平面足迹扫描设备的优化解决方案

犯罪现场的足迹对于刑事案件来说是一项非常重要的证据，公安机关可以根据现场足迹反映出来的信息有效地缩小侦查范围，对于加快刑事案件的侦破具有重要的意义。近些年来，随着犯罪分子的反侦察意识的增强，犯罪分子在实施犯罪行为时，通常会戴手套来防止在现场留下指纹痕迹，这种情况下，足迹信息就有可能成为唯一的现场痕迹。因此，能够有效地提取作案分子留在案发现场的足迹痕迹就具有十分重要的意义。

相对于室外现场，室内现场不易受到天气的影响，所处的环境相对稳定，保存条件良好。室内现场足迹的承痕体多为瓷砖、木板、大理石等，这类承痕体的光洁度较高，除此之外还有纸质物品作为承痕体，此类承痕体光洁度相对较低。就足迹介质来说，多为灰尘痕迹、水迹、血迹、油漆痕迹以及多种介质形成的混合痕迹。针对不同特征的承痕体和足迹介质，足迹的提取方式也应有所差别，只有合理选择提取方式才能清晰有效地采集到现场足迹图像。

相比于以前痕迹采集时采用的拍照的方式，用扫描成像的方式来采集痕迹图像更加方便和准确。之所以这样选择是结合了平时采集工作中使用照相机采集出现的一些问题。根据照相机的原理我们知道，被射物体必须与焦平面平行（要想清晰成像，物体需在焦平面前后），否则就会发生形状的畸变。这就要求我们在痕迹采集时，必须严格保证相机接收的光线要垂直与痕迹所在的承痕体表面。实际现场痕迹采集操作中，可以允许有一个适当小的倾角，但要严格控制在5°以内，否则依然会产生痕迹图像的畸变，扫描原理见图7.14所示。

图7.14　扫面原理图

在实际的现场痕迹采集中，由于承痕体的复杂多变性，以及客观环境的影响，往往在承痕体表面垂直方向上现场痕迹与背景的反差不明显，只有在倾斜一定角度时现场痕迹与背景之间才有足够的反差，但这个角度应用照相机很难采集，而传统的几种方法又大多会对现场痕迹造成破坏，这就对现场痕迹的采集产生了极大的限制。

照相机倾斜拍照提取现场足迹时出现畸变的原因在于透视失真，这种畸变也叫作线性畸变。具体的现象便是原本平行的光线不再平行。所谓的透视便是通常所说的“近大远小”，在拍照成像中体现在待成像的平面距离感光元件面型CCD所在平面的距离不相同。虽然目前有很多的算法和软件可以处理畸变，但是只适用于一些小的畸变，而且通过后期处理这种方式无法从根本上改变这种情况。

①照相机拍照提取只能在垂直方向上采集现场痕迹图像，无法倾斜采集，否则现场痕迹图像会产生畸变，此为方向限制。

②照相机拍照提取更依赖于操作人员的技术水平，比如线圈值的大小调节、曝光量的调节、相机拍照模式的调节等。不同的操作人员采集到的现场痕迹图像可能会有很大的差别，这就给现场痕迹的采集工作带来很大的不确定因素。此为操作限制。

③受限于现场光照环境的复杂，照相机拍照提取需要尽量避免周围环境光线对采集工作的影响，但是在现场这点有时很难办到。此为环境限制，如图7.15所示。(www.xing528.com)

图7.15　多种模式图

平台式扫描装置通常是由下面这几个系统部分构成的：光学系统、光电转换系统、控制系统、机械结构系统、接口电路。

扫描成像的工作过程中，由光源发出的光照射在待扫描平面上，待扫描平面对光源的反射光被反射镜组反射，透过镜头到达感光元件。感光元件接收反射光，将光信号转化成为电信号，通过一系列处理获得一行图像的信号。此时，控制系统控制机械系统带动扫描组件移动到下一行，重复上面的过程便得到另一行图像的信号。在机械系统的带动下，保证获得全部的图像信息。控制系统通过接口将数据传送到指定位置。

现场足迹采集装置包括以下几个部分，扫描成像是结构中各部分统一工作的结果，各部分缺一不可：

①装置外壳。外壳可采用封闭或者半封闭结构，半封闭时可以采用外部配光，封闭结构只能内部配光。装置外壳可以在一定范围内削弱环境杂散光对成像的干扰。

②光学系统。通常是由光源、偏振片、反光镜、镜头等组成。

③光电转换系统。主要指的是感光元件，即光电传感器。本课题采用的感光元件是线阵CCD。

④机械系统。主要是由步进电机、齿轮组、传送带、导轨、滑轮等部分组成。带动光学系统在扫描方向上运动。

⑤控制系统。包含扫描参数设置单元、电机控制单元、光源控制单元、数据处理单元、接口电路单元等。