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弹壳上的撞针印痕的地形分析

司法鉴定的定量客观数据

本文讨论了使用地形数据对点火弹药筒进行底漆杯形态分析以及压扁和撞针压痕(弹坑)深度的分析。对已发射和未发射弹药的引火杯进行了地形分析。从左轮手枪向三个方向发射弹药:水平,垂直向上和垂直向下。确定了在底漆杯上变平的变化程度,撞针压痕的深度以及在三种击发条件下个体特征的可辨别性。

使用表面成像软件,通过比较显微镜获得地形图。报告的结果表明,对弹药的定量地形数据分析可能有助于法医研究人员从弹道证据中得出更可靠的结论,而定性图像比较可能无法得出这些结论。

目的是对此类证据进行定量分析,以符合法律程序中可否受理的标准。

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Introduction

自上世纪初以来已建立良好 [1],用于识别用于犯罪的枪支的传统方法需要检查类别特征,从设计因素衍生的宏观标记,这些设计因素与受调查枪支证据中可以找到的有限武器群有关 [2,3].

通常使用光学仪器来检查这些指示犯罪的武器类型的工具标记,首先是使用体视显微镜进行初步检查,从而获得带有放大图像的三维视图 [4] 然后将工具标记与比较显微镜进行比较,比较显微镜可以将发现的特征与在参考样品上发现的同源标志进行比较,这些参考标志是用怀疑是犯罪或能够产生相同类型标记的缴获枪支射击的在证据上找到。

如果所有类型的类别特征都匹配,则检查人员将继续比较各个特征,即由随机缺陷或不规则性产生的微痕迹,这些缺陷或缺陷是枪支与弹药接触的部分的特征,并且是多种因素共同作用的结果,例如枪支的磨损,不正确的维护,发射的弹药等 [5-7].

在比较各个特征时,法医检查人员会寻找证据上存在的重复标记,这些标记应该出现在相同的位置,具有相同的形状并且可以在参考样本上使用相同的成像参数进行检测 [7,8]。传统上认为这种光学过程具有更高的质量,枪械检查员可以回答通常问的两个问题,例如使用的枪支类型(制造商和型号)以及是否实际使用了正在考虑的特定枪支 [3,9]。但是,它不提供有关拍摄模式的更多信息,例如,当有必要区分谋杀,自杀或意外出院时,既不区分事件的相互矛盾的重构(如未遂谋杀和意外出院),尤其是在没有目击者的陈述。地形分析允许推断客观数据,法医检查员可以使用这些客观数据来加深工具标记(武器的类特征和唯一性)的研究,并在一定范围内支持通过研究进行犯罪事件的重建研究射击条件和环境产生的表面形态和弹药印痕深度的变化 [10],否则很难与陪审团沟通。

已经开发出许多不同的方法来测量表面形貌。如ISO 25178标准所述,它们首先可以分为3类-线轮廓,面形和区域整合方法 [11,12]。在本文中,将重点介绍线轮廓和面形图方法。对于这两种方法,都可以通过以高横向分辨率探测表面高度来获取分别用数学表示为z(x)或z(x,y)的表面轮廓或地形图图像。区域整合方法尚未用于枪支研究或识别,该方法是通过一次探测整个区域来估计一个区域的表面纹理的单个度量, [11,12].

精确的地形测量使枪支识别证据的定量分析成为可能。最终,弹道识别可能会从定性图像比较演变为定量形貌测量 [13,14]

Methods

枪支

对于此实验工作,使用了3种类型的0.357万能口径左轮手枪,枪管长度为6英寸(15.2厘米)。撞针内置在两把左轮手枪的锤子中,撞针和撞锤在其余左轮手枪上分开(称为惯性撞针)。

弹药

使用的弹药是菲奥基(Fiocchi)型TCCP,口径为0.357大瓶,批号为。 5904005-005,子弹质量为158粒(grs)。炮弹头的厚度,成分和硬度等弹药特征的一致性在研究中得到了精确保持,因为这些因素对引物胶囊的扁平程度有很大影响 撞针印象的结构和深度 [15].

射击弹药

左轮手枪的镜头被拍成装满棉花的摆动箱子。每个左轮手枪的气缸腔保持不变,但是射击过程中左轮手枪的方向以三种方式变化:向下垂直,向上垂直和水平。垂直是指射击后,子弹垂直于地面(朝着地面(向下)或远离地面(向上))行进,而水平是指子弹平行于地面(基本上在地面上方保持恒定的高度)行进。

地形数据

A FS C 使用Leica Microsystems的电动取证比较宏观镜从发射和未发射弹药的弹药筒底漆中获取图像数据。地形图像数据是在多焦点成像(也称为扩展景深(EDOF))模式下获取的。显示3D地形数据并使用 徕卡地图 表面成像和计量软件。

Results

地形分析墨盒入门

未发射弹药

必须对未发射的弹药筒进行初步分析,以排除底漆杯的任何固有凸起或不正确的弹药筒盒,作为推断敲击声深度的参考 [15]。分析的弹药没有发现任何此类违规行为。未击发的弹药底漆表面的轮廓轮廓(请参见图1)可以用作确定击发后撞针压痕深度的参考。另外,必须研究枪支的独特特征,例如撞针孔标记(请参阅图2)。

图2:武器1的后膛面显微照片。红色箭头表示撞针孔标记,这是该武器的独特特征。该标记是由底漆杯中的金属向后流入撞针孔而产生的 [16].

发射弹药

在三个不同方向射击后,底漆杯(请参见图3)的光学显微镜图像显示出标记,这些标记是所用枪支的独特特征。

重要的是要注意,这项研究的结果并没有改变关于左轮手枪的撞针在底漆上留下独特标记的结论,而与射击时武器的位置无关。

图4突出显示了针对不同射击条件检查的所有弹药筒样品的重复形态学方面。该方面涉及撞针印痕的不同顶点形态,对于本研究中未涉及的因素,其与不同的射击相关方向。

如地形图所示,通过向下射击(参见图4A)而获得的撞针压痕的顶点更宽且更平坦。可以认为它与水平方向和垂直方向(参见图4B和C)中具有相似宽度的镜头的顶点不同。需要进一步调查以评估此异常是否与特定事件在物理上相关,例如针对具有不同触发位置的情况。

以下面显示的方式获取每个盒式样品的形貌数据(请参见图5)。然后分析和比较每种情况下的数据。水平射击的数据用作参考。

水平射击(图5A)

配置文件参数

轮廓的最深处

X

2.45毫米

Z

691 µm

轮廓(X)上的数据点数= 736点

向下射击(图5B)

配置文件参数

轮廓的最深处

X

2.63毫米

Z

562 µm

轮廓(X)上的数据点数= 790点

表1:以上图5所示的筒形底漆表面测得的形貌最深点数据。

撞针压痕的顶点可能受到塑性变形的不同程度的影响,如果不仔细评估,则可能会通过用户分析而影响深度值的正确外推。如果由于变形而存在阴影区域,它也会在地形图像获取期间干扰显微镜光学传感器。

图6示出了通过在水平方向上射击枪械1而在底漆杯上施加的打击痕的顶点处发现的变形的示例。从轮廓曲线可以看出,在同一区域内可以找到不同的深度。

每个单独样品的深度是根据8种测量值的算术平均值得出的,这些测量值是根据旨在限制由不规则性引起的任何采集误差的规程推断的。一种被认为有效的方法是针对每种情况外推两个正交的轮廓,这是通过顺时针旋转用作参考点的特定特性而获得的,无论在发射过程中武器的方向如何,该特性都会在所有样本上突出显示。

图7总结了从中获得最大深度的8个剖面的采集阶段。举例来说,图6所示的撞针压痕的顶点显示出塑性变形,该塑性变形确定了深度值的变化性。重要的是要强调的是,采集线的选择不是为了几何对称,而是为了在撞针压痕的最深点通过。

为了比较相对于3个发射位置的3组压痕深度测量值,即在武器平行于地面(标准发射模式),向上或向下定向的情况下进行了t分布统计分析 [10].

比较这3种情况下的印象数据,发现所有3种可能配对的p值(水平与向上射击,水平与向下射击以及向上与向下射击)均小于10-5 [10]。由于p值远小于0.01,因此该结果意味着上述每对数据的重叠率均小于1%,因此差异非常显着。

尤其是,结果已确认,相对于三个拍摄位置,三组压印深度之间存在显着的统计差异[10]。

本研究中考虑的另一个地形参数是底漆盖的平整度 [10].

法医调查人员数十年来一直知道,发射后在壳体内部产生的压力会扩大壳体的两侧,并将底漆的底部推向后膛。这种相互作用的结果是底漆基底变平,其中变平的程度取决于盒中产生的压力。研究引物舱的扁平程度的可变性被认为是估计从相同方向向同一武器发射的弹药压力升高还是降低的好方法。特别地,当弹药在发射时产生较低的压力时,与标准压力情况相比,击打帽的扁平程度较小,并且撞针的凹口在边缘处更圆滑且深度较小。在发射时弹药筒中有高压的情况下,盖的扁平化要明显得多,并且金属会聚集在撞针腔的边缘周围 [7]。迄今为止,这种评估是通过将墨盒的背面靠在光下并用肉眼观察来进行的,但是这需要大量的经验。取决于观察者的主观判断的推断定性数据,在法庭上不能作为证据。

新的法医研究表明,通过对仪器数据的交叉分析,左轮手枪发射的子弹在发射过程中的压力也随武器的方向而变化。 [16].

在下面的图8中,显示了从朝下(图8A),水平(图8B)和朝上(图8C)定向的武器发射弹药筒底漆表面的形貌。还显示了沿所示线从每个地形提取的轮廓轮廓。从这些地形数据可以清楚地看到,向上发射的弹药筒的底杯表面最平整,而向下射击的则最小,表明了弹药内部压力与武器位置之间的相关性。

Conclusions

根据本研究使用3轮左轮手枪对发射和未发射弹药进行的地形分析,可以得出以下关于撞针在弹药底漆上的印痕(弹坑)的结论:

朝着发射的3个方向打平墨盒底漆杯:

  • 垂直向上显示最大的展平度;
  • 与向下相比,水平显示更平坦,但小于向上;和
  • 垂直向下显示最小的平坦度。

底漆印象的深度:

  • 与水平射击相比,向上射击更深;
  • 向下发射的镜头比水平发射的镜头浅。

严格分析底漆杯的展平度和压印深度 FS C 比较宏观和 徕卡地图 该软件使研究人员能够对这些法医参数做出客观,可靠的结论 [10].

地形和常规光学图像分析都可以使用一台仪器完成, FS C 比较显微镜,由于无需外部实验室进行样品分析,因此有助于降低成本 [17]。外部各方进行的样本分析还带来了证据被意外更改的风险 [17].

结果表明,弹药的地形数据可以帮助法医检查人员对弹道证据进行更彻底的调查,从而实现常规的定量分析,而不仅仅是定性图像比较 [12,13].

References

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  17. 瓦伦蒂娜·曼萨利尼(Valentina Manzalini)的声明基于本研究的经验,使用FS C比较显微镜进行常规光学和地形图像采集。此外,她说:“实际上,能够在现场使用可以进行光学和地形分析的系统(在这种情况下为带有Leica Map软件的比较显微镜)是一个很大的优势。审稿人在发表过程中确认并赞赏了参考文献10中报道的这种用于研究的新颖方法的价值。但是,这项研究是第一步,仍然有一些需要克服的局限性。客观事实是,在现场执行地形分析,即不将样品发送到专门的外部实验室,可以降低成本。如果要进行案例研究,必须将样品送至外部实验室进行干涉,共聚焦或扫描探针显微镜的形貌分析,那么这种分析通常会导致大量成本。除了分析本身之外,还会有运输,旅行和其他杂费。此外,与进行内部分析相比,在获得结果之前还会浪费大量时间。因此,在将内部分析与外部分析进行比较时,必须考虑流程的所有部分。”