一種基于紅外成像光譜儀的鑒別新舊指紋的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于紅外成像光譜儀的鑒別新舊指紋的方法，在紅外成像光譜儀的第一和第二中心波長(zhǎng)的通道拍攝現(xiàn)場(chǎng)指紋獲得的第一和第二中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像；確定嫌疑人為混合指紋或汗?jié)撝讣y；嫌疑人按下濃淡程度不同的指紋作為模擬指紋行；在第一中心波長(zhǎng)的通道連續(xù)2～4天以固定時(shí)間間隔拍攝模擬指紋行，得到模擬指紋圖像矩形陣列；顯現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)指紋和模擬指紋行，找出濃度程度與現(xiàn)場(chǎng)指紋一致的模擬指紋圖像列，在模擬指紋圖像列中尋找對(duì)比度與第一中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像最接近的匹配模擬指紋圖像。本發(fā)明解決了指紋新舊識(shí)別的問題。
【專利說明】
一種基于紅外成像光譜儀的鑒別新舊指紋的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及指紋識(shí)別的領(lǐng)域，具體涉及一種基于紅外成像光譜儀的鑒別新舊指紋的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]煙灰缸等物體被人從高樓拋下后砸傷行人的高空墜物傷人案件時(shí)有發(fā)生。在已有的指紋顯現(xiàn)技術(shù)中，可以使用“502”、紫外觀察照相機(jī)、磁粉、DF0(1，8-二氮芴-9-酮)、IND (1，2_茚(滿)二酮)、硝酸銀、茚三酮等將涉案檢材例如煙灰缸上的新舊指紋全部顯出，但是無法準(zhǔn)確鎖定誰(shuí)是新指紋的所有者即拋下該檢材的肇事者。
[0003]汗?jié)撝讣y是最重要的目視不易發(fā)現(xiàn)的潛伏指紋，主要成分包括:水;氯離子、鈉離子(氯化鈉)、鉀離子、鈣離子等鹽份;乳酸、尿素、葡萄糖、十余種氨基酸等有機(jī)物。在此基礎(chǔ)上再混有皮脂等成分，也可以共同構(gòu)成潛伏指紋(本發(fā)明中稱其為“混合指紋”)。[〇〇〇4]指紋中的水分隨時(shí)間的變化非常明顯，監(jiān)測(cè)指紋中水分的變化，可以鑒別新舊指紋。另外，皮脂雖然會(huì)被空氣及物體上的微生物降解，也可能發(fā)生變化，但是相對(duì)水的變化非常慢。對(duì)于混合指紋，我們也可以使用皮脂的紅外圖像作為參照，比較水的紅外圖像，從而鑒別新舊指紋。
[0005]在紅外光譜中，水的紅外特征吸收峰所在位置的中心波長(zhǎng)為2.941 X 103nm，水的含量越高，吸收越強(qiáng)，圖像越清晰；皮脂的紅外特征吸收峰所在位置的中心波長(zhǎng)為3.385 X l〇3nm，皮脂的含量越高，吸收越強(qiáng)，圖像越清晰。
[0006]有研究者發(fā)現(xiàn)(陳劍虹，朱凌建，華燈鑫.氯化鈉近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)研究[J]光譜學(xué)與光譜分析，2012，32(4): 949?952):因?yàn)殡x子對(duì)水分子間氫鍵有明顯的影響，水中氯化鈉的存在會(huì)對(duì)水在1.504 X 10^11(6650(^1)的吸收有明顯的影響，且吸收強(qiáng)度的變化與氯化鈉的含量有很好的線性關(guān)系，氯化鈉含量越高，吸收越弱，氯化鈉含量越高，吸收越弱，BP 圖像對(duì)比度降低，同時(shí)也伴隨水含量的降低，兩種效應(yīng)疊加，變化比2.941 X 103nm的變化更加明顯。
[0007]另外，水的氫氧伸縮振動(dòng)一級(jí)倍頻在1.450 X 103nm附近，也有較強(qiáng)的吸收。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種基于紅外成像光譜儀的鑒別新舊指紋的方法，解決了指紋新舊識(shí)別的問題。
[0009]本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):[0〇1〇] 步驟1、在紅外成像光譜儀的第一中心波長(zhǎng)為2.941 X 103nm±80nm或1.504X 103nm ±80nm或1.450 X 103nm±80nm的通道拍攝樣品上的現(xiàn)場(chǎng)指紋獲得的第一中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像，在紅外成像光譜儀的第二中心波長(zhǎng)為3.385X 103nm±80nm的通道拍攝樣品上的現(xiàn)場(chǎng)指紋獲得的第二中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像，根據(jù)第一中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像和第二中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像確定嫌疑人；
[0011]步驟2、判斷第二中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像是否有指紋信息，如果有指紋信息，則嫌疑人為混合指紋，如果沒有指紋信息，則嫌疑人為汗?jié)撝讣y，
[0012]步驟3、讓嫌疑人使用與現(xiàn)場(chǎng)指紋對(duì)應(yīng)的手指在與樣品材質(zhì)相同的物品上連續(xù)按下3?5個(gè)濃淡程度不同的指紋作為模擬指紋行；
[0013]步驟4、用紅外成像光譜儀在第一中心波長(zhǎng)的通道連續(xù)2?4天以固定時(shí)間間隔拍攝步驟3獲得的模擬指紋行，得到模擬指紋圖像矩形陣列，
[0014]模擬指紋圖像矩形陣列的每一列為其中一個(gè)濃淡程度的模擬指紋在連續(xù)2?4天以固定時(shí)間間隔拍攝獲得的模擬指紋圖像，
[0015]步驟 5、
[0016]若嫌疑人為汗?jié)撝讣y，則選用化學(xué)顯現(xiàn)法或紫外照相法或磁粉法將現(xiàn)場(chǎng)指紋與模擬指紋行顯出，化學(xué)顯現(xiàn)法包括DF0(1，8-二氮芴-9-酮)顯現(xiàn)法、IND(1，2-茚(滿)二酮)顯現(xiàn)法、硝酸銀顯現(xiàn)法、諱三酮顯現(xiàn)法，“502”熏顯法。[〇〇17]在顯出的模擬指紋行中選取與顯出的現(xiàn)場(chǎng)指紋的濃淡程度最接近的顯出模擬指紋作為對(duì)比指紋，并在模擬指紋圖像矩形陣列中找出與對(duì)比指紋濃度程度對(duì)應(yīng)的模擬指紋圖像列；
[0018]若嫌疑人為混合指紋，則用紅外成像光譜儀在第二中心波長(zhǎng)的通道拍攝模擬指紋行獲得第二中心波長(zhǎng)模擬指紋行圖像，并在第二中心波長(zhǎng)模擬指紋行圖像中找出濃淡程度與第二中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像最接近的模擬指紋作為對(duì)比指紋，并在模擬指紋圖像矩形陣列中找出與對(duì)比指紋濃度程度對(duì)應(yīng)的模擬指紋圖像列，
[0019]步驟6、在步驟5中獲得的模擬指紋圖像列中尋找對(duì)比度與步驟1中獲得的第一中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像對(duì)比度最接近的模擬指紋圖像作為匹配模擬指紋圖像，根據(jù)匹配模擬指紋圖像獲得嫌疑人在樣品上按下指紋到步驟1采集到第一中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像之間的時(shí)間。
[0020]如上所述的紅外成像光譜儀為超光譜成像儀或者高光譜成像儀或者多光譜成像儀或者帶ATR附件的紅外光譜儀或者帶漫反射附件的紅外光譜儀或者紅外熱成像儀。
[0021]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果:[〇〇22]1、操作簡(jiǎn)單，可實(shí)施性強(qiáng)。[〇〇23]2、可較快的識(shí)別指紋的新舊。[〇〇24]3、對(duì)混合指紋和汗?jié)撝讣y均能有效的進(jìn)行新舊識(shí)別。【具體實(shí)施方式】
[0025]以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0026]實(shí)施例1[〇〇27] 一種基于紅外成像光譜儀的鑒別新舊指紋的方法，包括以下步驟:[〇〇28] 步驟1、在紅外成像光譜儀的第一中心波長(zhǎng)為2.941 X 103nm±80nm或1.504X 103nm ±80nm或1.450 X 103nm±80nm的通道拍攝樣品上的現(xiàn)場(chǎng)指紋獲得的第一中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像，在紅外成像光譜儀的第二中心波長(zhǎng)為3.385X 103nm±80nm的通道拍攝樣品上的現(xiàn)場(chǎng)指紋獲得的第二中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像，根據(jù)第一中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像和第二中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像確定嫌疑人；
[0029]步驟2、判斷第二中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像是否有指紋信息，如果有，則嫌疑人為混合指紋，如果沒有，則嫌疑人為汗?jié)撝讣y。
[0030]步驟3、讓嫌疑人使用與現(xiàn)場(chǎng)指紋對(duì)應(yīng)的手指在與樣品材質(zhì)相同的物品上連續(xù)按下3?5個(gè)濃淡程度不同的指紋作為模擬指紋行；由于同一手指為連續(xù)按下，因此按下的指紋的濃淡程度不同。
[0031]步驟4、用紅外成像光譜儀在第一中心波長(zhǎng)的通道連續(xù)2?4天以固定時(shí)間間隔拍攝步驟3獲得的模擬指紋行，得到模擬指紋圖像矩形陣列，
[0032]模擬指紋圖像矩形陣列的每一列為其中一個(gè)濃淡程度的模擬指紋在連續(xù)2?4天以固定時(shí)間間隔拍攝獲得的模擬指紋圖像，[〇〇33]步驟 5、[〇〇34]若嫌疑人為汗?jié)撝讣y，則選用DF0 (1，8-二氮芴-9-酮)顯現(xiàn)法或IND (1，2-茚(滿)二酮)顯現(xiàn)法或硝酸銀顯現(xiàn)法或茚三酮顯現(xiàn)法或“502”熏顯法或紫外照相法或磁粉法將現(xiàn)場(chǎng)指紋與模擬指紋行顯出，[〇〇35]在顯出的模擬指紋行中選取與顯出的現(xiàn)場(chǎng)指紋的濃淡程度最接近的顯出模擬指紋作為對(duì)比指紋，并在模擬指紋圖像矩形陣列中找出與對(duì)比指紋濃度程度對(duì)應(yīng)的模擬指紋圖像列；
[0036]若嫌疑人為混合指紋，則用紅外成像光譜儀在第二中心波長(zhǎng)的通道拍攝模擬指紋行獲得第二中心波長(zhǎng)模擬指紋行圖像，并在第二中心波長(zhǎng)模擬指紋行圖像中找出濃淡程度與第二中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像最接近的模擬指紋作為對(duì)比指紋，并在模擬指紋圖像矩形陣列中找出與對(duì)比指紋濃度程度對(duì)應(yīng)的模擬指紋圖像列。
[0037]步驟6、在步驟5中獲得的模擬指紋圖像列中尋找對(duì)比度與步驟1中獲得的第一中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像對(duì)比度最接近的模擬指紋圖像作為匹配模擬指紋圖像，根據(jù)匹配模擬指紋圖像獲得嫌疑人在樣品上按下指紋到步驟1采集到第一中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像之間的時(shí)間，對(duì)比度相近的其時(shí)間間隔或者新舊程度相近。[〇〇38] 為了進(jìn)一步驗(yàn)證本發(fā)明對(duì)新舊指紋的識(shí)別，通過以下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。
[0039]分別制備了汗?jié)撝讣y和混合指紋，使用紅外成像光譜儀觀察其圖像隨時(shí)間的變化，結(jié)果如下。
[0040]使用紅外成像光譜儀，將汗?jié)撝讣y按在不銹鋼片上，分別放置3小時(shí)(新指紋)和72 小時(shí)后(舊指紋)，在中心波長(zhǎng)分別為2.941 X 103nm、3.385 X 103nm兩個(gè)通道處拍攝指紋圖像;2.941 X 103nm處有指紋圖像，且舊指紋的圖像明顯變?nèi)?3.385 X 103nm處無指紋圖像。
[0041]使用紅外成像光譜儀，將汗?jié)撝讣y按在不銹鋼片上，分別放置3小時(shí)(新指紋)和72 小時(shí)后(舊指紋)，在中心波長(zhǎng)分別為1.504 X 103nm、3.385 X 103nm兩個(gè)通道處拍攝指紋圖像;1.504\103處有指紋圖像，且舊指紋的圖像明顯變?nèi)?3.385\10311111處無指紋圖像。
[0042]使用紅外成像光譜儀，將汗?jié)撝讣y按在不銹鋼片上，分別放置3小時(shí)(新指紋)和72 小時(shí)后(舊指紋)，在中心波長(zhǎng)分別為1.450 X 103nm、3.385 X 103nm兩個(gè)通道處拍攝指紋圖像;1.450X 103處有指紋圖像，且舊指紋的圖像明顯變?nèi)?3.385 X 103nm處無指紋圖像。
[0043]使用紅外成像光譜儀，將汗/皮脂混合指紋按在不銹鋼片上，分別放置3小時(shí)(新指紋)和72小時(shí)后(舊指紋)，在中心波長(zhǎng)分別為2.941 X 103nm、3.385 X 103nm兩個(gè)通道處拍攝指紋圖像;2 ? 941 X 103nm處有指紋圖像，且舊指紋的圖像明顯變?nèi)酰? ? 385 X 103nm處有指紋圖像，新、舊指紋的圖像無明顯差異。
[0044]使用紅外成像光譜儀，將汗/皮脂混合指紋按在不銹鋼片上，分別放置3小時(shí)(新指紋)和72小時(shí)后(舊指紋)，在中心波長(zhǎng)分別為1.504X 103nm、3.385X 103nm兩個(gè)通道處拍攝指紋圖像；1.504 X 103nm處有指紋圖像，且舊指紋的圖像明顯變?nèi)酰?.385 X 103nm處有指紋圖像，新、舊指紋的圖像無明顯差異。
[0045]使用紅外成像光譜儀，將汗/皮脂混合指紋按在不銹鋼片上，分別放置3小時(shí)(新指紋)和72小時(shí)后(舊指紋)，在中心波長(zhǎng)分別為1.450X 103nm、3.385X 103nm兩個(gè)通道處拍攝指紋圖像；1.450 X 103nm處有指紋圖像，且舊指紋的圖像明顯變?nèi)酰?.385 X 103nm處有指紋圖像，新、舊指紋的圖像無明顯差異。
[0046]以下是可能遇到的一些特殊情況及相應(yīng)的解決方法。[〇〇47] 如果樣品本身在2.941 X 103nm、3.385 X 103nm處的吸收非常弱，則可以使用帶ATR 紅外衰減全反射附件的紅外光譜儀或者帶漫反射附件的紅外光譜儀，甚至直接使用最簡(jiǎn)單的透射紅外光譜儀進(jìn)行相關(guān)測(cè)量。相關(guān)實(shí)驗(yàn)如下。
[0048]使用普通的透射紅外光譜儀，將汗?jié)撝讣y按在溴化鉀片上，分別放置3小時(shí)(新指紋)和72小時(shí)后(舊指紋)做紅外光譜，后者在2.941 X 103nm處的吸收峰明顯變?nèi)酢?br>[0049]使用帶ATR附件的透射紅外光譜儀，將汗?jié)撝讣y按在溴化鉀片上，分別放置3小時(shí) (新指紋)和72小時(shí)后(舊指紋)做ATR紅外光譜，后者在2.941 X 103nm處的吸收峰明顯變?nèi)酢?br>[0050]使用普通的透射紅外光譜儀，將汗/皮脂混合指紋按在溴化鉀片上，分別放置3小時(shí)(新指紋)和72小時(shí)后(舊指紋)做紅外光譜，后者在2.941 X 103nm、處的吸收峰明顯變?nèi)酰?而3.385 X 103nm處的吸收峰基本不變。
[0051]使用帶ATR附件的透射紅外光譜儀，將汗/皮脂混合指紋按在溴化鉀片上，分別放置3小時(shí)(新指紋)和72小時(shí)后(舊指紋)做ATR紅外光譜，后者在2.941 X 103nm處的吸收峰明顯變?nèi)酰?.385 X 103nm處的吸收峰基本不變。[〇〇52]在這些情況下，紅外成像光譜儀可以替換成帶ATR(衰減全反射)附件的紅外光譜儀或者帶漫反射附件的紅外光譜儀。[〇〇53]如果樣品本身對(duì)微波的吸收很弱，也可以使用紅外熱成像儀。實(shí)驗(yàn)如下:
[0054]將汗?jié)撝讣y按在聚酯塑料片上，分別放置3小時(shí)(新指紋)和72小時(shí)后(舊指紋)，使用微波加熱;使用紅外熱成像儀拍攝指紋圖像，前者更加清晰，其原因是水分子能很好地吸收微波，新指紋含水量高，其紅外輻射能量明顯高于舊指紋及背景。
[0055]因此，本發(fā)明所用的紅外成像光譜儀可以替換成超光譜成像儀或者高光譜成像儀或者多光譜成像儀或者成像光譜儀;本發(fā)明所用的紅外成像光譜儀可以替換成帶ATR(衰減全反射)附件的紅外光譜儀或者帶漫反射附件的紅外光譜儀。本發(fā)明所用的紅外成像光譜儀還可以替換成紅外熱成像儀，利用微波加熱樣品，使含水量高的指紋圖像更加清晰。它們的名稱可以不同，使用的通道中心波長(zhǎng)相近(±80nm)即可。
[0056]根據(jù)相關(guān)知識(shí)，空氣中的二氧化碳以及水分對(duì)紅外光譜有影響，包括樣品本身在 2.941 X 103nm、3.385X 103nm處也可能有一定的吸收，這種情況下，可以將空白處的圖像數(shù)據(jù)作為背景或者基線，通過軟件進(jìn)行差減或者扣除，可以增加圖像的對(duì)比度，明顯提高指紋圖像質(zhì)量。
[0057]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于紅外成像光譜儀的鑒別新舊指紋的方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟1、在紅外成像光譜儀的第一中心波長(zhǎng)為2.941 X 103nm±80nm或1.504 X 103nm土80nm或1.450 X 103nm±80nm的通道拍攝樣品上的現(xiàn)場(chǎng)指紋獲得的第一中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋 圖像，在紅外成像光譜儀的第二中心波長(zhǎng)為3.385X 103nm±80nm的通道拍攝樣品上的現(xiàn)場(chǎng) 指紋獲得的第二中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像，根據(jù)第一中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像和第二中心波長(zhǎng) 現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像確定嫌疑人；步驟2、判斷第二中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像是否有指紋信息，如果有指紋信息，則嫌疑人 為混合指紋，如果沒有指紋信息，則嫌疑人為汗?jié)撝讣y，步驟3、讓嫌疑人使用與現(xiàn)場(chǎng)指紋對(duì)應(yīng)的手指在與樣品材質(zhì)相同的物品上連續(xù)按下3? 5個(gè)濃淡程度不同的指紋作為模擬指紋行；步驟4、用紅外成像光譜儀在第一中心波長(zhǎng)的通道連續(xù)2?4天以固定時(shí)間間隔拍攝步 驟3獲得的模擬指紋行，得到模擬指紋圖像矩形陣列，模擬指紋圖像矩形陣列的每一列為其中一個(gè)濃淡程度的模擬指紋在連續(xù)2?4天以固 定時(shí)間間隔拍攝獲得的模擬指紋圖像，步驟5、若嫌疑人為汗?jié)撝讣y，則用化學(xué)顯現(xiàn)法或紫外照相法或磁粉法將現(xiàn)場(chǎng)指紋與模擬指紋 行顯出，在顯出的模擬指紋行中選取與顯出的現(xiàn)場(chǎng)指紋的濃淡程度最接近的顯出模擬指紋作 為對(duì)比指紋，并在模擬指紋圖像矩形陣列中找出與對(duì)比指紋濃度程度對(duì)應(yīng)的模擬指紋圖像 列；若嫌疑人為混合指紋，則用紅外成像光譜儀在第二中心波長(zhǎng)的通道拍攝模擬指紋行獲 得第二中心波長(zhǎng)模擬指紋行圖像，并在第二中心波長(zhǎng)模擬指紋行圖像中找出濃淡程度與第 二中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像最接近的模擬指紋作為對(duì)比指紋，并在模擬指紋圖像矩形陣列中 找出與對(duì)比指紋濃度程度對(duì)應(yīng)的模擬指紋圖像列，步驟6、在步驟5中獲得的模擬指紋圖像列中尋找對(duì)比度與步驟1中獲得的第一中心波 長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像對(duì)比度最接近的模擬指紋圖像作為匹配模擬指紋圖像，根據(jù)匹配模擬指紋 圖像獲得嫌疑人在樣品上按下指紋到步驟1采集到第一中心波長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像之間的時(shí) 間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紅外成像光譜儀的鑒別新舊指紋的方法，其特征在 于，所述的紅外成像光譜儀為超光譜成像儀或者高光譜成像儀或者多光譜成像儀或者帶 ATR附件的紅外光譜儀或者帶漫反射附件的紅外光譜儀或者紅外熱成像儀。
【文檔編號(hào)】G06K9/00GK105956537SQ201610266577
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日
【發(fā)明人】龍光芝, 王瑞雪, 王利華
【申請(qǐng)人】中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）