血跡作為暴力案件現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)率較高的生物檢材，其檢驗(yàn)鑒定工作可為案件的快速偵破提供大量信息。高光譜成像技術(shù)可對(duì)案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)的血跡檢材進(jìn)行無(wú)損、快速成像，相比于檢測(cè)血跡的化學(xué)試劑法和傳統(tǒng)的光譜分析方法，高光譜成像技術(shù)具有圖譜合一的顯著優(yōu)勢(shì)。

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和跨學(xué)科研究的不斷深化，使得光譜成像技術(shù)的應(yīng)用日趨成熟。案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)血跡檢材的檢測(cè)分析中多使用紫外可見(jiàn)反射光譜、可見(jiàn)-近紅外多光譜、拉曼光譜等進(jìn)行光譜數(shù)據(jù)分析。但是，常規(guī)的光譜分析技術(shù)因其無(wú)法記錄檢材物體的圖像信息，應(yīng)用上不斷受到限制。同時(shí)，隨著案件現(xiàn)場(chǎng)痕跡物證愈發(fā)復(fù)雜，法醫(yī)人員的檢驗(yàn)鑒定要求也不斷提高，所以充分了解現(xiàn)場(chǎng)檢材的化學(xué)組成和檢材上的空間信息是十分重要的。

01高光譜成像技術(shù)特點(diǎn)

高光譜成像技術(shù)是交叉學(xué)科發(fā)展的產(chǎn)物,是指在紫外到紅外范圍內(nèi)利用數(shù)百上千個(gè)較短的電磁波波段(一般小于10nm)從感興趣的目標(biāo)物體中獲取有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息的技術(shù),其多波段的特點(diǎn)使得圖像維的每一個(gè)像素元均可在光譜維得到近乎連續(xù)的光譜曲線。

圖1 高光譜數(shù)據(jù)立方體示意圖

02高光譜圖像數(shù)據(jù)分析

血跡高光譜圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理常包含去噪、校正、拼接等操作,以消除干擾信息的影響。如圖3所示,數(shù)據(jù)降維、光譜特征參量化、數(shù)據(jù)的混合像元分解以及高光譜數(shù)據(jù)分類是數(shù)據(jù)分析階段的主要內(nèi)容。

圖2 基于高光譜成像的血跡檢測(cè)流程及應(yīng)用

特征選擇即從原始波段中按照既定的搜索準(zhǔn)則或策略選擇一定數(shù)量包含被測(cè)物體主要信息的波段組合,這些波段應(yīng)滿足信息量大、相關(guān)性小以及光譜曲線差異大的要求,并能夠很好地將被測(cè)物質(zhì)與其他物質(zhì)區(qū)分開(kāi)。

圖4 波段選擇過(guò)程

圖5 特征提取過(guò)程

03高光譜成像技術(shù)在血跡檢驗(yàn)中的應(yīng)用

血跡作為暴力案件現(xiàn)場(chǎng)較常見(jiàn)的生物物證，對(duì)血跡的檢測(cè)分析可為偵查人員偵破案件提供嫌疑人和被害人的線索信息,并為審判提供證據(jù)。

目前潛在血跡的顯現(xiàn)主要依靠化學(xué)、物理學(xué)、光學(xué)等方法。其中化學(xué)試劑法是當(dāng)前較傳統(tǒng)的顯現(xiàn)方法，在顯現(xiàn)過(guò)程中，通過(guò)向檢材中加入化學(xué)試劑,使?jié)撛谘E產(chǎn)生肉眼可見(jiàn)的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)潛在血跡的顯現(xiàn)。相對(duì)于試劑法，光譜法可對(duì)潛在血跡檢材進(jìn)行非接觸性的無(wú)損檢測(cè)。如圖6所示，高光譜成像技術(shù)依據(jù)各波段下血跡形態(tài)特征清晰度的差異，在不同波段下對(duì)血跡檢材進(jìn)行連續(xù)成像,后經(jīng)光譜特征提取、圖像融合處理可獲得各波段下血跡的清晰圖像。

圖6 高光譜成像技術(shù)檢測(cè)某殺人現(xiàn)場(chǎng)血跡示意圖

04總結(jié)

高光譜成像技術(shù)能同時(shí)分析物體的圖像信息和光譜數(shù)據(jù)，其無(wú)損、非接觸的特點(diǎn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的光譜分析技術(shù)的不足，現(xiàn)已在軍事偵察與識(shí)別偽裝、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、海洋遙感、植被研究、生態(tài)環(huán)保、自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。在血跡的檢測(cè)中，高光譜成像技術(shù)主要應(yīng)用于無(wú)損顯現(xiàn)案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)遺留的潛在血跡、分析血跡組分動(dòng)態(tài)變化、分類識(shí)別血跡種屬以及精確預(yù)測(cè)血跡陳舊度等方面。

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審核編輯 黃宇