各種光譜成像技術(shù)應(yīng)用在偵破辦案中實(shí)際應(yīng)用和深入研討原始

1、各種光譜成像技術(shù)應(yīng)用在偵破辦案中實(shí)際應(yīng)用和深入研討原始主要內(nèi)容n顏色與光譜n各種成像光譜技術(shù)簡介nMISystem物證鑒定成像光譜影像分析軟件n光譜成像技術(shù)在偵破辦案中的實(shí)際應(yīng)用n結(jié)論和思考RGB 真彩色B 藍(lán)色通道G 綠色通道R紅色通道色彩的構(gòu)成：強(qiáng)度光譜400500600700Ired= 253Igreen= 203Iblue= 112RGB而傳統(tǒng)RGB彩色成像只記錄每點(diǎn)的三個(gè)值： 強(qiáng)度光譜及光譜曲線光本身沒有色顏色， 顏色源自于觀察者的感覺， 因而對一個(gè)觀察者而言，以下二種情形對肉眼來說都是黃色。顏色與光譜肉眼光譜分析光譜分析黃黃光譜光譜400500600700光光強(qiáng)強(qiáng)度度成像光譜曲線：

2、各種成像光譜技術(shù)簡介凝視型：光柵推掃型：反射或透射光柵分光棱鏡分光液晶可調(diào)濾光器(LCTF)分光濾光片轉(zhuǎn)輪切換濾光片轉(zhuǎn)輪：液晶可調(diào)濾光器：凝視型成像光譜儀扇形濾光片及轉(zhuǎn)輪： 中心波長 帶寬265nm25nm272nm25nm290nm25nm313nm23nm330nm90nm330nm26nm345nm14nm350nm60nm365nm19nm375nm50nm380nm14nm420nm20nm425nm50nm425nm100nm440nm20nm475nm20nm475nm100nm509nm20nm528nm5nm532nm17nm542nm10nm550nm100nm558nm5

3、nm570nm20nm575nm100nm 中心波長帶寬580nm20nm578nm10nm590nm17nm615nm17nm615nm100nm620nm10nm645nm17nm650nm100nm660nm10nm667nm17nm669nm10nm675nm100nm680nm10nm700nm10nm717nm10nm750nm100nm775nm100nm790nm10nm832nm5nm843nm27nm850nm100nm858nm120nm860nm10nm918nm10nm972nm10nmlyot濾光片濾光片固定延遲片線偏振片線偏振片液晶延遲片Constructive

4、and destructive interference液晶可調(diào)濾光器：550600650 I450500SpectraWavelength (nm) 圖像中每一像素都對應(yīng)一條光譜曲線CCD450 nm500 nm550 nm600 nm650 nm黑色素瘤CCD一次曝光拍攝一個(gè)單一波長圖像，多幅單波長圖像整合為多光譜圖像一次曝光拍攝一個(gè)單一波長圖像，多幅單波長圖像整合為多光譜圖像凝視型成像光譜儀紫外光譜成像:獲取八個(gè)紫外波段的影像-MISystem光譜分析Nuance可見及近紅外光譜成像NUANCE EX 450nm950nm獲取物證的微觀光譜信息獲取物證的宏觀光譜信息消除印油捺印指印下簽字

5、筆字跡背景n印油和簽字筆油墨的光譜曲線( A) 、原貌( B) 、可見熒光效果( C)和光譜成像效果(D)n應(yīng)用光譜成像技術(shù)可有效消除印油捺印指印下簽字筆字跡背景, 其檢驗(yàn)效果明顯優(yōu)于其他傳統(tǒng)檢驗(yàn)技術(shù)方法鑒別是否為同種纖維在物證檢驗(yàn)中的應(yīng)用案例光柵推掃式高光譜成像儀美國Headwall 全息反射光柵式高光譜儀實(shí)驗(yàn)室用高光譜成像儀機(jī)載高光譜成像光譜儀UAV光柵分光光路及光譜成像方式：高光譜影像立方體：白紙上草汁指紋：400nm1000nmRGB影像自動目標(biāo)識別算法自動目標(biāo)識別算法分析結(jié)果機(jī)載高光譜成像儀光譜分類處理結(jié)果機(jī)載高光譜成像儀MISystem物證鑒定成像光譜影像分析軟件n公安部物證鑒定中

6、心等相關(guān)單位已購置了Nuance成像光譜儀，能夠獲取大量的典型物證的成像光譜數(shù)據(jù)，為精確提取典型物證提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。n但是在多光譜物證鑒定中，依然存在著較多技術(shù)難題限制著多光譜數(shù)據(jù)的利用，例如下圖的物證和背景嚴(yán)重混合，且背景復(fù)雜。CRI原廠配備的光譜分析軟件，無法準(zhǔn)確地分離物證檢材中的目標(biāo)和背景。MISystem物證鑒定成像光譜影像分析軟件n為了克服物證識別中的技術(shù)難題，推進(jìn)多光譜成像技術(shù)在物證鑒定中的應(yīng)用與發(fā)展n國家科技部立項(xiàng)“十一五十一五”國家科技支撐計(jì)劃課題國家科技支撐計(jì)劃課題“光譜光譜成像關(guān)鍵技術(shù)研究成像關(guān)鍵技術(shù)研究”n轉(zhuǎn)化成果為物證鑒定成像光譜影像分析軟件物證鑒定成像光譜影像分析軟件

7、系統(tǒng)，下圖為本軟件物證鑒定的結(jié)果MISystem物證鑒定成像光譜影像分析軟件星博公司與公安部物證鑒定中心合作承擔(dān)并完成十一星博公司與公安部物證鑒定中心合作承擔(dān)并完成十一五國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目。五國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目。MISystem系統(tǒng)功能介紹n系統(tǒng)功能構(gòu)成物證鑒定成像光譜影像分析軟件基礎(chǔ)模塊幫助模塊基本處理模塊物證識別模塊菜單欄菜單欄工具欄工具欄狀態(tài)欄狀態(tài)欄控制面板控制面板鷹眼圖鷹眼圖 基礎(chǔ)模塊n1. 影像數(shù)據(jù)管理影像數(shù)據(jù)管理影像立方體打開影像文件打開影像文件存儲n2. 影像數(shù)據(jù)瀏覽影像數(shù)據(jù)瀏覽影像波段合成顯示影像的縮放和平移影像的鷹眼圖顯示n3. 影像樣區(qū)影像樣區(qū)(ROI)管理管理樣區(qū)矢量

8、生成樣區(qū)編輯樣區(qū)存儲MISystem系統(tǒng)功能介紹影像數(shù)據(jù)管理：影像數(shù)據(jù)管理：打開影像立方體影像立方體打開影像文件保存影像文件影像數(shù)據(jù)瀏覽影像波段合成顯示影像的縮放和平移影像的鷹眼圖顯示狀態(tài)欄：影像大小、縮放比例等影像樣區(qū)(ROI)管理樣區(qū)矢量生成工具樣區(qū)編輯樣區(qū)列表地物光譜特征樣區(qū)存儲樣區(qū)編輯基本處理模塊n1. 圖像二值化圖像二值化n2. 分段線性拉伸分段線性拉伸n3. 對數(shù)變換對數(shù)變換n4. 指數(shù)變換指數(shù)變換n5. 直方圖均衡化直方圖均衡化n6. 直方圖正態(tài)化直方圖正態(tài)化1、圖像二值化1 0 xTyxT變換公式：閾值設(shè)定閾值設(shè)定將將灰度圖像轉(zhuǎn)換為二值圖像灰度圖像轉(zhuǎn)換為二值圖像2、分段線性拉伸

9、采用交互式方法建立輸入圖像的灰度值和輸出圖像灰度值的采用交互式方法建立輸入圖像的灰度值和輸出圖像灰度值的關(guān)系，以達(dá)到改善圖像質(zhì)量的目的關(guān)系，以達(dá)到改善圖像質(zhì)量的目的3、直方圖均衡化將輸入圖像的直方圖均衡化，以達(dá)到改善圖像質(zhì)量的目的將輸入圖像的直方圖均衡化，以達(dá)到改善圖像質(zhì)量的目的光譜成像技術(shù)在偵破辦案中的實(shí)際應(yīng)用n1.1.文字墨跡識別文字墨跡識別n2.2.背景相對簡單的指紋提取背景相對簡單的指紋提取n3.3.背景復(fù)雜的指紋提取背景復(fù)雜的指紋提取n4.4.目標(biāo)信號較弱的指紋提取目標(biāo)信號較弱的指紋提取n5.5.消除印油捺印指印下簽字筆字跡背景消除印油捺印指印下簽字筆字跡背景n6.6.檢驗(yàn)潛在手印檢

10、驗(yàn)潛在手印n7.7.檢驗(yàn)消退檢驗(yàn)消退 紙字跡紙字跡 n8.8.解晰速遞單中模糊的收貨地址及收件人解晰速遞單中模糊的收貨地址及收件人1. 文字墨跡識別影像特點(diǎn)：背景簡單、單一，目標(biāo)與背景光譜差異影像特點(diǎn)：背景簡單、單一，目標(biāo)與背景光譜差異大，不同目標(biāo)之間的光譜差異比較小。大，不同目標(biāo)之間的光譜差異比較小。光譜分類光譜分類1. 文字墨跡識別本軟件結(jié)果結(jié)論：本軟件可以得到很好的分類效果。結(jié)論：本軟件可以得到很好的分類效果。上海市虹口分局送檢物證2.背景相對簡單的指紋提取處理難點(diǎn)：背景多樣，血液與多種顏色混合，但邊界分處理難點(diǎn)：背景多樣，血液與多種顏色混合，但邊界分明，存在較多的混合光譜明，存在較多的

11、混合光譜人工方法光人工方法光譜混合分解譜混合分解光譜分類不再適用光譜分類不再適用2.背景相對簡單的指紋提取為人工方法光譜混合分解選擇先驗(yàn)光譜為人工方法光譜混合分解選擇先驗(yàn)光譜人工人工混合分解混合分解得到的代表不同得到的代表不同圖像內(nèi)容的組分圖像內(nèi)容的組分2.背景相對簡單的指紋提取本軟件結(jié)果結(jié)論：本軟件能夠有效抑制背景，均勻提取指紋，得到完結(jié)論：本軟件能夠有效抑制背景，均勻提取指紋，得到完整的指紋結(jié)構(gòu)，紋線清晰。整的指紋結(jié)構(gòu)，紋線清晰。上海市虹口區(qū)四平路兇殺案茚三酮指印的加強(qiáng)上海市局機(jī)場分局送檢物證茚三酮指印的加強(qiáng)3.復(fù)雜背景的指紋提取難點(diǎn)：目標(biāo)與背景嚴(yán)重混合，并且邊界不分明，從目視上根本無法區(qū)

12、分光譜分析光譜分析光譜分類、光譜混光譜分類、光譜混合分解均不再適用合分解均不再適用3.復(fù)雜背景的指紋提取為光譜分析選擇先驗(yàn)光譜曲線為光譜分析選擇先驗(yàn)光譜曲線3.復(fù)雜背景的指紋提取本軟件結(jié)果結(jié)論：本軟件對背景的抑制很好，得到的指紋結(jié)構(gòu)很完整，結(jié)論：本軟件對背景的抑制很好，得到的指紋結(jié)構(gòu)很完整，紋線也很清晰。紋線也很清晰。4. 目標(biāo)信號微弱的指紋影像難點(diǎn)：目標(biāo)信息難點(diǎn)：目標(biāo)信息(DFO)信號微弱，目標(biāo)信息與背景信息對信號微弱，目標(biāo)信息與背景信息對比度低比度低物證成分分析物證成分分析選取先驗(yàn)光譜困難選取先驗(yàn)光譜困難特點(diǎn)：無需選擇先特點(diǎn)：無需選擇先驗(yàn)光譜驗(yàn)光譜4. 目標(biāo)信號微弱的指紋影像設(shè)定物證成分?jǐn)?shù)

13、目設(shè)定物證成分?jǐn)?shù)目物證成分分析物證成分分析得到的代表不同得到的代表不同圖像內(nèi)容的物證圖像內(nèi)容的物證成分成分4. 目標(biāo)信號較弱的指紋影像本軟件物證成分分析結(jié)果（無先驗(yàn)光譜）結(jié)論：本軟件能夠從背景中自動提取出微弱的目標(biāo)信號，結(jié)論：本軟件能夠從背景中自動提取出微弱的目標(biāo)信號，得到的指紋結(jié)構(gòu)很完整，紋線也很清晰。得到的指紋結(jié)構(gòu)很完整，紋線也很清晰。湖北省孝感市某地民事案上海市浦東分局送檢現(xiàn)場物證微弱目標(biāo)信號的發(fā)現(xiàn)與提取5.消除印油捺印指印下簽字筆字跡背景n印油和簽字筆油墨的光譜曲線( A) 、原貌( B) 、可見熒光效果( C)和光譜成像效果(D)n應(yīng)用光譜成像技術(shù)可有效消除印油捺印指印下簽字筆字跡背

14、景, 其檢驗(yàn)效果明顯優(yōu)于其他傳統(tǒng)檢驗(yàn)技術(shù)方法6.利用光譜成像技術(shù)檢驗(yàn)潛在手印 案情簡介： 2008年10月6日，杭州市拱墅區(qū)一兇殺案中，檢材為現(xiàn)場的塑料開關(guān)面板，要求檢驗(yàn)拍攝面板上的潛在血手印。利用普通照相拍攝，無法使指印中心部分紋線很好地顯現(xiàn)，而利用光譜成像拍攝，利用對部分可見血指印紋線定義一個(gè)顏色值，對背景定義一個(gè)反差較大的色值進(jìn)行去混合處理，獲得較為滿意的效果。 由于該檢材為塑料面板上的潛在血指印，我們對該檢材利用紫外反射技術(shù)也進(jìn)行了檢驗(yàn)拍攝，得到了有許多重疊指印干擾的檢驗(yàn)效果，因?yàn)槊姘迳狭粲械年惻f潛在汗液手印干擾了目標(biāo)手印的檢驗(yàn)固定，因此效果不甚理想。 7.利用光譜成像技術(shù)檢驗(yàn)消退 紙

15、字跡 n案情簡介：案情簡介：2009年年1月，東陽市東倫紙業(yè)有限月，東陽市東倫紙業(yè)有限公司部分原股東認(rèn)為公司部分原股東認(rèn)為2002年東陽市工商局對年東陽市工商局對東陽市東倫紙業(yè)有限公司股東變更登記材料不東陽市東倫紙業(yè)有限公司股東變更登記材料不齊全，工商局變更股東登記不合法，要求對公齊全，工商局變更股東登記不合法，要求對公司行使股東權(quán)益。本案關(guān)鍵證據(jù)為司行使股東權(quán)益。本案關(guān)鍵證據(jù)為2001年年12月月8日東陽市東倫紙業(yè)有限公司出具的一張日東陽市東倫紙業(yè)有限公司出具的一張董事會決議董事會決議 件，件， 件上內(nèi)容已消退。辦件上內(nèi)容已消退。辦案單位送檢要求對東倫紙業(yè)有限公司出具的一案單位送檢要求對東倫

16、紙業(yè)有限公司出具的一張董事會決議張董事會決議 件上的內(nèi)容進(jìn)行光學(xué)顯現(xiàn)、件上的內(nèi)容進(jìn)行光學(xué)顯現(xiàn)、固定。固定。 檢材原樣 光譜成像檢驗(yàn)，拼合后效果 8.速遞單中收貨地址及收件人解晰8.速遞單中收貨地址及收件人解晰n2011年8月14日，某市某速遞有限公司，有個(gè)郵包發(fā)生爆燃。對該公司投遞單進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該快遞公司的投遞單共有3聯(lián)，第一聯(lián)貼在包裹上，第二聯(lián)交與投遞人，第三聯(lián)存檔。查看橘黃色包裹發(fā)現(xiàn)第一、二兩聯(lián)，均已被炸毀?，F(xiàn)場提取存檔的第三聯(lián)查看后發(fā)現(xiàn)，該投遞單地址和收件人信息模糊。n要求對該投遞單進(jìn)行進(jìn)一步的技術(shù)處理。 結(jié)論與思考n多光譜影像處理技術(shù)在物證鑒定方面具有巨大的應(yīng)用潛力，可應(yīng)用于痕跡照像

17、、理化分析及文件檢驗(yàn)等。n光譜分類、光譜混合分解、光譜分析、成分分析等技術(shù)在刑事物證鑒定中有較好的效果。針對不同的物證檢材，需應(yīng)用不同的光譜分析方法。n“十一五十一五”國家科技支撐計(jì)劃課題國家科技支撐計(jì)劃課題“光譜成像關(guān)鍵技光譜成像關(guān)鍵技術(shù)研究術(shù)研究”轉(zhuǎn)換成果“物證鑒定成像光譜影像分析軟物證鑒定成像光譜影像分析軟件件”系統(tǒng)-MISystem能夠滿足我國刑事技術(shù)的應(yīng)用需求。結(jié)論與思考 n新應(yīng)用的發(fā)現(xiàn)-血液年齡的鑒定n目前的多光譜成像設(shè)備，主要在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)應(yīng)用，多光譜成像設(shè)備現(xiàn)場應(yīng)用價(jià)值的開發(fā)。n便攜式的光譜成像儀，應(yīng)用于現(xiàn)場生物物證的發(fā)現(xiàn)n光譜分析算法的完善與發(fā)展光譜成像技術(shù)發(fā)展的思考 血紅蛋白是血液中運(yùn)輸氧氣的蛋白質(zhì)，占到血液干物質(zhì)成分的97%. 與體外氧氣接觸后，血紅蛋白將隨時(shí)間逐步轉(zhuǎn)化成三聯(lián)體衍生物，同時(shí)伴隨著顏色從深紅色到暗褐色的轉(zhuǎn)變。使用多光譜成像儀記錄每個(gè)血跡的光譜，血跡年