红外摄影技术检测枪击残留物：弹药类型、表面颜色与血液污染的影响研究

本研究针对深色表面及血液污染条件下枪击残留物（GSR）难以现场检测的问题，采用红外（IR）摄影技术结合定制Python脚本分析，系统评估了15种含铅与5种无铅弹药在白色棉布与深蓝牛仔布上的GSR沉积模式。结果表明IR摄影可无损、快速可视化含铅/无铅弹药GSR及血污表面残留物，检测效果与标准胶带提取法相当，为法医现场勘验提供了可靠技术支撑。

　　

在法医科学和法医学领域，枪击残留物（GSR）的检测对于还原枪击事件的关键信息具有至关重要的作用。这些微小的颗粒不仅能帮助确定射击距离、推断射击者身份，还能揭示使用的武器和弹药类型。然而，传统的GSR检测方法，如胶带提取技术和扫描电子显微镜（SEM）选项卡，在应用过程中可能会破坏犯罪现场的GSR模式，尤其是在深色表面上，GSR往往肉眼不可见，导致现场检测几乎无法进行。此外，随着环保和健康意识的提升，无铅弹药的使用日益增多，而传统方法主要针对含铅、锑或钡的残留物，对无铅弹药GSR的检测能力有限。血液污染进一步增加了检测的复杂性，因为血液会掩盖GSR的痕迹。因此，开发一种无损、快速且适用于各种条件下的GSR检测技术成为迫切需求。

红外（IR）摄影技术作为一种替代光源方法，在法医科学中已展现出多种优势，如恢复被涂黑或褪色文件上的文字、显示干燥血痕及尸体上的瘀伤和纹身等。早期研究虽提示IR可能用于GSR检测，但受限于当时的技术水平，尤其是血液污染条件下的效果尚未明确。随着相机技术，特别是互补金属氧化物半导体（CMOS）芯片的不断进步，高灵敏度检测已成为可能。本研究利用现代IR摄影技术，系统探讨了弹药类型、表面颜色及血液污染对GSR检测的影响，并开发了定制Python脚本进行定量分析，以提供一种现场即时、非破坏性的GSR可视化解决方案。

本研究主要采用了红外摄影技术、胶带提取化学处理法以及基于Python的自动图像分析算法。样本来源包括20种9毫米卢格弹药（15种含铅、5种无铅）射击于白色棉布和深蓝牛仔布面料，并使用相同型号SIG Sauer P220手枪在10厘米近距离射击。另设14个血污样本（7白布、7牛仔布），部分先射击后血污，部分先血污后射击。IR摄影使用改装Nikon Z50相机（内置700 nm红外滤光片），图像经NX Studio软件处理为灰度以增强对比。胶带提取采用Netra FILMOLUX? S50胶膜，通过聚乙烯醇（PVAL）、酒石酸和钠罗丹酸盐溶液化学显色。Python脚本公开于GitHub，用于GSR颗粒的自动计数和面积计算，采用傅里叶变换滤波（高通滤波用于白布，带通滤波用于牛仔布）和强度阈值分割。

弹药类型与表面颜色的影响

通过可见光（VL）和IR摄影对比，研究发现GSR模式因弹药类型而异，即使使用同一武器，不同制造商弹药产生的GSR颗粒数量差异显著（白布VL检测颗粒数166–2468，牛仔布IR检测7–303）。白布上GSR可见度更高（评分中位数3.9），而牛仔布上IR摄影虽可见度较低（评分中位数2.8），但仍能可靠检测，且与胶带提取法结果无显著差异（p=0.58）。IR摄影对无铅弹药GSR也有效，所有样本均成功检测，仅一例评分者未发现。结果表明表面纹理和IR反射特性影响GSR沉积和可见度，但IR摄影提供了与标准方法相当的检测能力。

血液污染条件下的检测

在血污表面上，VL摄影难以区分GSR与血液（评分中位数1.6），而IR摄影使用700 nm滤光片能清晰分离两者（评分中位数3.3）。无论血液湿润或干燥（室外30°C下干燥1小时），IR图像中血液呈暗色但不反光，GSR颗粒明显可辨，干燥血痕在IR下更亮，增强了对比。先射击后血污与先血污后射击样本间无差异，表明IR摄影适用于复杂犯罪现场。

定量分析验证

Python自动分析显示，白布VL图像中GSR颗粒数（中位数1053）和面积（中位数10379像素）显著高于牛仔布IR图像（颗粒数中位数162，面积中位数2190像素），p<0.001。但与胶带提取法对比，牛仔布上含铅弹药GSR的IR检测颗粒数（中位数200）与化学法（中位数178）无显著差异（p=0.58），验证了IR定量分析的可靠性。脚本针对不同面料纹理进行了优化，但存在分割一致性挑战，如遗漏亮斑或误包暗区，需参数调优以确保准确性。

本研究证实IR摄影是一种稳健、易用且非破坏性的GSR检测工具，特别适用于现场即时可视化。它成功扩展了应用范围，包括无铅弹药和血污表面，克服了传统方法的局限性。GSR模式受弹药类型和表面特性双重影响，而IR摄影结合Python定量分析提供了与标准方法相当的精度。尽管无铅弹药样本较少需进一步验证，且其他自然颗粒可能被误判，但IR摄影作为初步筛查工具，为法医工作提供了高效解决方案，尤其适应无铅弹药趋势。未来研究可扩展至皮肤表面GSR检测及更多无铅弹药类型，以强化应用价值。论文发表于《International Journal of Legal Medicine》，为法医科学提供了创新技术路径。