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Specim IQ高光谱成像仪在刑侦领域的应用案例

发布时间:2021-04-12 11:26:36 浏览量:602 作者:Leo Cao

摘要

高光谱成像(HSI)技术提供了一种直接在犯罪现场分析证据的即时成像光谱技术。Specim IQ是该领域第一个真正的便携式设备,在1.3

公斤的包裹中包含了执行图像采集和数据分析所需的一切。Specim IQ提供了非接触、非破坏性的方法,不需要样品制备,确保了证据

的完整性。在VNIR区域(400 -1000nm)操作,Specim IQ提供可见范围的信息以及人眼无法检测到的信息。

正文



一、关于血液检测,识别和老化的几篇文章,但不是全部包括在这里

应用领域:

• 用HSI检测和识别:在犯罪现场发现血迹比现有的化学和替代照明方法更快更容易。

  o化学物质:可以稀释和改变血液飞溅,并可能干扰随后的DNA分析。

  o法医照明:需要一个黑暗的环境,可能无法识别。 

• 血液老化的意义:为研究者提供以下信息:

  o当犯罪发生时

  o核实/反驳有关人士的陈述(例如,声称血迹是因非刑事事件(例如流鼻血)的另一天发生的,而非刑事事件)

优于目前的技术:获取速度,给定的信息量(光谱和空间),非破坏性,非接触,不需要样品制备,即时,不需要化学品


文章题目: Hyperspectral imaging for the age estimation of blood stains at the crime scene(犯罪现场血迹年龄估算的高光谱成像)
作者: Gerda Edelman, Ton G. van Leeuwen, Maurice C.G. Aalders


重点:

• 可能在1.5米之外检测出1mm的血迹

• 估计年龄从0.1天到200天不等


图1:不同血迹的年龄估计


文章题目: The age estimation of blood stains up to 30 days old using visible wavelength hyperspectral image analysis and linear 

discriminant analysis(利用可见波段高光谱图像分析和线性判别分析对30天以上的血渍进行年龄估计)

作者: Bo Li, Peter Beveridge, William T. O'Hare, Meez Islam


重点:

• 一种与上述论文不同的年龄估计方法

• 只对30天前的污渍进行测试

• 只有在纸上的照片图片 – 不是最佳的实验素材


文章题目: The application of visible wavelength reflectance hyperspectral imaging for the detection and identification of blood stains

(可见波长反射率高光谱成像在血迹检测与识别中的应用)

作者: Bo Li, Peter Beveridge, William T. O'Hare, Meez Islam


重点:

• 从近50个视觉上类似血液的样本中以100%的准确率区分血液

• 检测不同表面的血迹,如红色纸板,深蓝色牛仔布

• 测多达512倍稀释的血液


图2:不同表面的血液检测和识别


右手边彩色图像,左手边[sic]处理的高光谱图像:

(a)红色硬纸板衬底上的血迹

(b)深蓝色牛仔裤上有两个沾有血迹的指纹

(c)深蓝色卡片上有两处血迹

(d)四个污点,(A)红色圆珠笔,(B)咖啡污渍,(C)红糖污渍和(D)深灰色棉花上的血迹


二、淤青老化及检测

应用领域:

• 家庭和儿童虐待案件

• 对事件的叙述进行核实/反驳(如“他星期五在学校摔倒了”→在周末进行真相剖析) 

• 擦伤的形状-咬痕等

• 监测受伤情况,估计事故发生的时间

相比其他技术的好处:到目前为止,医生是根据颜色来估计瘀伤的年龄的,然而这种估计是非常主观的,因为人们对颜色的看法是不同

的。IQ提供了对瘀伤部位和年龄的准确和客观的判断。


文章题目: Can colour inhomogeneity of bruises be used to establish their age?(瘀伤的颜色不均匀性可以用来确定其年龄吗?)

作者: Barbara Stam; Martin J. C. van Gemert, Ton G. van Leeuwen, Arianne H. Teeuw, Allard C. van der Wal, and Maurice C. G. 

Aalders


重点:

• 波段要求:440 - 700nm

• 用户注意事项:

  o 白光,需要在几天内成像,然后进行数据处理


文章题目: Characterization of vascular structures and skin bruises using hyperspectral imaging, image analysis and diffusion theory

(利用高光谱成像、图像分析和扩散理论对血管结构和皮肤瘀伤进行表征)

作者: Lise Lyngsnes Randeberg, Eivind La Puebla Larsen, and Lars Othar Svaasand


重点:

• 文章讨论了使用SAM,但没有具体说明它具体分类了什么,例如图3

• 可以监测瘀伤的变化,并可视化静脉和损伤吗


图3:SAM损伤后2小时彩弹损伤的分类


图4:损伤43小时后,SAM彩弹损伤的分类


图5:血管成像显示眼睛看不见的损伤


三、涂料分析
应用领域:

• 可否向审查员提供有关可疑车辆的品牌及颜色的资料

• 分析油漆,例如肇事逃逸案件

优于现有技术:油漆分析需要显微镜和样品制备,通过切割适合显微镜分析的油漆薄片。IQ可以提供一个快速的现场测试,根据油漆光

谱来缩小特定类型和/或汽车的制造范围。


文章题目: Evaluation of Hyperspectral Imaging Visible/Near Infrared Spectroscopy as a forensic tool for automotive paint distinction

(高光谱成像可见/近红外光谱作为汽车油漆识别工具的评价)

作者: K.B.Ferreira, A.G.G.Oliveira, A.S.Gonçalves. J.A.Gomes


重点:
• 区分不同汽车制造商(大众,雷诺,沃尔沃,通用,福特,菲亚特,起亚,标致,现代,日产,雪铁龙和本田)相同的油漆颜色(白色,

灰色,银色,黑色,红色) 

  o 在PCA聚类分析中,除黑色外的所有颜色均达到100%分离(根据制造商聚类)


四、文件检验
• 应用领域:

  o 变更文件(如变更日期、编号) 

  o 伪造签名

优于其他技术:目前的分析技术需要实验室分析,或者使用文档检查器,或者使用破坏性慢速技术,但IQ提供了现场对可疑文档的即时

分析。


文章题目: Visible and near-infrared chemical imaging methods for the analysis of selected forensic samples(对选定的法医样本分析

的可见和近红外化学成像方法)

作者: Gemma Payne, Christie Wallace, Brian Reedy, Chris Lennard, Rebecca Schuler, David Exline, Claude Rouxa


• 墨水分析:

  o 区分9支蓝色圆珠笔

  o 根据不同波长的视觉效果来区分钢笔


图6:油墨的主成分分析


图7:对修改进行检查的HSI伪RGB和SAM -分类(Specim自身样本)


文章题目: Hyperspectral imaging of gel pen inks: An emerging tool in document analysis(高光谱成像的凝胶笔墨水:一个在文件分析

中新兴的工具)

作者: G. Reed, K. Savage, D. Edwards, N. Nic Daeid


重点:

• 在红,蓝,黑的凝胶笔上测试

• 区分所有红笔,蓝笔的识别率为0.90,黑笔的为0.40


图8:不同单波长的油墨


、射击残留物检查和显像

应用领域:
• GSR是一个奇妙的证据-使用化学制剂进行可视化可以改变模式(用于重建和确定拍摄距离/角度)→HSI的非接触式可视化。

优于其他技术:目前的推定技术使用的化学方法可以改变模式,而且它们也有很多误报。它们也不方便用于筛查,因为这需要喷涂整面

墙来观察可能的反应。IQ可以提供一个快速筛查工具,以确定现场是否存在GSR.


文章题目: Visible and near-infrared chemical imaging methods for the analysis of selected forensic samples(对选定的法医样本进行

可见和近红外化学成像分析)

作者: Gemma Payne, Christie Wallace, Brian Reedy, Chris Lennard, Rebecca Schuler, David Exline, Claude Rouxa


• 重点:枪炮发射火药分析

  o 区分两种枪炮发射火药

  o 400 - 720nm 450nm激发(荧光)

  o 使用荧光光谱和HSI→intel来研究缩小可能的弹药品牌范围


图9:两种枪炮发射火药的荧光光谱比较


文章题目: Multi-spectral imaging for the estimation of shooting distances(用于估计射击距离的多光谱成像)

作者: Félix Zapata, María López-López, José Manuel Amigo, Carmen García-Ruiz


重点:
• 基于HSI图像通过数学函数估计10 - 220cm之间的射击距离

• 直径为0.1 - 0.4mm的颗粒也能被检查到

• 找到了一个适用于30 - 220cm射击距离的数学函数

  o 限制:只能说这个方程适用于在这些特定条件下使用特定弹药的特定枪支



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