Riconoscimento e analisi tracce ematiche trattate con ninidrina mediate imaging iperspettrale

In the field of forensic sciences, the detection and analysis of latent fingermarks contaminated with biological evidence, such as blood, are of paramount importance for crime scene reconstruction and subsequent DNA profiling. Traditional chemical enhancement methods, while effective, often pose risks regarding sample degradation. This thesis, carried out in collaboration between the Università Politecnica delle Marche and the Forensic Science Police of Ancona, evaluates the efficacy and sensitivity of hyperspectral imaging (HSI) as a non-destructive optical technique for detecting bloodstains within fingerprints deposited on three different substrates (white paper, painted drywall, and black cardboard). The study focuses on the spectral signature variations of hemoglobin in both fresh samples and samples aged for five days (to map the natural degradation from oxyhemoglobin to methemoglobin), as well as following chemical treatment with Ninhydrin. The results indicate that the formation of Ruhemann's Purple induced by the reagent eliminates the characteristic absorption bands of blood in the visible spectrum; however, it does not completely mask the underlying biological matrix, which persists as micro-geometric distortions in the global reflectance profile. To overcome the limitations of standard linear statistical methods (such as the R correlation index), a third-order polynomial fitting algorithm was implemented. The extraction of four numerical coefficients proved to be a highly sensitive tool for the reliable qualitative identification of blood even at minimal concentrations, clearly separating it from the background noise of the pure reagent and other exogenous contaminants (lubricating oil and cosmetics), thereby confirming the potential of HSI technology as an objective and non-invasive asset for forensic investigations.

Nel campo delle scienze forensi, l’identificazione e l'analisi di impronte digitali latenti contaminate da tracce biologiche, come il sangue, rivestono un'importanza cruciale per la ricostruzione della scena del crimine e per le successive indagini sul DNA. I metodi tradizionali di esaltazione chimica, pur essendo efficaci, presentano limiti legati alla distruttività del campione. Questo lavoro di tesi, svolto in collaborazione tra l'Università Politecnica delle Marche e la Polizia Scientifica di Ancona, valuta l’efficacia e la sensibilità dell’imaging iperspettrale (HSI) come tecnica ottica non distruttiva per il riconoscimento del sangue all'interno di impronte depositate su tre diversi substrati (carta bianca, cartongesso verniciato e cartoncino nero). L'analisi si è concentrata sullo studio delle variazioni della firma spettrale dell'emoglobina sia in campioni freschi che invecchiati di cinque giorni (per mappare la naturale degradazione da ossiemoglobina a metaemoglobina), sia a seguito del trattamento chimico con Ninidrina. I risultati mostrano che la formazione del Porpora di Ruhemann indotta dal reagente elimina le caratteristiche bande di assorbimento del sangue nel visibile, ma non cancella la firma della matrice biologica, che permane sotto forma di micro-deformazioni geometriche nello spettro di riflettanza. Per superare i limiti dei metodi statistici lineari standard (come l'indice di correlazione R), è stato implementato un algoritmo di fit polinomiale di terzo grado. La scomposizione in quattro coefficienti numerici si è dimostrata uno strumento altamente sensibile per l'identificazione qualitativa certa del sangue anche a minime concentrazioni, distinguendolo nettamente dal rumore di fondo del reagente puro e da altri contaminanti esogeni (olio lubrificante e cosmetici), confermando le potenzialità della tecnologia HSI come ausilio oggettivo e non invasivo per le indagini forensi.