紫外線反射攝影技術

1、,物證特種檢驗攝影,第三章 紫外線反射攝影技術,第三章 紫外線反射攝影技術,3.1 紫外線反射攝影器材 一、紫外感光材料 1 感色性 普通感光膠片的乳劑對長波紫外線有很好的敏感性，可用于365nm長波紫外反射照相。這些膠片包括盲色片、分色片、全色片等膠片。 乳劑中明膠強烈吸收中短波紫外線，在210250nm波長的吸收率達90以上，因此普通的鹵化銀乳劑對中短波紫外線敏感性通常比較低。但是，通過增加暴光時間還是可以記錄物體反射的254nm短波紫外線影像 專門的紫外感光片對中短波紫外線敏感度較高。但在物證檢驗中使用不太方便，故很少使用。,一、紫外感光材料,2 感光度 在紫外光譜區(qū)的不同波長位置上，膠

2、片的敏感性也不同。大多數(shù)感光膠片在紫外光譜區(qū)的感光度差別顯著小于它們在可見光譜區(qū)的差別。 3反差系數(shù)和寬容度 感光膠片在紫外光譜區(qū)暴光的反差系數(shù)明顯小于在可見光譜區(qū)暴光的反差系數(shù)。所以紫外反射照相膠片的反差普遍偏小，寬容度較大。,3.1 紫外線反射攝影器材,二、紫外線光源 紫外線攝影的光源必須是含紫外線豐富的光源，適合直接紫外線攝影的光源有自然光和人工光兩大類。 1自然光 太陽發(fā)射的光譜中，包含全部波長的紫外線，但其中中短波紫外線被大氣層大量散射和吸收，到達地球表面的主要是長波紫外線，約占太陽光輻射的5。因此，太陽光可以作為長波紫外線光源，具有光照面積大、均勻，照明強度高等優(yōu)點。其缺點是陽光中

3、輻射的紫外線的強度與天氣、季節(jié)、地理位置和時間等因素密切相關，紫外光輻射不穩(wěn)定。,3.1 紫外線反射攝影器材,2人工光源 目前，在直接紫外線攝影中主要使用人工光源汞蒸氣燈，也稱為水銀蒸氣燈。燈管內(nèi)充汞蒸氣，當燈管兩端電極接通電源時，由陽極產(chǎn)生的加速電子與汞蒸氣碰撞而發(fā)光，發(fā)光強度與波長主要取決于汞蒸氣的壓力。,高壓汞燈能譜曲線圖,長波紫外線燈的汞蒸氣壓力約比低壓汞燈高10倍，稱為高壓汞燈，其發(fā)射光譜也是不連續(xù)的,365nm長波紫外線含量很高。此燈用于長波紫外反射攝影和紫外線光致發(fā)光攝影的光源。國產(chǎn)438長波紫外線燈和UV400紫外線燈即屬此種光源。,3.1 紫外線反射攝影器材,短波紫外燈的汞蒸

4、氣壓力一般不超過0.1個大氣壓，稱為低壓汞燈。如國產(chǎn)437短波紫外線燈和UV600短波紫外線燈。這種燈放射的254nm紫外線占70以上，且其發(fā)射光譜是不連續(xù)的。此燈用于短波紫外反射攝影和光致發(fā)光攝影的光源。,低壓汞燈能譜曲線圖,2人工光源,短波紫外線燈的輻射強度受溫度影響很大，使用溫度范圍在20C - 60C ,以40C發(fā)光為最強, 0C時254 nm的輸出減少50 %,低于20C短波紫外線基本無輸出。另外，此燈的短波紫外線濾光片使用壽命短，透過率隨照射時間顯著下降，應當及時更換。,3.1 紫外線反射攝影器材,紫外線金屬鹵化燈是在汞燈內(nèi)加入某些元素制作而成的。它具有輸出強度高、種類多的特點。例

5、如紫外鎂汞燈，既能發(fā)射長波紫外線，也能發(fā)射短波紫外線，在200300 nm和360400 nm 兩個譜帶內(nèi)均有輸出。在功率相同的條件下，紫外線輻射比高壓汞燈強一倍左右。 近年來相繼研制了為刑事技術設計的專用紫外線光源，功率在300500 W，并配置用于不同譜段輸出的紫外線濾光鏡。這些紫外線光源具有光強度大、譜線豐富特點，即使在干擾光較多環(huán)境下，也能檢驗。,2人工光源,3.1 紫外線反射攝影器材,2人工光源,電子閃光燈的輻射含有長波紫外線，各種閃光燈輸出紫外線的比例有明顯變化，主要取決于燈管內(nèi)氣體的種類和比例。用石英制作燈管殼的電子閃光燈，會有一部分短波紫外線輸出，玻璃管殼的閃光燈只輸出長波紫外

6、線。因此，普通的閃光燈可用于長波紫外線攝影。 普通攝影用的鎢絲燈，在紫外區(qū)只有少量的長波紫外線輸出，再加上玻璃殼的吸收，使輸出的紫外線很弱，不宜用作紫外線攝影光源。,3.1 紫外線反射攝影器材,三、 相機與鏡頭 普通攝影使用的照相機，大多數(shù)可用于紫外線反射攝影。由于紫外線的穿透能力遠小于可見光，在可見光區(qū)不漏光的照相機，在紫外區(qū)一般也不漏紫外光。 普通的光學玻璃鏡頭，受鏡片玻璃和粘膠吸收紫外線的限制，只能透過長波紫外線，且透過率很低，一般只有10左右，幾乎不能透過中短波紫外線。 光學玻璃在320380nm范圍內(nèi)的某個波長開始表現(xiàn)吸收，鏡頭內(nèi)的粘膠可以透過310nm波長以上的紫外線。石英玻璃透過

7、紫外線的下限為185nm，螢石在120nm波長以下開始表現(xiàn)為吸收。因此，普通的光學玻璃鏡頭只能用于長波紫外線攝影。中短波紫外線攝影只能使用專用的光學玻璃紫外鏡頭。 目前，直接紫外線攝影所采用的鏡頭主要是石英玻璃鏡頭。如春光X100（100mm,F5.6)紫外攝影鏡頭。這類鏡頭具有成像波段寬，物距范圍大（200900nm），超消色差，紫外線透過率高等優(yōu)點，特別適合直接紫外線攝影。國外產(chǎn)品有尼康紫外鏡頭（105mm,F3.5) 和塔庫瑪石英紫外鏡頭（85mm,F4.5),3.1 紫外線反射攝影器材,四紫外濾光鏡 鏡頭前的紫外濾光鏡的作用是透過物體反射的紫外線，吸收物體反射的可見光和紫外線激發(fā)下的可

8、見熒光。 玻璃吸收型紫外濾光鏡 玻璃吸收型長波紫外濾光鏡透過300400nm的長波紫外線，在365nm透過率為70%90%。如Kodak公司的雷登和國產(chǎn)海鷗和。 玻璃吸收型長短波紫外濾光鏡透過200400nm紫外線，在365nm透過率為60%80%。在254nm透過率為30%40%。如Kodak公司的雷登B和國產(chǎn)海鷗3。 干涉型紫外濾光鏡 一般是窄帶通形式，半波寬在10nm20nm，透過的中心波長可任意選擇。254nm短波反射照相要求使用254nm干涉型濾光鏡。,3.2 紫外線反射攝影的技術條件,1所選光源要含成像紫外線波段豐富, 光照均勻。 目前由于紫外線光源限制，只有長波紫外線（365nm

9、）反射攝影和短波紫外線(254nm)反射攝影。因為在紫外膠片上記錄的是被攝物體呈現(xiàn)為不同程度的灰色密度分布，所以紫外線反射攝影只有黑白攝影。 2普通光學玻璃強烈吸收短波紫外線，只能用于長波紫外線（365nm）反射攝影，而且需要二次調(diào)焦；石英鏡頭可以用于長短波紫外線反射攝影，不需要二次調(diào)焦。,3.2 紫外線反射攝影的技術條件,3進行紫外線反射攝影時，需要在照相機鏡頭前加上長波紫外線（365nm）或短波紫外線(254nm)的濾波鏡，把所需要的成像光線分離出來，在專用紫外線膠片或全色片上紀錄下來，得到所需的亮度分布，顯示出有用的細節(jié)。 鏡頭前的吸收濾光鏡中心波長應是成像光線的波長，透過率盡量要高。吸

10、收濾光鏡和鏡頭結合要緊密，不漏光。,3.2 紫外線反射攝影的技術條件,4.紫外線反射攝影的影像反差較小 由于在紫外區(qū)感光材料反差系數(shù)?。?大多數(shù)物質(zhì)對紫外線的反射率?。?紫外線在空氣中散射系數(shù)大。 所以紫外線反射攝影的影像反差較小，所以盡量采用高反差膠片和高反差顯影液顯影。,3.3 紫外線反射攝影的技術方法,紫外線反射攝影裝置示意圖,3.3 紫外線反射攝影的技術方法,1.在可見光下取景調(diào)焦, 四周要留有余地。 若用普通光學鏡頭需要二次調(diào)焦，在原焦距的基礎上縮短150。 普通光學鏡頭不能用于短波紫外攝影， 若用石英鏡頭在可見光下取景調(diào)焦清析卽可。 2.紫外線反射需要系列曝光 紫外反射攝影主要受到

11、三個因素的影響一是膠片的感光度；二是紫外線照明強度和物體反射能力；三是濾光鏡和鏡頭的透過性能。 曝光基準值可以利用相機本身測光值，也可以利用經(jīng)驗測光值。 如：上海牌黑白全色膠片10021，15瓦短波紫外燈照明，254nm短波紫外干涉濾光鏡，F(xiàn)8、12分鐘。,3.3 紫外線反射攝影的技術方法,3在一定的條件下，利用紫外線反射攝影拍照疑難手印，鏡頭前不加紫外線濾光鏡可以大大縮短曝光時間，而且優(yōu)于加紫外線濾光鏡的拍照效果。 (1) 這必須是在全黑環(huán)境中； (2)光源為只可輻射紫外線； (3)鏡頭必須是對短波紫外線透過率較高的專用紫外線攝影鏡頭； (4)在短波紫外線的照射下，不被激發(fā)熒光 手印的承受客

12、體對紫外線的吸收越強烈，拍照效果越好；如果要消除背景圖案干擾且背景藍紫光的反射又很強時，則需要加紫外線濾光鏡。,3.4 短波紫外線反射攝影技術,定義：將被拍物所反射的短波紫外線成象并記錄在感光片上的特殊攝影技術。 條件 短波紫外光源照射 使物體能反射短波紫外線 短波紫外線濾光鏡濾光 使進入鏡頭內(nèi)的光線只含有短波紫外線 短波紫外鏡頭成像 使短波紫外線能通過鏡頭成象 感光片能對短波紫外線感光,3.4 短波紫外線反射攝影技術,一、理論基礎與技術方法 1.理論基礎,當短波紫外線照射到物體時會發(fā)生反射，在物體表面發(fā)生兩種反射：表面反射和內(nèi)反射。,一、理論基礎與技術方法,光與物質(zhì)的表面反射性質(zhì)：,定向反射

13、 漫反射 混合反射,光滑表面,粗糙表面,不光滑表面,一、理論基礎與技術方法,光與物質(zhì)的內(nèi)反射性質(zhì),光滑表面： 只在有限方向有反射,不光滑表面： 各方向都有,一、理論基礎與技術方法,2.承痕體表面類型 承痕體因表面性質(zhì)不同可分為兩種類型 第一類表面 范圍 玻璃、陶瓷、大光照片、光滑的塑料和油漆等。 特點 一般是高光澤的光滑表面（電工膠布的粘結層除外，但從效果上也屬于此類） 強烈吸收254nm的短波紫外線。 在254nm短波紫外線照射下，表面呈鏡面反射，只存在定向反射光，沒有漫反射光線。,一、理論基礎與技術方法,第二類表面 有兩種 光滑但光澤度不是很高的表面 某些塑料和油漆表面。 對254nm短波

14、紫外線吸收不強烈的光澤表面 光滑的紙張。 3.原理 當短波紫外線照射到留有手印的客體上時，客體表面與手印紋線對短波紫外線存在不同的吸收程度和不同的反射形式，從而形成較好的反差，使?jié)撛谑钟〉靡燥@現(xiàn)。,二、短波紫外線反射攝影應用,1.第一類表面上的汗液指紋 反射性質(zhì) 第一類表面屬于光滑表面，產(chǎn)生定向反射，垂直方向無分量。 第一類表面強烈吸收紫外線，無內(nèi)反射。 汗液在277nm處有較寬的吸收帶，無內(nèi)反射。 汗液表面屬于半光滑表面，產(chǎn)生混合反射，垂直方向有反射。 入射角度：10 30 正片效果：深背景下的淺紋線,(a)可見光透射照明照相 (b)254nm紫外反射照相 入射角30度,平面玻璃雙面汗液指印

15、,(a)可見光暗視場照明照相 (b)254nm紫外反射照相 入射角30度,玻璃鏡面汗液指印,花玻璃平面一側表面上汗液指印,(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,紅/白油漆表面上汗液指印,透明膠帶粘膠面上汗液指印,(a)普通照相,(b)254nm短波紫外反射照相 入射角30度,彩色照片上的無色汗液指紋,彩色照片上的唇印,二、短波紫外線反射攝影應用,2.光滑但光澤度不高的表面上的汗液指紋 反射性質(zhì) 這類表面屬于半光滑表面，產(chǎn)生混合反射

16、或漫反射，垂直方向有分量。 這類表面吸收紫外線比汗液略差，內(nèi)反射非常弱。 汗液在277nm處有較寬的吸收帶，無內(nèi)反射。 汗液表面屬于半光滑表面，產(chǎn)生混合反射，但垂直分量比較小。 入射角度：45左右 正片效果：淺背景下的深紋線,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,紅/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,易拉罐上的潛在指紋,二、短波紫外線反射攝影應用,3.光澤白紙上的汗液指紋 反射性質(zhì) 這類表面屬于光滑表面，產(chǎn)生定向反射，垂直方向無分量。 這類表面吸收紫外線不強，內(nèi)反射較強。 汗液在277n

17、m處有較寬的吸收帶，無內(nèi)反射。 汗液表面屬于半光滑表面，產(chǎn)生混合反射，但垂直分量比較小。 入射角度：45左右 正片效果：淺背景下的深紋線,二、短波紫外線反射攝影應用,4、應用說明：,1該方法是利用手印紋線物質(zhì)與背景對短波紫外線的吸收、反射性質(zhì)的差異顯現(xiàn)手印的。 顯現(xiàn)手印的效果與紋線物質(zhì)的化學成分關系不大，所以對汗液、灰塵、油脂、血跡的手印、足跡、口唇紋等均可使用。 但顯現(xiàn)效果與紋線物質(zhì)的數(shù)量有關，紋線物質(zhì)的數(shù)量越多，吸收或散射光線越多，則形成亮度反差越強，顯現(xiàn)效果越好。 如重型、普通型、弱型三類手印，反差依次減小。盡管如此，弱型手印仍有較大的反差。,二 短波紫外線反射攝影應用,2.該方法對適用

18、表面上的手印有很高的顯現(xiàn)靈敏度，特別是第一類表面上的手印，甚至于30天5個月的手印也可顯現(xiàn)。而且對502膠處理過的也沒有影響，所以可以放在502膠方法以前。 3目前，因為短波紫外線光源波段少，所以只能在254nm進行，其它波段如200230nm、270280nm還沒有研制出光源。另外,發(fā)現(xiàn)潛在手印可用紫外線電視或紫外影像變換管。,4、應用說明：,三紫外圖像的實時顯示技術,（一）實時顯示的概念 紫外圖像實時顯示是通過專門的儀器，將不可見的紫外線圖像即時的轉(zhuǎn)化為可見圖像，使人眼及時看到紫外反射圖像結果。 （二）紫外圖像的實時顯示的儀器設備 主要有三種類型的儀器設備，即紫外攝像機、紫外變像管系統(tǒng)和全

19、波段CCD照相機。 紫外攝像機具有紫外圖像轉(zhuǎn)換效果好、使用方便和成本較低等優(yōu)點； 缺點是圖像分辨率不高，一次成像只能檢驗小面積表面，對弱信號探測靈敏度相對較低。,三紫外圖像的實時顯示技術,紫外變像管系統(tǒng)具有攜帶方便和操作簡便的優(yōu)點，另外對信號有增益作用，因此靈敏度很高。缺點也是圖像分辨率偏低。 全波段CCD照相機在2001300nm紫外，可見光和近紅外光譜區(qū)有很好的光譜響應。其具有影像分辨率很高的優(yōu)點，一次可以對較大的區(qū)域成像檢驗。,3.5 紫外線反射攝影的應用,紫外線反射攝影在法庭科學中有廣泛的應用 如，顯現(xiàn)消褪字跡、密寫字跡、偽造文件、褪色字跡、涂抹字跡、模糊字跡及標記；偽造文件、票證的檢

20、驗、區(qū)別書寫材料等。 在痕跡檢驗方面紫外線反射攝影對于各種疑難指紋的顯現(xiàn)具有特別獨到之處 如：各種物體上的汗液、油脂、灰塵痕跡、血跡，人體皮膚損傷。尤其是短波紫外線反射攝影，我國在這方面處于國際領先地位。另外，紫外線反射攝影在顯現(xiàn)人體傷痕方面也有很好的效果。,紡織品上的蛋白質(zhì)痕跡,反射攝影,發(fā)光攝影,彩色照片上的無色汗液指紋,白熾燈泡上的無色汗液指紋,可見光攝影,紫外線攝影,紫外線反射攝影,紫外線發(fā)光攝影,涂改的畢業(yè)證書,皮膚傷痕的攝影,古老而又新鮮的課題 1500年前，中國宮廷太醫(yī)發(fā)現(xiàn)在絲綢帳篷中觀察傷員的傷痕比直接在太陽光下觀察清晰。皮膚傷痕攝影的萌芽。 1801年紫外線發(fā)現(xiàn)后，人們開始對

21、紫外線皮膚傷痕攝影的研究。 1935年第一張紫外線皮膚傷痕照片產(chǎn)生，并且相繼研究出皮膚對紫外線的反射、散射和吸收的關系。 1974年（英）魯?shù)芽藨米贤饩€拍照皮膚被咬傷的牙印圖像，為案情提供了重要證據(jù)，從而引起了法庭科學界的重視。 但至今這項技術尚未成熟，處于探索階段。,皮膚傷痕的攝影,一 原理： 1人體皮膚結構： 表皮角質(zhì)層、粉粒層、刺狀層、基層、乳頭狀層； 真皮 厚度 70120um （手掌、腳跟部除外） 表皮最低層細胞能夠產(chǎn)生顏料和黑色素，並形成色素堆積，隨著細胞的繁殖增生，向外推移，色素顆粒會慢慢向外擴散。 黑色素的作用： (1) 使皮膚顏色變深； (2)吸收紫外線（起阻擋外來紫外線的

22、作用），從而減少或避免紫外線進入肌肉組織，以保障正常的細胞免受紫外線的傷害。,皮膚傷痕的攝影,2皮膚傷痕的紫外線攝影原理： 長波紫外線能夠透射到皮膚90微米的地方，黑色素對其有吸收作用。 黑色素堆積多的地方，吸收作用大；黑色素少的地方，吸收作用小。 正常皮膚，各部位吸收基本一致，圖像為均勻影調(diào)。 皮膚損傷后，在損傷的黑變病區(qū)域會逸出大量的黑色素，并擴散到整個創(chuàng)面。 長波紫外線365nm攝影，損傷處的影調(diào)較周圍正常皮膚深。 但是，嚴重的創(chuàng)傷（傷及真皮組織）會形成結締組織（疤），其產(chǎn)生的黑色素較正常情況下要少，吸收紫外線也小，長波紫外線365nm攝影損傷處的影調(diào)較周圍正常皮膚淺。,皮膚傷痕的攝影,

23、一般來說，有傷痕就有淤血，淤血能吸收紫外線，掩蓋了傷痕。待淤血散去后，傷痕尚未痊愈，拍照效果就好。因此在損傷后幾周甚至幾個月內(nèi)還能拍照到傷痕影像。,皮膚傷痕的攝影,3影響拍照效果的因素： （1） 不同人的皮膚密度、厚度；損傷部位的組織反應的快慢程度；黑色素擴散速度等等不同。 （2） 損傷后立即拍照效果13周的效果有的甚至于6周6個月以后反而比損傷后幾小時拍照效果好。特別在有淤血的情況下。 （3） 窄波段蘭綠光（30nm）如：450、480、525、570nm，以及紫外線可以激發(fā)人體大部分組織和器官發(fā)出可見熒光，而皮膚的固有熒光強度和顏色與損傷處有明顯不同。 新鮮的皮下出血由于血紅蛋白的熄滅作用

24、而無熒光。但隨著血紅蛋白的分解和吸收，損傷部位的熒光也逐漸恢復。這樣一來，使出血部位在窄波段蘭綠光和紫外線下比在可見光下更能準確確定。此方法正在研究中。,皮膚傷痕的攝影,二 技術方法 暗室中，紫外線燈或電子閃光燈、2030度或45度配光、標記筆劃出可疑部位、放好標尺、三腳架固定照相機拍照，系列暴光。如用閃光燈，用手動檔，使用不同的光圈（F5.6,8,11,16)進行暴光 建議使用高分辨率的黑白膠片，因為它的乳劑層薄，紫外線通過時散射小。某些情況下也使用彩色膠片以反映損傷部位的顏色。 目前研究方向： 技術方法更加成熟和規(guī)范化； 根據(jù)傷痕照片鑒定傷痕形狀和致傷的工具； 對傷痕形成的時間作出科學判斷。,利用365nm紫外線拍攝樹葉或菜葉上無色手印 由于樹葉或菜葉一般在365nm紫外線照射下，反射紫外線，而菜葉內(nèi)部的植物細胞在外力的擠壓下破裂后，就會吸收紫外線 人的手紋線是凹凸不平的，當手作用在菜葉上力量達到一定程度時，乳突線會破壞植物細胞溢出水而吸收紫外線。小黎溝與沒有