一種微量血跡無(wú)損檢測(cè)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微量血跡檢測(cè)，具體涉及一種可實(shí)現(xiàn)案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)微量血跡的無(wú)損自動(dòng)檢 測(cè)裝置及方法，屬于血跡檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 血跡是案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)最重要的物證之一。血跡被用作刑事訴訟案件的重要證據(jù)具有客 觀、穩(wěn)定、廣泛、復(fù)雜等特點(diǎn)，一直是法庭上極具采信力的證物。血跡具有痕跡、物證的雙重 特點(diǎn)，充分反映出其作為物證的重要性，血跡偵測(cè)在犯罪現(xiàn)場(chǎng)具有重要的地位和重要作用。 針對(duì)案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)的血跡偵測(cè)可以有效提取犯罪嫌疑人的DNA信息并對(duì)案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行情景還 原。這使得血跡偵測(cè)在犯罪現(xiàn)場(chǎng)重塑和案情分析推理中有著指紋、鞋印等證物無(wú)法比擬的 作用。針對(duì)其法醫(yī)物證特點(diǎn)，可以對(duì)其進(jìn)行測(cè)量分析以確定血跡種類性別等特征，但傳統(tǒng)測(cè) 量方式與手段較為落后，其在實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)物理特征可視化仍具有很多困難。
[0003] 現(xiàn)有血跡檢測(cè)技術(shù)主要有：直接觀察法、試劑法、光源法、光譜檢查法。
[0004] 1、直接觀察法
[0005] 此方法主要適用于血跡明顯的犯罪現(xiàn)場(chǎng)，肉眼就能夠檢查到明顯血跡，并可以觀 察顏色、形態(tài)和部位等。
[0006] 該方法依賴辦案人員的經(jīng)驗(yàn)、能力，長(zhǎng)時(shí)間觀察容易疲勞，且檢測(cè)速度較慢。
[0007] 2、試劑法
[0008] 當(dāng)血跡在現(xiàn)場(chǎng)遺留時(shí)間過(guò)久時(shí)會(huì)發(fā)生霉變或者褪色，而與承痕物品之間的色差并 不強(qiáng)，不易被肉眼發(fā)現(xiàn)，所以為了驗(yàn)證可疑物質(zhì)是否為血跡，就會(huì)使用試劑（如四甲基聯(lián)苯 胺、魯米諾、二氫熒光素等）進(jìn)行檢驗(yàn)識(shí)別。
[0009] 這種方法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)血跡有一定的破壞，屬于有損檢測(cè)，并且檢測(cè)結(jié)果容易受周圍環(huán) 境的影響，如不同載體的影響。另外，一些檢測(cè)試劑需要配合其他光學(xué)儀器進(jìn)行檢測(cè)，系統(tǒng) 操作復(fù)雜，檢測(cè)麻煩。
[0010] 3、光源法
[0011] 利用紫外、紅外、多波段光源來(lái)幫助偵測(cè)血跡?，F(xiàn)場(chǎng)血跡在多波段光源的照射下可 以看清楚。血跡在紅外、紫外熒光燈下是沒(méi)有熒光的，但是其背景卻可以發(fā)出熒光，這是通 過(guò)增大血跡和血跡背景的反差來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)血跡偵測(cè)的。
[0012] 該方法只用到部分波段的檢測(cè)，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)全波段的血跡檢測(cè)，檢測(cè)范圍受到限制。
[0013] 4、光譜檢查
[0014] 該方法是利用血液中所含有的血紅蛋白以及血紅蛋白衍生物都有著自己特定的 吸收曲線。因此，當(dāng)使用日光進(jìn)行照射時(shí)，血跡的光譜圖像一定會(huì)在某一波長(zhǎng)處出現(xiàn)條形狀 陰影吸收線。然后用顯微分光鏡對(duì)待測(cè)體進(jìn)行檢測(cè)即可。
[0015] 該方法的缺陷是采用吸收光譜檢測(cè)，且聯(lián)合使用了顯微分光裝置，需要在實(shí)驗(yàn)室 進(jìn)行，非現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 針對(duì)現(xiàn)有血跡檢測(cè)方法的不足，本發(fā)明提出了一種微量血跡無(wú)損檢測(cè)裝置及方 法，本發(fā)明基于高光譜成像技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)光譜的全波段的血跡檢測(cè)，并且本裝置具有便攜 性，可以攜帶到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)；同時(shí)本方法具有無(wú)損性，在不破環(huán)現(xiàn)場(chǎng)的情況下進(jìn)行自動(dòng)掃 描和檢測(cè)，自動(dòng)標(biāo)識(shí)存在血跡的特征點(diǎn)。
[0017] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，采用了以下技術(shù)方案：
[0018] -種微量血跡無(wú)損檢測(cè)裝置，包括支架模塊、光源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理 模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊；光源模塊和數(shù)據(jù)采集模塊安裝在支架模塊上，由支架模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)光 源模塊和數(shù)據(jù)采集模塊的托舉和位置改變；光源模塊為數(shù)據(jù)采集模塊提供照明白光光源； 數(shù)據(jù)采集模塊的輸出接數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊的輸出接數(shù)據(jù)顯示模塊；
[0019] 數(shù)據(jù)采集模塊用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)圖像進(jìn)行高光譜數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)為三維數(shù)據(jù)，其 中兩維為二維空間的橫向和縱向，形成二維圖像平面，第三維是各個(gè)采樣點(diǎn)的全波長(zhǎng)的光 譜數(shù)據(jù)，該維數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度由數(shù)據(jù)采集模塊的波長(zhǎng)分辨率決定；
[0020] 數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和處理，在接收到數(shù)據(jù)采集模塊的高光譜數(shù)據(jù)之 后，數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)時(shí)地對(duì)各個(gè)采樣點(diǎn)的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)和分析，得到該采樣點(diǎn)高光譜 數(shù)據(jù)的血跡檢測(cè)結(jié)果，然后將檢測(cè)的結(jié)果傳輸給數(shù)據(jù)顯示模塊；
[0021] 數(shù)據(jù)顯示模塊實(shí)現(xiàn)二維平面圖像、當(dāng)前采樣點(diǎn)光譜曲線、檢測(cè)結(jié)果信息的顯示。
[0022] 其中，所述支架模塊包括三角支架、主支撐桿、次支撐桿、水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)、水平主支 撐桿、水平伸縮電機(jī)和水平次支撐桿，三角支架每個(gè)腿上設(shè)有滾輪以方便三角支架移動(dòng)，主 支撐桿為上端開(kāi)口的管狀并固定安裝在三角支架上，次支撐桿下端插裝在主支撐桿管腔中 并通過(guò)鎖緊環(huán)鎖緊；水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定在次支撐桿上部，水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸水平布置 并與水平主支撐桿連接，水平主支撐桿前端通過(guò)水平伸縮電機(jī)連接有水平次支撐桿，水平 次支撐桿通過(guò)水平伸縮電機(jī)的作用可相對(duì)水平主支撐桿縮回和伸出；光源模塊和數(shù)據(jù)采集 模塊安裝在水平次支撐桿前端。
[0023] 進(jìn)一步地，在光源前端設(shè)有聚焦棱鏡，所述數(shù)據(jù)采集模塊為高光譜相機(jī)，高光譜相 機(jī)的鏡頭朝向和聚焦棱鏡出射光的方向一致。
[0024] 一種微量血跡無(wú)損檢測(cè)方法，首先建立血跡檢測(cè)模型，再由高光譜相機(jī)實(shí)時(shí)采集 現(xiàn)場(chǎng)采樣點(diǎn)高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)；
[0025] 其中血跡檢測(cè)模型建立具體步驟如下，
[0026] S1-1 :通過(guò)采集樣本數(shù)據(jù)以建立不同基底上不同血跡的光譜數(shù)據(jù)庫(kù)；該數(shù)據(jù)庫(kù)中 既有血跡樣本，也有基底樣本，每個(gè)樣本代表一個(gè)采樣點(diǎn)的光譜數(shù)據(jù)，光譜數(shù)據(jù)為不同波長(zhǎng) 的反射光強(qiáng)度；數(shù)據(jù)庫(kù)中保存了各個(gè)樣本對(duì)應(yīng)的由1或〇表示的類別標(biāo)號(hào)，1表示血跡樣 本，0表示非血跡樣本；
[0027] S1-2:對(duì)所有樣本的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，將包含一定比例信息量的主成分 保留下來(lái)，其他成分剔除；利用主成分構(gòu)成新的特征向量，以供識(shí)別模型使用；
[0028] S1-3 :利用主成分處理后的數(shù)據(jù)庫(kù)的樣本建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別模型，該模型由 輸入層、隱藏層、輸出層組成，輸入層將每個(gè)樣本的光譜數(shù)據(jù)的主成分分析結(jié)果作為輸入， 輸出層將每個(gè)樣本對(duì)應(yīng)的類別標(biāo)號(hào)作為輸出，隱藏層的神經(jīng)元個(gè)數(shù)為待設(shè)定參數(shù)，可根據(jù) 識(shí)別結(jié)果進(jìn)行調(diào)整；神經(jīng)元的傳遞函數(shù)為線性函數(shù)或其他函數(shù)，各層之間的連接權(quán)重根據(jù) 誤差反向傳播算法進(jìn)行調(diào)整；
[0029] 其中血跡實(shí)時(shí)檢測(cè)步驟為：
[0030] S2-1 :由高光譜相機(jī)拍攝現(xiàn)場(chǎng)照片以獲取現(xiàn)場(chǎng)采樣點(diǎn)高光譜數(shù)據(jù)，高光譜數(shù)據(jù)為 三維數(shù)據(jù)，其中兩維為二維空間的橫向和縱向，形成二維圖像平面，第三維是各個(gè)采樣點(diǎn)的 全波長(zhǎng)的光譜數(shù)據(jù)，該維數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度由高光譜相機(jī)的波長(zhǎng)分辨率決定；將當(dāng)前采樣點(diǎn)的高 光譜數(shù)據(jù)分別利用建模階段的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行主成分變換和降維處理，得到新的特征向量；
[0031] S2-2:將降維之后的特征向量輸入到訓(xùn)練好的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別模型中進(jìn)行計(jì) 算，得到類別結(jié)果；通過(guò)類別結(jié)果判斷該采樣點(diǎn)是否有血跡；
[0032] S2-3:若采樣點(diǎn)被檢測(cè)為血跡點(diǎn)，則在數(shù)據(jù)顯示模塊上給出該點(diǎn)在二維圖像上的 坐標(biāo)，并在所采集到的二維圖像上用紅色標(biāo)注，并在顯示屏上進(jìn)行紅色報(bào)警燈閃爍。
[0033] 上述步驟S1-3中用于調(diào)整人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)各層之間連接權(quán)重的誤差反向傳播算法 如下：
[0034] S1-3-1 :網(wǎng)絡(luò)初始化，給各連接權(quán)值和閥值分別賦一個(gè)區(qū)間（_1，1)內(nèi)的隨機(jī)數(shù)， 設(shè)定誤差函數(shù)e，給定計(jì)算精度值和最大學(xué)習(xí)次數(shù)M，選擇學(xué)習(xí)效率n>〇;
[0035] S1-3-2 :隨機(jī)選取第k個(gè)樣本，獲得其輸入向量和期望輸出向量，
[0036] 輸入向量：x(k)=匕⑵士⑵，…，xn(k))
[0037] 其月望輸出向量：d〇(k) = (djk)，d2(k)，…，djk))
[0038] S1-3-3,計(jì)算隱含層各神經(jīng)元的輸入和輸出
[0039] 隱含層輸入向量：
[0040] 隱含層輸出向量：hoh(k) =f(hih(k))h= 1，2,…，p
[0041] 輸出層輸入向量：
[0042] 輸出層輸出向量：yojk) =f^yijk)) 〇 = 1，2,…q
[0043] 其中，wih為輸入層與隱含層的連接權(quán)值，wh。隱含層與輸出層的連接權(quán)值，bh隱含 層各神經(jīng)元的閾值，b。輸出層各神經(jīng)元的閾值，f()為激活函數(shù)；
[0044]