 要]微弱灰尘痕迹物证的现场拍摄和处理技术的最终目的在于增强灰尘痕迹与承痕客体背景之间的反差，清晰显示出痕迹自身的细节特征。文章首先探讨了灰尘痕迹的形成原理及特性，将现场常见的灰尘痕迹按照承痕客体分为三种基本类型：平面光亮客体上的微弱灰尘痕迹、深色纺织物上的微弱灰尘痕迹和有色地毯上的微弱灰尘痕迹。并通过实验，探索和总结出提取上述三类客体上微弱灰尘痕迹的优化拍摄技术方法。

[关键词]灰尘痕迹 偏振光 拍摄

中图分类号：TP9I 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）04-0349-02

微弱灰尘痕迹是犯罪现场中常见的一类痕迹物证。这一类痕迹的物质形态极易受到自然或人为因素的改变或破坏，只能在现场较为困难的条件下拍摄固定。由于微弱灰尘痕迹在红外线、紫外线等特种光线下没有明显的激发响应，特种物证摄影技术对这一类痕迹拍摄效果也不明显。因此，提取、固定这类痕迹一直是刑事科学技术人员在实践中遇到的困难问题。

一、灰尘痕迹的形成和主要特性

（一）灰尘痕迹的形成

灰尘是细微成粉末的土或其它物质的微粒，灰尘颗粒的直径约在百分之一毫米至千分之一毫米之间。

空气中悬浮的各种灰尘微粒，在漂浮过程中由于自身的重力或受物体的静电引力所吸引，逐渐会在物体的表面沉积或聚集，形成一层薄薄的灰尘，随着时间的推移，灰尘薄层的厚度也会不断增加。在许多犯罪现场的出入口或室内物体的表面或多或少都会有一层灰尘，这种灰尘俗称“薄尘”。犯罪嫌疑人作案过程中，当其用手触摸了这些表面有薄尘的物体时，作为造痕体的手指如果表面粘走一定的灰尘，则会在承痕体表面上出现所谓的“平面减层手印”；如果犯罪嫌疑人的手指粘附有灰尘，在其触摸到更为干净的物体表面时，则会在承痕体表面形成所谓的“灰尘加层手印”。

灰尘痕迹广泛存在于各类案事件现场中。在犯罪现场中，往往被犯罪分子忽略而未被毁掉。同样，一些微弱的灰尘痕迹也往往容易被现场勘查人员忽视。

（二）灰尘痕迹的主要特性

1.灰尘的粒度极细（粒度大小的数量级约为10-6米），质量极小。因此，灰尘痕迹极易受人为或自然因素的影响而改变其原始状态和位置，所以，现场灰尘痕迹不易带回实验室拍摄；同时，在现场也不能用刷、喷、熏等技术手段显现。

2.微弱灰尘痕迹大多因为灰尘量极少，所以痕迹本身的反差十分微弱，在可见光下很难看清其轮廓和特征；

3.现场某些客体，例如地毯，其纤维结构内部含有大量非痕迹尘埃，不能使用静电吸附的方法予以提取；

4.由于微弱灰尘痕迹在红外线、紫外线等特种光线下没有明显的激发响应，所以从特种物证摄影技术对灰尘痕迹拍摄效果不明显；

5.实验发现，灰尘痕迹的微细颗粒具有强烈的退偏作用，即偏振光经灰尘痕迹细微颗粒的散射后，散射光变为自然光。

6.一些客体的背景（例如深色纺织物的背景纹线和颜色），在光照下产生强烈的反光光斑，常常构成对附着在这些客体上的加层灰尘手印纹线的干扰。

现场环境条件复杂多变，技术器材和装备条件也受限，因此，在现场拍摄固定灰尘痕迹有很大的困难，常常不能取得满意的拍摄效果。

二、现场常见灰尘痕迹类型

除了手指以外，足底、鞋底、机动车轮胎等造痕体，也能够在路面、在被害人的衣物等承痕客体上形成灰尘足印、鞋印、车轮印迹等痕迹。现场常见灰尘痕迹一般可以分为以下几种类型：

1.按造痕客体的类型可分为：灰尘指纹、灰尘足迹、轮胎印迹等

2.按承痕客体的属性可分为：光亮客体上的灰尘痕迹、纺织物上的灰尘痕迹、有色地毯上的灰尘痕迹等。

3.按形成原因可分为：减层灰尘痕迹、加层灰尘痕迹。

三、现场常见灰尘痕迹提取方法

（一）光亮平整客体表面微弱灰尘痕迹的拍摄方法

对于光亮平整客体表面的灰尘痕迹，可以使用两种配光方法拍摄固定：一种是“掠入射法”配光，另一种是“单灯偏振光掠入射法”配光。如果客体表面有颜色时，还可综合运用有色滤光镜进一步压暗背景，更加突显灰尘痕迹的形态、轮廓。

1.“掠入射法”配光技术要点：

（1） 检材状况对检验结果的影响

掠入射照明加强灰尘痕迹的漫反射效果在很大程度上取决于检材状况。灰尘痕迹物质数量越多，漫反射能力越强，则痕迹反射光亮度越大。掠入射照明加强这类灰尘痕迹的效果很好，即使非常微弱的浅淡足迹也能得到很好的显示。

客体表面光滑程度也是影响掠入射照明效果的重要因素之一。客体表面越光滑，表面定向反射能力越强，表面反射光的垂直分量越小，足迹与背景之间的亮度反差就越大。因此，客体表面越光滑，掠入射照明作用效果越显著。

（2）选择平行光束光源

掠入射照明方法入射角为80-90度。入射角越接近90度，检验效果越好。平行光束光源输出平行光线，可以使照明光线以同一角度照明在物体上，达到较好的掠入射照明效果，所以掠入射照明一般使用平行光束光源。其它照明光源由于输出光线发散，难以保证照明光线以相同的入射角照射，检验效果相对较差。

（3）光源强度与检验结果

虽然客体背景反射光形成足迹物质反射光同时随照明光线强度，但它们的亮度比只取决于它们的反射性质差异，与照明光源的强度没有关系。当光源强度变化时，背景亮度和浅淡足迹亮度等比例变化，因此浅淡足迹与背景之间的亮度反差。

在肉眼观察时，由于存在亮度适应问题，肉眼观察效果在一定程度上受到照明光源强度的影响。由于掠入射照明有效地抑制了背景垂直反射光亮度，并且掠入射照明的大入射角容易导致照明光线的照度水平偏低，在掠入射照明下的物体反射亮度常常低于肉眼观察适应值，限制了眼睛的观察和辨别反差的能力。因此，尽管浅淡灰尘痕迹与背景之间存在足够亮度反差，但很有可能因为它们的反射光亮度太低而使肉眼不能观察到反差的存在。使用高强度照明光源使入射照明的反射光亮度提高，往往可以显著改善掠入射照明检验的观察效果。

（4）准确控制曝光量

掠入射照明将被检验的浅淡足迹和背景再现为一浅一深两种色调，因而需要在测光值的基础上减少一些曝光量，一般减少1/2-1档。此外，在掠入射照明条件下，被检验的物体在垂直方向上的反射光亮度通常较弱，所以曝光时间一般较长。如果曝光时间太长，要考虑胶片倒易律失效所需的曝光补偿。

（5）自拍模式的使用

由于“掠入射法”的曝光时间一般较长，所以拍摄时应该使用自拍模式或者快门线来避免用手按快门引起的相机振动带来的图像模糊。

2.“单灯偏振光掠入射法”配光的技术要点

虽然“单灯偏振光掠入射法”配光和“掠入射法”配光有很多的相同的地方，但二者存在着本质上的差别，即单灯掠入射配光“正交偏光轴法”属于偏振光摄影。单灯掠入射配光“正交偏光轴法”的主要技术要点有：

（1）适用对象

从原理上可知单灯掠入射配光“正交偏光轴法”适用于存在小凹凸区域非理想光滑表面上的浅淡足迹的拍摄。

（2）对光源的要求

此法的配光属于掠入射照明配光，虽然此法适用于存在小凹凸区域的表面上的浅淡灰尘痕迹的拍摄，但小凹凸区域是很少的，表面上绝大部分区域对入射光仍就是定向反射，所以仍然要求面光源发出方向性好的平行光束。

（3）准确转动起偏镜和检偏镜的位置

转动光源前起偏镜的位置，使其偏光轴平行于入射面；转动相机镜头前检偏镜的位置，使其偏光轴垂直于入射面，确保满足“正交偏光轴法”。

（4）曝光控制

由于在光源和镜头前面分别增加了起偏镜和检偏镜，所以曝光量在掠入射的基础上应增加2-3档。

（5）自拍模式的使用

由于此法增加了曝光时间，所以拍摄时更应采用自拍模式来避免用手按快门引起的相机振动带来的图像模糊。

（二）深色纺织物表面微弱灰尘痕迹的拍摄方法

深色纺织物表面微弱灰尘痕迹主要采用“双灯偏振光均匀配光法”拍摄。这种配光方法的技术关键有两点：

1.暗环境下拍摄

“双灯偏振光均匀配光法”要求在暗环境下或在全黑条件下拍照。，否则杂散光的非偏振化将产生极大的干扰作用，甚至无法取得满意的效果。因为检偏镜只能控制承痕客体表面反射的线偏振光，对于其它非偏振化的杂光无法消光。

对于白天室内现场，要紧闭门窗并用厚实的被褥之类遮挡杂光。对于白天室外现场，要设法在检材位置创造一个局部的暗环境，本文采用一个家电包装纸箱罩住现场检材，在检材四周创造一个局部的暗环境，是一个较好的实用方法。

2.“正交偏光轴”配光的调整要点

首先将相机、光源、被拍物固定好，将两台分色偏振灯置于被物两旁照射被摄物，两灯光均以与检材平面约45°角度为宜，调焦时对焦比例尺。首先打开第一个灯，分别转动起偏镜和检偏镜，仔细调整两镜的偏光轴，直到通过镜头观察到客体背景全暗为止，这时两偏光轴互相垂直。

然后，关闭这第一个灯，保持这两个偏光镜的位置不变。打开另一个灯，这时取景器内视场又明亮起来。仅需微微转动第二个灯前的偏光镜，直到取景器内检材背景重新达到最暗为止，此时第二个灯的起偏镜的偏光轴与镜头前的检偏镜偏光轴互相垂直。

拍照时，两灯同时打开，两灯前的起偏镜的偏光轴与检偏镜偏光轴均满足“正交偏光轴”配光要求，视场达到最暗，灰尘痕迹与背景之间的反差被加强。

在承痕体为彩色的纺织物时，则在镜头和检偏镜之前再附加一块与纺织物颜色互补色的滤色镜，使得背景被最大程度压暗，进一步加大了灰尘痕迹与背景之间的反差。这种配光方法要求尽量使用高强度的冷光源。

（三）有色地毯表面微弱灰尘痕迹的拍摄方法

1.分色、偏振光摄影综合运用的优势

有色地毯与深色纺织物相比较，除了存在表面纹路状分布定向反射光线以外，还存在较强的内反射光线。内反射光线呈现与地毯色彩相同的颜色，具有非常强的退偏振作用。该特性使得“正交偏光轴法” 不能消除彩色纺织物的内反射光线，致使地毯纹路对痕迹纹线产生极大干扰。但是，有色地毯的内反射光线具有一定色彩这一特性，可以选择与纺织物颜色互补的色光波段的滤色镜，利用分色摄影消除或抑制这些内反射光线。分色摄影和“正交偏光轴法”配光的综合运用，可以同时除去彩色纺织物的表面定向反射光线和内反射光线，使痕迹纹线与背景之间的亮度反差得到显著加强，同时还减少了纹路干扰，效果颇佳。

2.分色、“正交偏光轴法”的技术要点

在满足“正交偏光轴法”偏光摄影的技术要点之外，再按分色摄影的技术要点，根据检材背景的主要颜色，选择合适的与检材背景颜色互补色的有色滤光镜。

由于偏光镜和有色滤光镜两者均对光源的光强有极大的衰减，因此，这种方法要求具有较高亮度的强光光源。拍摄曝光时，对于胶片记录，宜采用较高的浮动级数进行“系列曝光”，对数码相机来说，宜及时查看曝光效果，及时纠正曝光偏差。

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