Misure di tracce di sangue mediante telecamera iperspettrale per il riconoscimento di marcatori forensi

The thesis describes the use of Hyperspectral Imaging (HSI) as an innovative and nondestructive technology for the detection and analysis of blood traces in forensic science. Trace identification is traditionally done by chemical reagents such as luminol, Kastle-Meyer, Takayama and Teichmann tests, which, however, have critical issues, such as sample destructiveness and possible contamination of the crime scene. Alternative techniques are needed, therefore. The work focuses on the use of a hyperspectral camera to analyze white cotton samples contaminated with blood and treated with Sodium Hypochlorite (NaClO) at various concentrations, going to simulate attempts at trace concealment. Spectral images are acquired considering a wide wavelength range (400-998 nm), obtaining a hypercube in which each pixel has both spatial and spectral dimensions. Analysis was conducted by processing ROIs (regions of interest) and extracting reflectance spectra, comparing the signals obtained. Linear and sinusoidal Fourier-type fitting algorithms were implemented to compare spectral characteristics and identify the possible presence of contaminants. High spectral sensitivity and the possibility of repeated analysis are shown, due to the nondestructive nature of the technique. The thesis concludes by suggesting an expansion of the analysis to fabrics different than cotton and characterized by different dyes, so as to introduce the hyperspectral technique into the forensic classification process.

L'elaborato affronta l'impiego dell'Imaging Iperspettrale (HSI) come una tecnologia innovativa e non distruttiva per l'individuazione e l'analisi di tracce ematiche in ambito forense. L'identificazione di tracce avviene tradizionalmente tramite reagenti chimici come ad esempio luminol, test di Kastle-Meyer, Takayama e Teichmann, i quali presentano però delle criticità, come ad esempio la distruttività del campione ed eventuale contaminazione della scena del crimine. Sono necessarie, quindi delle tecniche alternative. Il lavoro si focalizza sull'uso di una telecamera iperspettrale per analizzare i campioni di cotone bianco contaminati da sangue e trattati con Ipoclorito di Sodio (NaClO) a varie concentrazioni, andando a simulare tentativi di occultamento delle tracce. Le immagini spettrali sono acquisite considerando un ampio intervallo di lunghezze d'onda (400-998 nm), ottenendo un ipercubo in cui ogni pixel presenta sia dimensioni spaziali sia spettrali. L'analisi è stata condotta attraverso elaborazione di ROI (regioni d'interesse) e l'estrazione di spettri di riflettanza, confrontando i segnali ottenuti. Sono stati implementati algoritmi di fitting di tipo lineare e sinusoidale secondo Fourier per confrontare le caratteristiche spettrali ed identificare l'eventuale presenza di contaminanti. Si evidenzia un'elevata sensibilità spettrale e la possibilità di analisi ripetute, grazie alla natura non distruttiva della tecnica. La tesi si conclude suggerendo un'espansione dell'analisi a tessuti differenti rispetto a cotone e caratterizzati da coloranti differenti, così da introdurre la tecnica iperspettrale nell'iter di classificazione forense.