鄭吉龍，溫洪洋，章彪，鞏京慧，騰月，李忠洋，5

（1.中國刑事警察學院法醫(yī)學系，遼寧 沈陽 110035；2.中國刑事警察學院網(wǎng)絡信息中心，遼寧 沈陽110035；3.上海市公安局刑偵總隊刑事技術中心法醫(yī)室，上海 200000；4.貴州警察學院刑事技術系，貴州 貴陽 550005；5.饒河縣公安局，黑龍江 雙鴨山 155700）

血痕是暴力犯罪現(xiàn)場常見的生物物證之一[1]，作為犯罪現(xiàn)場的一種客觀存在，包含了極豐富的犯罪信息，是判斷案件性質(zhì)、分析作案過程、確定偵查方向和證實犯罪的重要證據(jù)。目前對血痕在以下兩方面研究較多：一是通過分析血痕的形態(tài)進行案件重建[2]，二是提取血痕中的DNA進行個體識別[3]。近年來，血痕遺留時間推斷逐漸成為國內(nèi)外法醫(yī)學者研究的熱點。在分子層面，有應用RNA分析[4]、電子順磁共振[5]、單細胞凝膠電泳[6]等方法推斷血痕遺留時間的研究報道，但檢測條件嚴格，對檢驗者專業(yè)要求高，且對血痕形態(tài)多有破壞，不適合現(xiàn)場微量血痕的快速時間推斷。隨著光譜技術的發(fā)展，有學者利用高效液相色譜法[7]、近紅外光譜[8]、紫外可見光譜[9]、反射譜[10]和高光譜圖像[11]、傅里葉變換紅外光譜（Fourier transform infrared spectroscopy，F(xiàn)TIR）和衰減全反射（attenuated total reflection，ATR）[12]等技術推斷血痕遺留時間，檢測方法簡便，檢測條件要求不高，但儀器設備價格較高，故推廣性不強。本研究團隊在前期利用紅外熱成像技術[13]和血痕顏色變化[14]推斷血痕遺留時間的基礎上，設計研發(fā)了一種在不破壞血痕形態(tài)的前提下，對現(xiàn)場血痕遺留時間進行智能推斷的一體化微量血痕成像及遺留時間分析裝置。

1 材料與方法

1.1 血痕樣本

血痕樣本來源于20名健康志愿者新鮮的肘靜脈血（志愿者均簽署知情同意書），志愿者中男女性比例為1∶1，平均年齡為26歲，無吸煙史，飲食正常。取血時女性均處于非月經(jīng)期。

抽取靜脈血后，在室溫條件下（溫度為25～30℃，濕度為30%～60%）立即用移液器吸取100 μL血液，于1.0 cm高處垂直滴到實木地板（柞木地板，購自圣象集團有限公司）上，形成直徑約為2cm的規(guī)則圓形血痕。

建立血痕遺留時間推斷方程的實驗中，每個時間點（即刻至12 h每隔0.5 h，12～72 h每隔1 h，72～894 h每隔6 h，共計222個時間點）制作10個血痕樣本，共計2220個樣本?？尚行则炞C實驗中，另制作血痕樣本90個，隨機分為3組，每組30個，分別保存于自然光照密閉（A組）、黑暗密閉（B組）、自然光照通風（C組）環(huán)境中。

1.2 主要儀器

移動終端（P8，GRA-UL10，1300萬像素，分辨率為1920×1080，華為公司）。

1.3 方法

1.3.1 研發(fā)一體化微量血痕成像及遺留時間分析裝置

眾所周知，任何圖像都是由顏色構成的，RGB和CMY是兩種不同的色彩模式，在不同方面反映了圖像的顏色構成。實踐中，血液一旦離開人體，血液中的含氧血紅蛋白發(fā)生自氧化，隨著時間的延長，血痕的顏色由鮮紅色逐漸變成深紅色直至黑褐色。

基于以上原理，本研究利用移動終端采集不同遺留時間血痕圖像，通過實時動態(tài)監(jiān)測血痕6項顏色參數(shù)［R（x1）、G（x2）、B（x3）、C（x4）、Y（x5）、M（x6）］隨時間（y）的變化，建立血痕遺留時間推斷的回歸方程，開發(fā)血痕遺留時間智能推斷專家決策輔助系統(tǒng)軟件，研發(fā)出一體化微量血痕成像及遺留時間分析裝置。

1.3.2 血痕遺留時間推斷方程的建立

使用移動終端，于不同血痕遺留時間對室溫環(huán)境中血痕樣本進行圖像采集，應用SPSS 22.0軟件對血痕6項顏色參數(shù)（R、G、B、C、Y、M）數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學處理與分析，得到其與遺留時間的回歸方程，進一步通過聚類和判別分析，建立多參數(shù)血痕遺留時間綜合推斷方程。

1.3.3 可行性驗證

于不同遺留時間對血痕樣本進行檢測。為了體現(xiàn)盲測實驗中樣本抽取的隨機性，對各組樣本編號記錄后，每組隨機抽取20個樣本。采用一體化微量血痕成像及遺留時間分析裝置進行圖像采集及智能分析，并與實際遺留時間進行比較。如實際遺留時間在裝置測得的時間區(qū)間內(nèi)，則認為檢測準確，反之則認為不準確。將相關數(shù)據(jù)輸入Excel軟件進行統(tǒng)計，并計算裝置盲測檢驗的準確度。

2 結(jié) 果

2.1 一體化微量血痕成像及遺留時間分析裝置的成功研發(fā)

一體化微量血痕成像及遺留時間分析裝置的結(jié)構示意圖見圖1。該裝置包括箱體、照明燈、移動終端固定柱、移動終端和血痕放置器。其特征在于：箱體內(nèi)裝有泡沫形成泡沫箱（大小為27.5 cm×17.0 cm×17.0cm）；內(nèi)置冷光源環(huán)形LED燈（功率為12W，色溫為6 500 K），固定在箱體的上方；移動終端用固定柱固定在箱體內(nèi)環(huán)形LED燈的中心；泡沫箱頂部設有小孔（孔徑為1.1cm），大小剛好適合移動終端的攝像頭（1200萬像素）透過小孔進行拍攝。拍攝時血痕置于箱體底部的中心，恰好滿足垂直拍攝。泡沫箱頂部的成像孔徑與泡沫箱深度的比例是1∶15～1∶20。

圖1 一體化微量血痕成像及遺留時間分析裝置示意圖

根據(jù)圖像色彩分析的原理，結(jié)合圖像處理識別技術，使用Android語言成功研制出移動終端分析系統(tǒng)軟件。軟件自動接收移動終端拍攝的血痕圖像數(shù)據(jù)后，基于數(shù)字圖像分析技術，利用編程對接收的圖像進行程序化處理，對血痕有效區(qū)域隨機抽取多個像素點分別提取相關血痕顏色參數(shù)（R、G、B、C、Y、M），提取5次后，將數(shù)字圖像中的關鍵參數(shù)信息按照程序預設的多參數(shù)血痕遺留時間綜合推斷方程進行擬合和分析，并以小時為單位進行時間轉(zhuǎn)換后，綜合計算5次結(jié)果平均值及標準差，用floor（argu×10.0+0.5）/10.0精確至小數(shù)點后一位并取整得出血痕遺留時間，以±s的形式在終端設備中顯示。

2.2 血痕遺留時間推斷方程

建立的血痕6項顏色參數(shù)（R、G、B、C、Y、M）與遺留時間的回歸方程及多參數(shù)血痕遺留時間綜合推斷方程見表1。

表1 血痕6項顏色參數(shù)與遺留時間的回歸方程及多參數(shù)綜合推斷方程

2.3 可行性驗證結(jié)果

對3種環(huán)境下血痕遺留時間的盲測結(jié)果見表2。A組和B組中，除了A26與B29血痕樣本實際遺留時間在裝置測得的時間區(qū)間外，其他各樣本實際遺留時間均落在測量時間所在的區(qū)間內(nèi)，總體檢測準確度均為95%。C組中，C01、C04、C05、C07血痕樣本檢測時間區(qū)間超過實際時間，總體檢測準確度為80%。

表2 3種環(huán)境下血痕遺留時間的可行性驗證結(jié)果 （n=5，±s，h）

表2 3種環(huán)境下血痕遺留時間的可行性驗證結(jié)果 （n=5，±s，h）

注：編號中A、B、C分別代表自然光照密閉環(huán)境、黑暗密閉環(huán)境、自然光照通風環(huán)境

編號A01 A02 A03 A05 A07 A08 A09 A11 A12 A14 A15 A16 A17 A19 A21 A23 A24 A26 A28 A30測量時間5.0±0.5 11.5±1.0 18.5±1.5 46.0±2.5 63.5±3.0 74.0±3.5 121.0±6.0 148.5±8.5 188.5±10.0 230.5±11.5 270.5±12.5 293.5±22.0 352.5±24.0 432.5±41.0 494.0±47.5 584.5±50.5 621.5±53.0 592.0±60.5 754.0±75.5 709.5±85.5實際時間5 12 19 48 65 72 125 150 183 236 278 302 344 401 467 552 592 657 706 781編號B02 B03 B05 B06 B08 B09 B11 B13 B15 B16 B17 B18 B20 B21 B22 B23 B25 B27 B28 B29測量時間9.5±1.0 17.5±1.5 30.0±2.0 49.5±2.5 70.5±3.5 99.0±4.5 165.5±9.0 239.5±12.0 342.0±24.0 362.0±30.5 452.5±45.5 423.5±47.0 555.5±48.0 614.5±52.5 561.0±53.5 573.5±56.5 624.0±60.0 771.5±76.5 771.5±80.0 887.0±88.0實際時間10 18 32 48 72 95 172 246 328 384 427 463 532 583 595 609 656 714 747 785編號C01 C04 C05 C07 C09 C10 C11 C12 C14 C15 C17 C19 C20 C21 C23 C24 C25 C26 C28 C30測量時間7.5±1.0 24.0±1.5 32.0±2.0 91.0±4.0 111.0±5.0 129.5±6.0 174.0±8.5 206.0±10.5 284.5±12.5 331.5±23.5 369.5±31.0 447.0±46.5 438.0±47.0 529.0±50.5 599.5±52.0 617.0±58.5 634.5±67.0 739.0±70.5 702.5±85.0 782.5±96.0實際時間6 21 27 85 108 125 167 203 275 321 389 428 466 492 574 637 667 692 755 821

3 討 論

以往對現(xiàn)場血痕的圖像采集主要采用數(shù)碼相機照相的方法。雖然該方法方便快捷，但是采集圖像時的環(huán)境、拍攝高度、拍攝角度未加以固定，難以形成標準化的血痕圖像。為保證采集圖像的穩(wěn)定性、清晰度和分析結(jié)果的準確性，本裝置中固定尺寸的箱體遮蔽了環(huán)境光線對于血痕成像的干擾，配合環(huán)形LED光源的照明使用，使得成像條件較傳統(tǒng)方法[15]大為改善，圖像質(zhì)量、信噪比獲得有效提升。裝置使用的照明元件是環(huán)形LED燈，提供環(huán)形照明光束，可保證覆蓋血痕及整個箱底。如果只使用線性照明燈組，則會在血痕的背光側(cè)形成陰影，影響參數(shù)的提取。此外，裝置頂部的成像孔徑為1.1cm，暗箱深度為17cm，孔徑與暗箱深度比約為1∶15，可有效消除照明投影、圖像采集范圍不完整等相關問題。在血痕圖像采集方面，裝置的設計滿足在固定暗室環(huán)境中以固定光源、固定角度攝取血痕圖像。本研究結(jié)果表明，該一體化微量血痕成像及遺留時間分析裝置能夠?qū)ΜF(xiàn)場微量血痕進行實時動態(tài)攝取數(shù)字圖像。

目前對現(xiàn)場血痕遺留時間的分析鑒定主要是檢案人員根據(jù)血痕形態(tài)、顏色進行分析推斷，是一種經(jīng)驗性的運用模式，對血痕遺留時間及影響因素缺乏足夠的量化依據(jù)?；谘垲伾S血痕遺留時間延長而變化的特征，本研究設計了與圖像采集裝置配套使用的移動終端分析系統(tǒng)，通過“基于移動終端的血痕經(jīng)過時間智能推斷專家決策輔助系統(tǒng)”軟件，自動分析血痕數(shù)字圖像6項顏色參數(shù)（R、G、B、C、Y、M）并進行時間推斷。

本研究使用的血痕載體為實木地板，因家庭室內(nèi)地板、家具多為實木，且室內(nèi)現(xiàn)場常在木質(zhì)家具或者地板上遺留血跡。

盲測結(jié)果顯示，自然光照密閉環(huán)境和黑暗密閉環(huán)境下血痕遺留時間推斷準確度均達到95%。一方面，利用一體化微量血痕成像及遺留時間分析裝置采集血痕圖像時，固定了光源以及攝取圖像的高度與角度，使采集圖像進一步標準化；另一方面，該設備可以智能地對圖像進行處理、參數(shù)值提取與定量分析，避免主觀因素對推斷結(jié)果的影響，使結(jié)果更加客觀、準確。此外，在溫度、濕度、密閉環(huán)境相同的情況下，自然光的有無對推斷的結(jié)果影響不大。但盲測結(jié)果也顯示，自然光照通風環(huán)境下檢測的準確度僅為80%，在血痕遺留時間的早期推斷中準確度較低，分析這與通風的環(huán)境有關，在其他環(huán)境因素相同的情況下，血痕上方的空氣流動速度越快，血痕凝固時間越短，從而造成早期測量時間大于實際時間。環(huán)境的差異是影響血痕遺留時間推斷準確與否的主要因素。因此，該裝置在時間推斷精確性方面還有提升空間，仍需進一步擴充數(shù)據(jù)采集數(shù)量，豐富各種不同檢測環(huán)境，綜合考量多種因素對血痕時間推斷的影響，以便建立更有效的血痕遺留時間綜合推斷回歸方程，進一步提高裝置檢測的準確性。

總之，本研究成果顯示，研發(fā)的一體化微量血痕成像及遺留時間分析裝置具有質(zhì)量輕、性價比高、便于現(xiàn)場操作、客觀分析等特點，適合基層公安機關應用，且因不破壞現(xiàn)場血痕原始形態(tài)，也為進行其他后續(xù)實驗檢測提供了條件。在今后的研究中，還可以進一步加強移動終端的智能化設計，進一步在血痕自動識別、人機交互界面開發(fā)、功能拓展等方面積極探索，以實現(xiàn)數(shù)字信息技術與傳統(tǒng)法醫(yī)學現(xiàn)場勘驗的深度融合。