血跡作為暴力案件現場出現率較高的生物檢材，其檢驗鑒定工作可為案件的快速偵破提供大量信息。高光譜成像技術可對案發現場的血跡檢材進行無損、快速成像，相比于檢測血跡的化學試劑法和傳統的光譜分析方法，高光譜成像技術具有圖譜合一的顯著優勢。

計算機技術的發展和跨學科研究的不斷深化，使得光譜成像技術的應用日趨成熟。案發現場血跡檢材的檢測分析中多使用紫外可見反射光譜、可見-近紅外多光譜、拉曼光譜等進行光譜數據分析。但是，常規的光譜分析技術因其無法記錄檢材物體的圖像信息，應用上不斷受到限制。同時，隨著案件現場痕跡物證愈發復雜，法醫人員的檢驗鑒定要求也不斷提高，所以充分了解現場檢材的化學組成和檢材上的空間信息是十分重要的。

01高光譜成像技術特點

高光譜成像技術是交叉學科發展的產物,是指在紫外到紅外范圍內利用數百上千個較短的電磁波波段(一般小于10nm)從感興趣的目標物體中獲取有價值的數據信息的技術,其多波段的特點使得圖像維的每一個像素元均可在光譜維得到近乎連續的光譜曲線。

圖1 高光譜數據立方體示意圖

02高光譜圖像數據分析

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

圖2 基于高光譜成像的血跡檢測流程及應用

特征選擇即從原始波段中按照既定的搜索準則或策略選擇一定數量包含被測物體主要信息的波段組合,這些波段應滿足信息量大、相關性小以及光譜曲線差異大的要求,并能夠很好地將被測物質與其他物質區分開。

圖4 波段選擇過程

圖5 特征提取過程

03高光譜成像技術在血跡檢驗中的應用

血跡作為暴力案件現場較常見的生物物證，對血跡的檢測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。

目前潛在血跡的顯現主要依靠化學、物理學、光學等方法。其中化學試劑法是當前較傳統的顯現方法，在顯現過程中，通過向檢材中加入化學試劑,使潛在血跡產生肉眼可見的化學發光反應，從而實現潛在血跡的顯現。相對于試劑法，光譜法可對潛在血跡檢材進行非接觸性的無損檢測。如圖6所示，高光譜成像技術依據各波段下血跡形態特征清晰度的差異，在不同波段下對血跡檢材進行連續成像,后經光譜特征提取、圖像融合處理可獲得各波段下血跡的清晰圖像。

圖6 高光譜成像技術檢測某殺人現場血跡示意圖

04總結

高光譜成像技術能同時分析物體的圖像信息和光譜數據，其無損、非接觸的特點彌補了傳統的光譜分析技術的不足，現已在軍事偵察與識別偽裝、精準農業、海洋遙感、植被研究、生態環保、自然災害監測等領域發揮著重要作用。在血跡的檢測中，高光譜成像技術主要應用于無損顯現案發現場遺留的潛在血跡、分析血跡組分動態變化、分類識別血跡種屬以及精確預測血跡陳舊度等方面。

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審核編輯 黃宇