由于玻璃光學性質比較特殊, 采用常用的配光方式, 拍攝玻璃上彈孔痕跡時, 經常會遇到反差微弱和光斑干擾等問題。如何有效消除玻璃上弧形彈孔痕跡產生的光斑干擾, 消除背景干擾, 是現場勘查技術的難點之一。為此, 我們嘗試對玻璃上的彈孔痕跡運用短波紫外反射攝影進行拍攝。
物質在紫外光譜區的吸收反射性質和它在可見光區的吸收反射性質是不相同的, 紫外線的波長比可見光的波長短, 相對于可見光, 紫外線的穿透能力更差。雖然各種物質對紫外線的吸收情況不同, 但它們吸收光線的能力隨波長的增加而減少, 大多數物質都遵循這種規律。因此, 吸收可見光的物質一般在紫外線光譜區也表現為吸收紫外線, 很少能被紫外線穿透。
而不吸收可見光的物質, 可能在紫外光譜區卻仍然表現為不吸收紫外線, 也可能表現為強烈吸收紫外線, 尤其是在短波紫外光譜區表現為強烈吸收。在短波紫外光譜區顯現一些客體表面的痕跡時, 例如玻璃、陶瓷、搪瓷及部分塑料和部分油漆等客體表面, 這些客體表現為強烈吸收短波紫外線。在254nm短波紫外線的照射下, 這類客體的表面不會產生明顯的光斑, 可以有效避免光斑對痕跡的背景干擾。因此該方法可以有效顯現和提取玻璃上的彈孔痕跡。
一、材料與方法
( 一) 檢材和儀器
檢材: 在同一批次普通玻璃上用鋼珠打擊形成的弧形彈孔痕跡樣本100 份。
儀器: 獵蹤紅紫外相機, 美國SPECTROLINE公司生產的254nm短波紫外燈, 深色絨布襯底, 物證攝影載物平臺。
( 二) 方法與步驟:
1. 為了保證拍攝效果, 拍照過程要在暗環境下進行, 并且要盡量避免雜光的干擾。
2. 打開物證攝影載物平臺的電源, 將深色襯底和檢材依次放在載物臺上。
3. 將數碼相機固定在載物平臺的立柱上, 使鏡頭垂直正對檢材的中心。
4. 將短波紫外燈放置在檢材兩側, 采用雙燈對稱照明照射檢材。
5. 拍攝時將相機設置為C檔, 采用手動對焦的調焦方式。
6. 通過照相機取景屏進行觀察, 取景、調焦, 選擇最佳配光角度, 進行拍照提取。
( 三) 注意事項
由于紫外線對人體的皮膚和眼睛有很大的傷害作用, 因此在使用紫外線進行實驗時必須注意采取相應的防護措施。首先, 在使用紫外線時避免讓眼睛直接觀察紫外線光源, 在紫外線下工作時必須要佩戴紫外防護眼鏡對眼睛進行保護, 否則眼睛受到長時間紫外線的刺激會發生紅腫, 嚴重時可能會造成眼睛永久性的損傷。其次, 不要讓皮膚長時間暴露在紫外光源下, 如果把皮膚長時間暴露在紫外線環境下, 會出現紅斑或者是皮膚脫落, 嚴重的還會導致皮膚癌。因此, 在進行紫外線操作時要盡量穿長袖的衣服, 帶手套。還要注意及時通風, 排除室內的溴氧, 避免長時間在紫外線環境下工作。
二、結果
( 一) 實驗結果
如表1 所示, 對玻璃上彈孔痕跡采用短波紫外反射攝影的方法進行顯現和提取, 在100 個樣本中共顯出彈孔痕跡清晰, 無背景光斑干擾, 具備良好的檢驗鑒定條件的樣本94個; 彈孔痕跡不清晰, 背景光斑干擾較大, 不具備檢驗鑒定的條件的樣本6 個, 彈孔痕跡的有效顯現率在90% 以上。而利用普通攝影對玻璃上彈孔痕跡進行顯現、提取, 在100個樣本中共顯出彈孔痕跡清晰, 無背景光斑干擾, 具有檢驗鑒定條件的樣本0 個; 彈孔痕跡不清晰, 背景光斑干擾較大, 不具備檢驗鑒定的條件的樣本98 個; 彈孔痕跡不清晰, 未消除背景光斑干擾, 不具備檢驗鑒定的條件的樣本2 個。
注: “+ + + ”表示彈孔痕跡清晰完整, 沒有背景光斑的干擾; “+ + ”表示彈孔痕跡不清晰, 背景光斑的干擾較大;“+ ”表示彈孔痕跡不清晰, 未消除背景光斑的干擾; “- ”未顯出痕跡。
( 二) 示例圖片
圖 ( 1) 至圖 ( 4) 是對鋼珠在普通玻璃上形成的弧形彈孔痕跡的顯現效果比較。圖 ( 1) 和圖 ( 3) 樣本的原貌, 由于有光斑的干擾, 痕跡表現不完整, 不具備檢驗鑒定的條件。圖 ( 2) 和圖 ( 4) 是短波紫外反射成像的效果, 可以有效消除光斑, 消除背景干擾, 得到較高反差圖像, 痕跡表現清晰完整, 具備良好的檢驗鑒定條件。
三、討論
紫外反射攝影能夠將玻璃上的彈孔痕跡再現為高反差的圖像, 這是因為短波紫外反射攝影拍攝玻璃上彈孔痕跡是記錄玻璃背景和彈孔痕跡在玻璃平面垂直方向上的亮度反差。普通平板玻璃表面是光滑的, 并且光澤度很高。當短波紫外線照射到物體上時, 會在物體表面產生表面反射和內反射。因為玻璃在短波紫外光譜區表現為強烈吸收紫外線, 所以在玻璃內部不會產生內反射。在玻璃的表面只存在定向反射的光線, 沒有內反射光線, 也不存在漫反射光線。當短波紫外線以一定入射角度照射在檢材上時, 如圖 ( 5) 所示, 反射光能量集中在與入射角相等的反射角方向上, 其他方向上的反射光能量為零。玻璃對254nm波長紫外線的反射率為4% , 折射進入玻璃的254nm紫外線完全被玻璃吸收, 不會產生二次反射, 因此在254nm短波紫外線照射玻璃時, 只在反射角方向出現反射率為4% 的定向反射光能量, 在其它方向沒有反射光能量。
由于彈孔痕跡是表面光滑, 但是光澤度不高的弧形表面。如圖 ( 6) 所示, 在254nm短波紫外線照射下的彈孔痕跡呈現混合反射, 在垂直方向上其反射光能量有一定的分量, 而玻璃平面垂直方向上反射光分量為零。因此, 彈孔痕跡和玻璃平面在垂直方向上產生了亮度反差。雖然, 在垂直方向上彈孔痕跡的反射光分量不高, 但是相對于玻璃平面在垂直方向上的反射光分量卻仍然很大。通過適當的曝光組合設定, 進行適當的曝光, 就能夠得到高反差的圖像。
由于彈孔痕跡是弧形表面, 在垂直方向上弧形表面的反射光能量和入射角度有關。當入射角增大時, 在垂直方向上弧形表面的反射光能量將減少, 但是玻璃平面只在反射角方向上出現定向反射光線。因此, 入射角度越大, 弧形表面與玻璃平面在垂直方向上的亮度反差越小; 反之, 當入射角越小時, 弧形表面與玻璃平面在垂直方向的亮度反差越大, 圖像反差越明顯。但是, 如果玻璃表面不平或者是入射角太小, 則可能使得玻璃表面的定向反射光進入鏡頭, 從而形成反射光斑, 影響痕跡的顯現, 造成背景干擾。
當照明光源入射角越大或者曲面的曲率半徑越大時, 反射光斑越遠離視場中心。選擇最佳入射角度的方法是, 在避開反射光斑干擾的情況下盡量選擇較小的入射角度。拍照時, 在可見光下找到最佳入射角度, 然后將紫外光源放在相同角度位置即可。一般曲面可采用30 - 40 度入射角照明; 如果曲面直徑小于2cm, 則選擇45 度入射角, 但不能超過45 度。
四、結論
采用短波紫外反射攝影的方法拍攝在玻璃平面上的彈孔痕跡, 選擇30 - 40 度入射角照明樣本, 能夠避免玻璃上的弧形彈孔痕跡出現光斑, 消除背景光斑干擾, 得到較高反差的圖像。能夠有效顯現和提取玻璃上遺留的弧形彈孔痕跡。
摘要：目的:由于玻璃光學性質比較特殊, 采用常用的配光方式, 拍攝玻璃上的彈孔痕跡時, 經常會遇到光斑干擾和反差微弱等問題。本文探究如何利用各種技術手段消除玻璃上彈孔痕跡的光斑干擾。方法:對玻璃上弧形彈孔痕跡采用短波紫外反射攝影的方法進行提取和顯現。在雙燈對稱照明時, 用30-40度入射角照明樣本。結果:在普通玻璃上用鋼珠打擊形成的弧形彈孔痕跡樣本中, 彈孔痕跡的顯現率為90%以上, 光斑干擾有效消除, 痕跡表現完整。結論:采用短波紫外反射攝影的方法拍攝在玻璃平面上的彈孔痕跡, 選擇30-40度入射角照明樣本, 能夠避免玻璃弧面上出現光斑, 消除背景光斑干擾, 得到較高反差的圖像。能夠有效提取和顯現玻璃上遺留的弧形彈孔痕跡。
關鍵詞：短波紫外反射攝影,玻璃,彈孔痕跡,光斑
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