紫外线反射摄影技术.ppt

,物证特种检验摄影,第三章 紫外线反射摄影技术,第三章 紫外线反射摄影技术,3.1 紫外线反射摄影器材 一、紫外感光材料1 感色性普通感光胶片的乳剂对长波紫外线有很好的敏感性，可用于365nm长波紫外反射照相。这些胶片包括盲色片、分色片、全色片等胶片。乳剂中明胶强烈吸收中短波紫外线，在210250nm波长的吸收率达90以上，因此普通的卤化银乳剂对中短波紫外线敏感性通常比较低。但是，通过增加暴光时间还是可以记录物体反射的254nm短波紫外线影像专门的紫外感光片对中短波紫外线敏感度较高。但在物证检验中使用不太方便，故很少使用。,一、紫外感光材料,2 感光度在紫外光谱区的不同波长位置上，胶片的敏感性也不同。大多数感光胶片在紫外光谱区的感光度差别显著小于它们在可见光谱区的差别。3反差系数和宽容度感光胶片在紫外光谱区暴光的反差系数明显小于在可见光谱区暴光的反差系数。所以紫外反射照相胶片的反差普遍偏小，宽容度较大。,3.1 紫外线反射摄影器材,二、紫外线光源紫外线摄影的光源必须是含紫外线丰富的光源，适合直接紫外线摄影的光源有自然光和人工光两大类。1自然光太阳发射的光谱中，包含全部波长的紫外线，但其中中短波紫外线被大气层大量散射和吸收，到达地球表面的主要是长波紫外线，约占太阳光辐射的5。因此，太阳光可以作为长波紫外线光源，具有光照面积大、均匀，照明强度高等优点。其缺点是阳光中辐射的紫外线的强度与天气、季节、地理位置和时间等因素密切相关，紫外光辐射不稳定。,3.1 紫外线反射摄影器材,2人工光源目前，在直接紫外线摄影中主要使用人工光源汞蒸气灯，也称为水银蒸气灯。灯管内充汞蒸气，当灯管两端电极接通电源时，由阳极产生的加速电子与汞蒸气碰撞而发光，发光强度与波长主要取决于汞蒸气的压力。,高压汞灯能谱曲线图,长波紫外线灯的汞蒸气压力约比低压汞灯高10倍，称为高压汞灯，其发射光谱也是不连续的,365nm长波紫外线含量很高。此灯用于长波紫外反射摄影和紫外线光致发光摄影的光源。国产438长波紫外线灯和UV400紫外线灯即属此种光源。,3.1 紫外线反射摄影器材,短波紫外灯的汞蒸气压力一般不超过0.1个大气压，称为低压汞灯。如国产437短波紫外线灯和UV600短波紫外线灯。这种灯放射的254nm紫外线占70以上，且其发射光谱是不连续的。此灯用于短波紫外反射摄影和光致发光摄影的光源。,低压汞灯能谱曲线图,2人工光源,短波紫外线灯的辐射强度受温度影响很大，使用温度范围在20C-60C,以40C发光为最强,0C时254 nm的输出减少50%,低于20C短波紫外线基本无输出。另外，此灯的短波紫外线滤光片使用寿命短，透过率随照射时间显著下降，应当及时更换。,3.1 紫外线反射摄影器材,紫外线金属卤化灯是在汞灯内加入某些元素制作而成的。它具有输出强度高、种类多的特点。例如紫外镁汞灯，既能发射长波紫外线，也能发射短波紫外线，在200300 nm和360400 nm 两个谱带内均有输出。在功率相同的条件下，紫外线辐射比高压汞灯强一倍左右。近年来相继研制了为刑事技术设计的专用紫外线光源，功率在300500 W，并配置用于不同谱段输出的紫外线滤光镜。这些紫外线光源具有光强度大、谱线丰富特点，即使在干扰光较多环境下，也能检验。,2人工光源,3.1 紫外线反射摄影器材,2人工光源,电子闪光灯的辐射含有长波紫外线，各种闪光灯输出紫外线的比例有明显变化，主要取决于灯管内气体的种类和比例。用石英制作灯管壳的电子闪光灯，会有一部分短波紫外线输出，玻璃管壳的闪光灯只输出长波紫外线。因此，普通的闪光灯可用于长波紫外线摄影。普通摄影用的钨丝灯，在紫外区只有少量的长波紫外线输出，再加上玻璃壳的吸收，使输出的紫外线很弱，不宜用作紫外线摄影光源。,3.1 紫外线反射摄影器材,三、相机与镜头 普通摄影使用的照相机，大多数可用于紫外线反射摄影。由于紫外线的穿透能力远小于可见光，在可见光区不漏光的照相机，在紫外区一般也不漏紫外光。普通的光学玻璃镜头，受镜片玻璃和粘胶吸收紫外线的限制，只能透过长波紫外线，且透过率很低，一般只有10左右，几乎不能透过中短波紫外线。光学玻璃在320380nm范围内的某个波长开始表现吸收，镜头内的粘胶可以透过310nm波长以上的紫外线。石英玻璃透过紫外线的下限为185nm，萤石在120nm波长以下开始表现为吸收。因此，普通的光学玻璃镜头只能用于长波紫外线摄影。中短波紫外线摄影只能使用专用的光学玻璃紫外镜头。目前，直接紫外线摄影所采用的镜头主要是石英玻璃镜头。如春光X100（100mm,F5.6)紫外摄影镜头。这类镜头具有成像波段宽，物距范围大（200900nm），超消色差，紫外线透过率高等优点，特别适合直接紫外线摄影。国外产品有尼康紫外镜头（105mm,F3.5)和塔库玛石英紫外镜头（85mm,F4.5),3.1 紫外线反射摄影器材,四紫外滤光镜 镜头前的紫外滤光镜的作用是透过物体反射的紫外线，吸收物体反射的可见光和紫外线激发下的可见荧光。玻璃吸收型紫外滤光镜玻璃吸收型长波紫外滤光镜透过300400nm的长波紫外线，在365nm透过率为70%90%。如Kodak公司的雷登和国产海鸥和。玻璃吸收型长短波紫外滤光镜透过200400nm紫外线，在365nm透过率为60%80%。在254nm透过率为30%40%。如Kodak公司的雷登B和国产海鸥3。干涉型紫外滤光镜一般是窄带通形式，半波宽在10nm20nm，透过的中心波长可任意选择。254nm短波反射照相要求使用254nm干涉型滤光镜。,3.2 紫外线反射摄影的技术条件,1所选光源要含成像紫外线波段丰富,光照均匀。目前由于紫外线光源限制，只有长波紫外线（365nm）反射摄影和短波紫外线(254nm)反射摄影。因为在紫外胶片上记录的是被摄物体呈现为不同程度的灰色密度分布，所以紫外线反射摄影只有黑白摄影。2普通光学玻璃强烈吸收短波紫外线，只能用于长波紫外线（365nm）反射摄影，而且需要二次调焦；石英镜头可以用于长短波紫外线反射摄影，不需要二次调焦。,3.2 紫外线反射摄影的技术条件,3进行紫外线反射摄影时，需要在照相机镜头前加上长波紫外线（365nm）或短波紫外线(254nm)的滤波镜，把所需要的成像光线分离出来，在专用紫外线胶片或全色片上纪录下来，得到所需的亮度分布，显示出有用的细节。镜头前的吸收滤光镜中心波长应是成像光线的波长，透过率尽量要高。吸收滤光镜和镜头结合要紧密，不漏光。,3.2 紫外线反射摄影的技术条件,4.紫外线反射摄影的影像反差较小 由于在紫外区感光材料反差系数小；大多数物质对紫外线的反射率小；紫外线在空气中散射系数大。所以紫外线反射摄影的影像反差较小，所以尽量采用高反差胶片和高反差显影液显影。,3.3 紫外线反射摄影的技术方法,紫外线反射摄影装置示意图,3.3 紫外线反射摄影的技术方法,1.在可见光下取景调焦,四周要留有余地。若用普通光学镜头需要二次调焦，在原焦距的基础上缩短150。普通光学镜头不能用于短波紫外摄影，若用石英镜头在可见光下取景调焦清析卽可。2.紫外线反射需要系列曝光紫外反射摄影主要受到三个因素的影响一是胶片的感光度；二是紫外线照明强度和物体反射能力；三是滤光镜和镜头的透过性能。曝光基准值可以利用相机本身测光值，也可以利用经验测光值。如：上海牌黑白全色胶片10021，15瓦短波紫外灯照明，254nm短波紫外干涉滤光镜，F8、12分钟。,3.3 紫外线反射摄影的技术方法,3在一定的条件下，利用紫外线反射摄影拍照疑难手印，镜头前不加紫外线滤光镜可以大大缩短曝光时间，而且优于加紫外线滤光镜的拍照效果。(1)这必须是在全黑环境中；(2)光源为只可辐射紫外线；(3)镜头必须是对短波紫外线透过率较高的专用紫外线摄影镜头；(4)在短波紫外线的照射下，不被激发荧光手印的承受客体对紫外线的吸收越强烈，拍照效果越好；如果要消除背景图案干扰且背景蓝紫光的反射又很强时，则需要加紫外线滤光镜。,3.4 短波紫外线反射摄影技术,定义：将被拍物所反射的短波紫外线成象并记录在感光片上的特殊摄影技术。条件短波紫外光源照射使物体能反射短波紫外线短波紫外线滤光镜滤光使进入镜头内的光线只含有短波紫外线短波紫外镜头成像使短波紫外线能通过镜头成象感光片能对短波紫外线感光,3.4 短波紫外线反射摄影技术,一、理论基础与技术方法 1.理论基础,当短波紫外线照射到物体时会发生反射，在物体表面发生两种反射：表面反射和内反射。,一、理论基础与技术方法,光与物质的表面反射性质：,定向反射 漫反射 混合反射,光滑表面,粗糙表面,不光滑表面,一、理论基础与技术方法,光与物质的内反射性质,光滑表面：只在有限方向有反射,不光滑表面：各方向都有,一、理论基础与技术方法,2.承痕体表面类型承痕体因表面性质不同可分为两种类型第一类表面范围玻璃、陶瓷、大光照片、光滑的塑料和油漆等。特点一般是高光澤的光滑表面（电工胶布的粘结层除外，但从效果上也属于此类）强烈吸收254nm的短波紫外线。在254nm短波紫外线照射下，表面呈镜面反射，只存在定向反射光，没有漫反射光线。,一、理论基础与技术方法,第二类表面有两种光滑但光泽度不是很高的表面某些塑料和油漆表面。对254nm短波紫外线吸收不强烈的光泽表面光滑的纸张。3.原理当短波紫外线照射到留有手印的客体上时，客体表面与手印纹线对短波紫外线存在不同的吸收程度和不同的反射形式，从而形成较好的反差，使潜在手印得以显现。,二、短波紫外线反射摄影应用,1.第一类表面上的汗液指纹反射性质第一类表面属于光滑表面，产生定向反射，垂直方向无分量。第一类表面强烈吸收紫外线，无内反射。汗液在277nm处有较宽的吸收带，无内反射。汗液表面属于半光滑表面，产生混合反射，垂直方向有反射。入射角度：10 30正片效果：深背景下的浅纹线,(a)可见光透射照明照相(b)254nm紫外反射照相 入射角30度,平面玻璃双面汗液指印,(a)可见光暗视场照明照相(b)254nm紫外反射照相 入射角30度,玻璃镜面汗液指印,花玻璃平面一侧表面上汗液指印,(a)普通照相(b)254nm紫外反射照相 入射角30度,(a)普通照相(b)254nm紫外反射照相 入射角30度,彩色照片表面上汗液指印,(a)普通照相(b)254nm紫外反射照相 入射角30度,红/白油漆表面上汗液指印,透明胶带粘胶面上汗液指印,(a)普通照相,(b)254nm短波紫外反射照相 入射角30度,彩色照片上的无色汗液指纹,彩色照片上的唇印,二、短波紫外线反射摄影应用,2.光滑但光泽度不高的表面上的汗液指纹反射性质这类表面属于半光滑表面，产生混合反射或漫反射，垂直方向有分量。这类表面吸收紫外线比汗液略差，内反射非常弱。汗液在277nm处有较宽的吸收带，无内反射。汗液表面属于半光滑表面，产生混合反射，但垂直分量比较小。入射角度：45左右正片效果：浅背景下的深纹线,乳白色塑料表面上汗液指印,(a)普通照相(b)254nm短波紫外反射照相 入射角45度,红/黑/白油漆表面上汗液指印,(a)普通照相(b)254nm短波紫外反射照相 入射角45度,易拉罐上的潜在指纹,二、短波紫外线反射摄影应用,3.光泽白纸上的汗液指纹反射性质这类表面属于光滑表面，产生定向反射，垂直方向无分量。这类表面吸收紫外线不强，内反射较强。汗液在277nm处有较宽的吸收带，无内反射。汗液表面属于半光滑表面，产生混合反射，但垂直分量比较小。入射角度：45左右正片效果：浅背景下的深纹线,二、短波紫外线反射摄影应用,4、应用说明：,1该方法是利用手印纹线物质与背景对短波紫外线的吸收、反射性质的差异显现手印的。显现手印的效果与纹线物质的化学成分关系不大，所以对汗液、灰尘、油脂、血迹的手印、足跡、口唇纹等均可使用。但显现效果与纹线物质的数量有关，纹线物质的数量越多，吸收或散射光线越多，则形成亮度反差越强，显现效果越好。如重型、普通型、弱型三类手印，反差依次减小。尽管如此，弱型手印仍有较大的反差。,二 短波紫外线反射摄影应用,2.该方法对适用表面上的手印有很高的显现灵敏度，特别是第一类表面上的手印，甚至于30天5个月的手印也可显现。而且对502胶处理过的也没有影响，所以可以放在502胶方法以前。3目前，因为短波紫外线光源波段少，所以只能在254nm进行，其它波段如200230nm、270280nm还没有研制出光源。另外,发现潜在手印可用紫外线电视或紫外影像变换管。,4、应用说明：,三紫外图像的实时显示技术,（一）实时显示的概念 紫外图像实时显示是通过专门的仪器，将不可见的紫外线图像即时的转化为可见图像，使人眼及时看到紫外反射图像结果。（二）紫外图像的实时显示的仪器设备 主要有三种类型的仪器设备，即紫外摄像机、紫外变像管系统和全波段CCD照相机。紫外摄像机具有紫外图像转换效果好、使用方便和成本较低等优点；缺点是图像分辨率不高，一次成像只能检验小面积表面，对弱信号探测灵敏度相对较低。,三紫外图像的实时显示技术,紫外变像管系统具有携带方便和操作简便的优点，另外对信号有增益作用，因此灵敏度很高。缺点也是图像分辨率偏低。全波段CCD照相机在2001300nm紫外，可见光和近红外光谱区有很好的光谱响应。其具有影像分辨率很高的优点，一次可以对较大的区域成像检验。,3.5 紫外线反射摄影的应用,紫外线反射摄影在法庭科学中有广泛的应用如，显现消褪字迹、密写字迹、伪造文件、褪色字迹、涂抹字迹、模糊字迹及标记；伪造文件、票证的检验、区别书写材料等。在痕迹检验方面紫外线反射摄影对于各种疑难指纹的显现具有特别独到之处如：各种物体上的汗液、油脂、灰尘痕迹、血迹，人体皮肤損伤。尤其是短波紫外线反射摄影，我国在这方面处于国际领先地位。另外，紫外线反射摄影在显现人体伤痕方面也有很好的效果。,纺织品上的蛋白质痕迹,反射摄影,发光摄影,彩色照片上的无色汗液指纹,白炽灯泡上的无色汗液指纹,可见光攝影,紫外线攝影,紫外线反射摄影,紫外线发光摄影,涂改的毕业证书,皮肤伤痕的摄影,古老而又新鲜的课题1500年前，中国宫廷太医发现在丝绸帐篷中观察伤员的伤痕比直接在太阳光下观察清晰。皮肤伤痕摄影的萌芽。1801年紫外线发现后，人们开始对紫外线皮肤伤痕摄影的研究。1935年第一张紫外线皮肤伤痕照片产生，并且相继研究出皮肤对紫外线的反射、散射和吸收的关系。1974年（英）鲁笛克应用紫外线拍照皮肤被咬伤的牙印图像，为案情提供了重要证据，从而引起了法庭科学界的重视。但至今这项技术尚未成熟，处于探索阶段。,皮肤伤痕的摄影,一 原理：1人体皮肤结构：表皮角质层、粉粒层、刺状层、基层、乳头状层；真皮厚度 70120um（手掌、脚跟部除外）表皮最低层细胞能够产生颜料和黑色素，並形成色素堆积，随着细胞的繁殖增生，向外推移，色素颗粒会慢慢向外扩散。黑色素的作用：(1)使皮肤颜色变深；(2)吸收紫外线（起阻挡外来紫外线的作用），从而减少或避免紫外线进入肌肉组织，以保障正常的细胞免受紫外线的伤害。,皮肤伤痕的摄影,2皮肤伤痕的紫外线摄影原理：长波紫外线能够透射到皮肤90微米的地方，黑色素对其有吸收作用。黑色素堆积多的地方，吸收作用大；黑色素少的地方，吸收作用小。正常皮肤，各部位吸收基本一致，图像为均勻影调。皮肤损伤后，在损伤的黑变病区域会逸出大量的黑色素，并扩散到整个创面。长波紫外线365nm摄影，损伤处的影调较周围正常皮肤深。但是，严重的创伤（伤及真皮组织）会形成结缔组织（疤），其产生的黑色素较正常情况下要少，吸收紫外线也小，长波紫外线365nm摄影损伤处的影调较周围正常皮肤浅。,皮肤伤痕的摄影,一般来说，有伤痕就有淤血，淤血能吸收紫外线，掩盖了伤痕。待淤血散去后，伤痕尚未痊愈，拍照效果就好。因此在损伤后几周甚至几个月内还能拍照到伤痕影像。,皮肤伤痕的摄影,3影响拍照效果的因素：（1）不同人的皮肤密度、厚度；损伤部位的组织反应的快慢程度；黑色素扩散速度等等不同。（2）损伤后立即拍照效果13周的效果有的甚至于6周6个月以后反而比损伤后几小时拍照效果好。特别在有淤血的情况下。（3）窄波段兰绿光（30nm）如：450、480、525、570nm，以及紫外线可以激发人体大部分组织和器官发出可见荧光，而皮肤的固有荧光強度和颜色与损伤处有明显不同。新鲜的皮下出血由于血红蛋白的熄灭作用而无荧光。但随着血红蛋白的分解和吸收，损伤部位的荧光也逐渐恢复。这样一来，使出血部位在窄波段兰绿光和紫外线下比在可见光下更能准确确定。此方法正在研究中。,皮肤伤痕的摄影,二 技术方法 暗室中，紫外线灯或电子闪光灯、2030度或45度配光、标记笔划出可疑部位、放好标尺、三脚架固定照相机拍照，系列暴光。如用闪光灯，用手动档，使用不同的光圈（F5.6,8,11,16)进行暴光 建议使用高分辨率的黑白胶片，因为它的乳剂层薄，紫外线通过时散射小。某些情况下也使用彩色胶片以反映损伤部位的颜色。目前研究方向：技术方法更加成熟和规范化；根据伤痕照片鉴定伤痕形状和致伤的工具；对伤痕形成的时间作出科学判断。,利用365nm紫外线拍摄树叶或菜叶上无色手印由于树叶或菜叶一般在365nm紫外线照射下，反射紫外线，而菜叶内部的植物细胞在外力的挤压下破裂后，就会吸收紫外线人的手纹线是凹凸不平的，当手作用在菜叶上力量达到一定程度时，乳突线会破坏植物细胞溢出水而吸收紫外线。小黎沟与没有被压迫的部位就反射紫外线，形成反差。所以形成浅背景下的深色纹线。,紫外线反射摄影鉴定字迹与盖章的先后顺序,由于字迹和印泥对紫外线的反射和吸收能力不同，在书写字迹与印文的的交叉处形成一定的断痕，可判断出先写字后盖印或先盖印后写字。对于字迹为纯蓝墨水和蓝黑墨水，可用254和365 nm的紫外线。拍照结果：先写字后盖印，在交叉处字迹被印文掩盖，笔画不完整。先盖印后写字，字迹在印文的上面，字迹完整而无断痕出现。,短波紫外反射拍照曲面物体上的指印,对于第一类平面上指印，光线入射角越小，则纹线反射光中进入镜头的分量越大，反差也越大。但入射角度太小，背景的定向反射光也进入镜头，则减小反差。所以一般入射 角度15度为好。曲面物体如乳白灯泡指印的拍照会遇到反差微弱和光斑干扰等问题。由于曲面指印各个部位不在同一平面上，各个部位的入射角度不同，纹线与背景之间的反差也不同。入射角度太小，某些背景部位的定向反射光进入镜头，形成光斑。,光线的入射角越小或曲面曲率半径越小，则光斑越靠近视场中心。选择最佳入射角的原则是在避开光斑干扰的情况下选用尽可能小的入射角，让光斑出现在指印区边缘即可。拍照时，在可见光下找到最佳入射角度，然后，将紫外光源放在同样角度位置上即可。一般曲面物体可采用3040度入射角照明；如果曲面的直径大于15cm，可用2030度入射角；如果曲面的直径小于2cm，则选用45度入射角，以避开光斑，但不能超过45度。照射光线入射角越大，需要的暴光量也越多。,圆柱体表面上的指印应采用沿柱轴方向照射的顺轴配光方式，用1030度入射角照明，不会产生光斑，但侧轴配光则会产生光斑。,顺轴配光,侧轴配光,如果曲面曲率半径很小，则需要较大的入射角度来避开光斑，但反差会降低。可用小的入射角度分两次拍照。第二次拍照时，检材相对相机镜头轴线旋转90 度或光源相对镜头轴线转动90度，这样，光斑会出现在两张照片的不同位置上。,