Laserske tehnike i metrologija u forenzičkim naukama

SADRŽAJ
UVOD 13
I DEO 17
1 SAVREMENI I POTENCIJALNI METODI U FORENZICI 19
2 PRIMENA KOHERENTNIH ELEKTROMAGNETNIH ZRACENJA ˇ
U OPTICKOM DIJAPAZONU U FORENZI ˇ CKIM NAUKAMA 27 ˇ
3 METODE EKSPERIMENTALNE FIZIKE 31
Materijali nekristalne strukture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Primena spontanog Rayleighevog i Brillouinovog rasejanja . . . . . . 31
Intenzitet Brillouinovih komponenti. Polarizacija komponenata . . . . 33
Merenje brzine zvuka i relaksacionih frekvencija . . . . . . . . . . . 33
Spontano Ramanovo rasejanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Tehnike merenja i preciš ˇ cavanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 37
Laserska spektroskopija atoma i molekula . . . . . . . . . . . . . . .
strana 6
6 Sadržaj
Uticaj magnetnog polja na rasejanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Granice primenljivosti metoda rasejanja . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Eksperimentalni uredaj . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ¯ 63
Visokotemperaturna plazma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Merenja rasejanjem plazme sa cw laserima . . . . . . . . . . . . . . . 65
Odredivanje parametara plazme po spektrima rasejanog zra ¯ cenja . . . ˇ 66
Primena holografske interferometrije – HI za dijagnostiku plazme . . 68
Plazmotroni i drugi uredaji sa laserskim plazmama . . . . . . . . . . ¯ 73
Uticaj parametara snage i stabilnost HCN lasera . . . . . . . . . . . . 76
6 NELINEARNA OPTIKA I VIŠEFOTONSKI EFEKTI 79
Savremene spektroskopije – linearne, nelinearne i efekti nelinearne optike
od interesa za razvoj novih metoda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Mikroskopija sa višim harmonicima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Mikroskopija na bazi drugog harmonika SHIM . . . . . . . . . . . . 83
Opticka mikroskopija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 85
7 STIMULISANO RAMANOVO RASEJANJE 87
Ramanovo rasejanje u benzenu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Opis stimulisanog Ramanovog rasejanja formalizmom vezanih talasa . 91
Ramanovo rasejanje viših redova . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Eksperimentalni rezultati i primena stimulisanog ramanovog rasejanja . . . 100
a) Ramanovo rasejanje u sredini sa samofokusiranjem . . . . . . . . . 100
b) Indukovano rasejanje u sredini bez samofokusirnja . . . . . . . . . 101
c) Antistoksove i više komponente rasejanja . . . . . . . . . . . . . . 102
d) Stoksove i antistoksove komponente više rasejanja . . . . . . . . . 103
8 STIIMULISANA RASEJANJA SVETLOSTI 105
Indukovano rasejanje Brillouina /Mandelstamm – Brillouina . . . . . . . . 105
Rasejanje Brillouina u tecnostima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 105
Stimulisana temperaturna rasejanja Brillouina i Rayleigha . . . . . . . 109
Indukovano rasejanje krila Rayleigha . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Drugi tipovi indukovanog rasejanja svetlosti . . . . . . . . . . . . . . 115
9 GENERACIJA DRUGOG HARMONIKA 117
Tenzor nelinearne dielektricne propustljivosti-konstante . . . . . . . . ˇ 118
Fizicka priroda nelinearnih koeficijenata . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 119
10 UVOD U MATRICNU OPTIKU I PRIMENA 125 ˇ
Matricni metodi u paraksijalnoj optici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 125
strana 7
Sadržaj 7
Matrica pomeraja T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
Matrica prelamanja R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Tanko socivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 129
Dobijanje totalne matrice M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Matricni opis svojstava opti ˇ ckog sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 132
ABCD Matrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
II DEO 139
1 DTA I DRUGE FIZICKO-HEMIJSKE METODE ZA UTVRÐIVANJE ˇ
GENEZE EKSTAZIJA I DRUGIH NARKOTICKIH MATERIJALA 141 ˇ
1.1. Mehanizam delovanja ekstazija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
1.2. Eksperimentalni deo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
2 LASERSKI ATOMIZATORI U ANALITICKOJ SPEKTROSKOPIJI 153 ˇ
2.1. Laseri u atomskoj apsorpcionoj i fluorescentnoj spektroskopiji . . . . 155
2.1.1. Tipovi lasera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
2.1.2. Režimi rada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
3 KVANTIFIKACIJA VIZUELNIH INFORMACIJA 165
3.1. Vizuelne informacije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
3.1.1. Kvantifikacija morfoloških svojstava . . . . . . . . . . . . . . . 175
3.2. Primena metodologije na ispitivanju adhezivnosti materijala. . . . . . . 180
4 MULTIFRAKTALNA ANALIZA MONOHROMATSKE SLIKE 189
4.1. Detekcija ivica CANNY-evim detektorom . . . . . . . . . . . . . . . 189
4.2. Osnovi multifraktalne teorije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
4.2.1. Osnovni koncept multifraktalne teorije . . . . . . . . . . . . . . 192
4.3. Multifraktalna segmentacija slike . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
4.3.1. Definisanje mera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
4.3.2. Detekcija ivica – α eksponent . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
4.3.3. Hausdorff-ov f(α) spektar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
4.3.4. Detekcija ivica, tekstura i površi – f(α) spektar . . . . . . . . . 200
4.4. Modifikacija multifraktalne analize prilagodena
isticanju mikrokalci-
fikacija u digitalnom mamogramu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
4.5. Eksperimentalni rezultati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
4.5.1. Prvi primer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
4.5.2. Drugi primer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
strana 8
8 Sadržaj
5 ETALONIRANJE ATOMSKIH APSORPCIONIH I FTIR/NIR
SPEKTROFOTOMETARA U UV/VIS I NIR/IR DELU SPEKTRA
OPTICKOG ZRA ˇ CENJA 209 ˇ
5.1. Etaloniranje apsorpcionih spektrofotometara . . . . . . . . . . . . . . 209
5.1.1. Predmet i primena etaloniranja . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
5.1.2. Tok i sadržaj procedure (opis aktivnosti) . . . . . . . . . . . . . 211
5.1.3. Analiza merne nesigurnosti i odredivanje rezultata merenja sa ¯
prakticnim primerom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 214
5.1.4. Etaloniranje atomskih apsorpcionih spektrofotometara . . . . . 216
5.1.5. Etaloniranje FTIR/FTNIR (Fourier transform infrared/ Fourier
transform near infrared spectroscopy) spektrofotometara . . . . 225
5.1.6. Analiza merne nesigurnosti i odredivanje rezultata merenja sa ¯
prakticnim primerom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 230
6 JEDAN METOD LASERSKE FORENZICKE DETEKCIJE I ˇ
APARATURE 233
6.1. Nekoliko stavova . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
6.2. Tehnicki aspekt pronalaska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 235
6.2.1. Osnove . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
6.2.2. Kratak opis uredaja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ¯ 237
6.2.3. Detaljan opis metode uredaja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ¯ 237
6.2.4. Drugi uredaj sa laserom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ¯ 238
6.2.5. Podaci o nalazima na otiscima prstiju pomocu lasera . . . . . . ´ 242
7 OPTICKI SENZORI U SPOJU BIOLOGIJE, HEMIJE I ˇ
ELEKTRONIKE 245
7.1. Opticki senzori – princip rada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 245
7.1.1. Opticki izvori svetlosti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 246
7.1.2. Opticki prijemnici svetlosti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 250
7.1.3. Opticko vlakno kao senzor (medijum prenosa) . . . . . . . . . ˇ 251
7.2. Opticki biosenzori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 255
7.3. Neki nacini primene opti ˇ ckih vlakana u biosenzorima . . . . . . . . . ˇ 256
7.3.1. O optickim bandlovima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 259
7.3.2. Opticko sprezanje fiberopti ˇ ckih snopova i rezolucija . . . . . . ˇ 264
8 TERMOVIZIJSKI NIŠAN 267
8.1. Glavne konture jednog termovizijskog nišana . . . . . . . . . . . . . 267
8.2. Implementacija senzora nišana u digitalne video mreže . . . . . . . . 271
9 OPASNOSTI I PROPISI – POŽARI I EKSPLOZIJE 279
9.1. Mere zaštite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
strana 9
Sadržaj 9
9.2. Eksplozije i požari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
III DEO 291
1 PRILAZI KRIPTOGRAFIJI 293
Istorija kriptovizija. Opšti pojmovi i definicije . . . . . . . . . . . . . . . . 294
Podela kriptografije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
Kriptografski sistemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
2 BIOMETRIJSKE METODE ZA IDENTIFIKACIJU LJUDI 299
Uvod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
Geometrija ruke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
Oko – mrežnjaca i dužica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 301
Lice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
Glas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
Rukopis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
Nokti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
Otisci prstiju . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
Biometrija na granici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
Scenario o biometriji 2016 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
Osnovni biometrijski koncepti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
Biometrijske tehnologije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
Tehnologije i arhitektura biometrijskih sistema . . . . . . . . . . . . . . . 308
Medicinski aspekti biometrije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
Direktna medicinska implikacija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
Indirektne medicinske implikacije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
Poredenje i univerzalnost biometrijskih postupaka . . . . . . . . . . . ¯ 311
Poredenje karakteristika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ¯ 312
Tacnost . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 312
Protok, propusna moc podataka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 313
Tržišta i cene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
Održavanje sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
Više o otiscima prstiju, racunarskoj obradi i definicijama . . . . . . . ˇ 315
Racunarska obrada i klasifikacija slike . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 315
Biometrijski podaci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
Biometrijski uzorak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
Biometrijski sistem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
Poredenje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ¯ 317
strana 10
10 Sadržaj
3 OPTICKI KORELATORI 321 ˇ
Slucaj I. Identi ˇ cne slike . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 322
Slucaj V. Višestruke slike . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 323
4 OPTICKE MEMORIJE. PRORA ˇ CUN HOLOGRAFSKE ˇ
MEMORIJE 325
Glavne stavke zapisa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
Izbor lasera i materijala fotosloja za zapis holograma . . . . . . . . . 330
Proracun karakteristika holograma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 332
5 OSNOVE I PRIMENE NEURONSKIH MREŽA 335
Uvod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
Definicija neuronske mreže . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
Tipovi neuronskih mreža . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338
Teorijske osnove celularne neuronske mreže . . . . . . . . . . . . . . 338
Konstrukcija celularne neuronske mreže . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
Primene neuronskih mreža . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
Kratka istorija neuronskih mreža . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
6 KLASTEROVANJE POMOCU VEŠTA ´ CKIH NEURONSKIH ˇ
ILI NEURALNIH MREŽA 347
1. Neuroracunarstvo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 347
1.1. Veštacke neuronske mreže . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 348
1.2. Povezivanje veštackih neurona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 348
1.3. Osobine veštackih neuronskih mreža . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 349
1.4. Klasifikacija veštackih neuronskih mreža . . . . . . . . . . . . . ˇ 351
1.5. Aktivacione funkcije ili transfer funkcije – funkcije prenosa . . . 354
1.6. Glavne primene veštackih neuronskih mreža . . . . . . . . . . . ˇ 359
1.7. Neuroracunar – realizacija vešta ˇ cke neuronske – neuralne mreže . ˇ 360
2. Kohonenove mape obeležja – mreže sa samoorganizacijom . . . . . . . 361
2.1. Bocna – lateralna povratna sprega i klasteri aktivacije . . . . . . . ˇ 362
Primer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
2.2. Pojednostavljenje procesa racunanja . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 365
2.3. Ocuvanje topologije u procesu samoorganizacije . . . . . . . . . ˇ 365
2.4. Mere slicnosti vektora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 366
Korelacija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
Euklidovo rastojanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
Metrika Minkovskog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368
2.5. Dvodimenzionalni sistem sa samoorganizacijom . . . . . . . . . 368
strana 11
Sadržaj 11
2.6. Matematicka definicija rezultata ure ˇ denja . . . . . . . . . . . . . ¯ 370
2.7. Testiranje Rezultata Samoorganizacije . . . . . . . . . . . . . . . 371
2.8. Automatsko izdvajanje dimenzija obeležja . . . . . . . . . . . . 371
2.9. Algoritam obucavanja mape samoorganizacije . . . . . . . . . . ˇ 372
7 DIJAGNOSTICKE METODE ZASNOVANE NA OPTI ˇ CKOJ ˇ
BISTABILNOSTI SA POTENCIJALNOM PRIMENOM
ZA PRECIZNO MERENJE KOEFICIJENTA APSORPCIJE 375
UVOD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
Teorijski prilaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
Aparatura i metod merenja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
Eksperimentalni rezultati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
Opticka bistabilnost i primena u kvantnoj elektronici . . . . . . . . . . . . ˇ 380
8 DIGITALNA MULTIMEDIJALNA FORENZIKA 383
Geometrijski bazirana forenzika slike . . . . . . . . . . . . . . . . . 385
9 OSNOVE ZAŠTITE PODATAKA U SISTEMU STORAGE 387
1.1 Konsolidacija skladištenja podataka . . . . . . . . . . . . . . . . 388
1.2. Tehnologija skladištenja podataka . . . . . . . . . . . . . . . . . 390
1.3. Konektivnost . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391
1.4. RAID nivoi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
Parity disk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
1.5. DAS – Direct Attached Storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401
1.6. SAN – Storage Area Network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402
1.7 NAS – Network Attached Storage . . . . . . . . . . . . . . . . . 404
NAS implementacije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406
1.8. IP SAN i Native iSCSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407
10 LITERATURA 411