多波段光源在摄影中的应用

多波段光源在摄影中的应用

叶志杨

广东警官学院   广东省 广州市   510230

摘要：随着新型犯罪手段和方式的不断出现，物证检验常常会遇到需要显现和加强不同遗留条件下的指纹痕迹，而简单的拍照记录很难拍出符合检验要求的图像，如不同色彩光滑客体上的汗潜或油潜指纹显现。因此，运用特殊的拍照方法和技术，如脱影摄影、分色摄影、红外线摄影、紫外线摄影等就成为破解这一难题的有效法宝。这些技术具有效果好、易掌握、设备简单等优点，其中利用分色摄影技术和配光方法进行物证检验摄影，可轻松获得满意的物证检验照片，为刑侦部门提供线索和证据。对于不同色彩背景中的指纹，单色光源的选取往往依赖于技术人员的主观经验。但有一部分刑事技术人员，由于缺少实践经验，需要多次尝试才能匹配出最佳的单色光源。对于深色光滑客体表面的指纹，在光源照射角度上可采用暗视场配光角度进行照射，以降低背景内反射光线，增大背景与指纹反射光线进入镜头的亮度反差。

关键词：多波段光源；摄影；应用

引言

由于多波段光源具有应用领域广泛、携带方便、实用性强、维修简易等特性，已经逐渐成为刑事技术基层单位新的检验工具。多波段光源主要利用不同客体对光的吸收、反射不同，选择相应的波长，激发荧光反映，以达到痕迹物证发现提取的目的。多波段光源使得基层刑事技术人员能够更好的发挥照相方面的优势，从而在现场勘查过程中提取到更多有价值的痕迹物证。目前公安机关对多波段光源的研究多是对多波段光源单个方面的分析研究，很少从整体的方面着手（没细说明）。通过多波段光源在现场勘验中的实际应用进行总结，能更好的为侦查破案工作服务。

一、多波段激光光源的设计

1.多波段激光器选型

半导体激光二极管是一种体积小、易于驱动的激光器，适合在激光装备检测中使用。选用了某研究所生产的3种波长的脉冲激光二极管，激光二极管结构形式为TO56形式，内部实现初步准直，并生成圆形光斑，通过光线追踪仿真，可以看出该激光二极管封装能够实现良好的准直效果。

2.多波段共轴光路设计

多波段共轴光路设计用于满足多波段光源在同一光轴输出。采用主光路为1064nm准直激光为标准光束，上、下分别是905nm和1550nm两路附加光束，附加光束通过半透半反45°镜耦合到主光路，实现多波段激光的共光轴准直输出。

二、多波段光源

1.多波段光源结构和原理

多波段光源是一个很特殊的光学系统，即使用一个到两个滤色片将从光源所发出的光切分成各个波段的光，最后从光导管进行输出照射。其主体部分，包括滤色片、光照源和光导管等三个部分。其中滤色片通常使用带通式高质量仪器干涉滤色片；而灯光则通常使用发光效能较高的锢光、氙灯、金属卤素灯等；其光导管通常使用液体或光纤导管，提供的波段345-990nm范围的选择，可以分为从近红外区、紫外线区到长波紫外区域的特征谱线，同时也能够将全谱线的自然光切分成几个不同的子色光，进行单独功率输出。刑事摄影记录中的各种照射光，可用该光源替换进行分色摄影或配光摄影等。

2.多波段光源特性

高亮度特性：该光源，通常以300-390W的卤钨灯和氙灯等当作初始照明源，而白光则经光管道以光束的方式产生，其亮度往往很高。单色光源虽然也要先经滤色镜通过，但与多波段光源搭配的滤色片都是带通式高质量镜片，拥有不错的透光性能，因此可产生更强的色光亮度。

高纯度特性：该光源输出的白光光束集中、均匀分布和色泽纯洁，其色温与自然光的色温相近，发出比较高纯度的冷光源。通过高精度的干涉滤光片发出的冷光源色光，其透光性好并有着很窄的谱带，发出的色光较纯。

光致荧光特性：该特点与光致发光的特点基本相同。它与反射发光有一些区别，它是指利用冷光源配光照亮承痕体，使承痕体中的物质吸收光，核外电子产生跃进而发光。在带有印迹的承痕体上，使用该光源作为激发光源进行配光，当承痕体和印迹同时吸收光，便会激发出一定波段的色光，然后在客体与印迹之间形成强烈反差，以此减少背景的影响并显示印迹。刑事人员也可以利用不同潜在客体印迹的吸收谱线，来选择并设定所需要的激光波段，完成投射光谱与潜藏客体印迹激发光谱间的最佳配准，以便更有效地发挥客体印迹的荧光。

实用特性：在刑事照相记录中使用的各种光源都可以由多波段光源代替，因其特性远好于常规的光源，应用领域有配光摄影、偏振光学摄影和分色摄影。

三、图像处理算法

1.补色计算原理

为了抑制（或加强）背景的反射光线进入镜头，加强（或抑制）指纹痕迹反射光线进入镜头成像，以便加大背景和物证痕迹之间的亮度反差，得到暗背景亮条纹（或亮背景暗条纹）的图像效果，如图1所示。

图1六角色图

相邻两角的色称为邻色，某一色的邻色相邻的角称为间色，各角相对应的角称为补色(用虚线表示)。当色光通过不同颜色的滤色镜时，与滤色镜颜色相同的色光，其吸收率最小，透过率最大；邻色光大部分透过，吸收较小；间色光吸收较大，透过较少；补色光则呈强吸收，几乎不透过。反映在黑白照片上，与滤色镜颜色相同的色调呈白色，邻色光色调呈浅灰色，间色光色调呈深灰色，补色光色调呈黑色。黑白分色照相，就是选择不同颜色的滤色镜将不同颜色的色光用照相机和黑白感光材料，依据黑、灰、白的阶调记录呈现出来。其中互补色反差最大，分色效果最好，间色反差次之，邻色反差最小，分色效果也最差。根据上述结果，在分色照相中若想加强某色的反差，应选用该色的补色或间色滤色镜；若要消除或减弱某色的反差，则可选用该色的同色或邻色滤色镜。

2.图像配准FS-SIFT算法

对于不同时间、不同传感器和(或)不同视角的同一场景的2幅(或多幅)图像，与1幅图像相比往往含有更加全面的互补信息，将这些互补信息进行整合时关键一步就是图像配准。由于SIFT算法是在不同尺度空间上查找关键点，因此需要尺度变换来获得不同的尺度空间，高斯卷积核就是可用的唯一线性核。通过高斯函数计算高斯模糊模板，将其与原图像进行卷积运算，用来模糊图像，从而减少图像中噪声的干扰。SIFT算法通过归一化处理特征向量长度可在一定程度上消除图像光照变化的影响。特征向量是由每个关键点邻域4×4=16个种子点来描述的，每个种子点有8个方向梯度信息，产生128维特征向量。由于特征向量受邻域像素的影响，归一化无法消除光照变化较大情况下出现的暗光、高光现象，这对SIFT提取特征点带来很大困扰。

结语

多波段光源具有光束纯、光线强、可分色功能多操作方便等特点。在刑事照相工作中,多波段光源可适用于荧光照相、分色照相、配光照相、偏振光照相等多种照相，在拍摄现场痕迹物证及潜在指纹等方面效果颇佳。为更加充分地应对各种复杂背景中的痕迹和新犯罪手法制造的客体痕迹类型，仍需降低光配光源位置、光照不均匀和光源波段等因素带来的影响，增大物证痕迹与背景的亮度分布反差，得到更佳的物证痕迹图像，为减少办案人员的工作量以及刑事案件的快速侦破作出更大的贡献。

参考文献

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[3]赵晨,张海洲.浅谈多波段光源在现场勘验中的实际运用[J].法制博览,2016(30):162.