復(fù)印文件底灰特征的定量化檢驗(yàn)

于 彬

(中國(guó)刑警學(xué)院文件檢驗(yàn)技術(shù)系，遼寧沈陽(yáng) 110035)

0 引言

復(fù)印文件的檢驗(yàn)是法庭科學(xué)中可疑文件檢驗(yàn)的重要內(nèi)容之一，在復(fù)印文件檢驗(yàn)中，對(duì)于復(fù)印文件底灰特征的判定是復(fù)印文件檢驗(yàn)的重要手段之一。復(fù)印文件的底灰是指在復(fù)印文件空白部分可以發(fā)現(xiàn)的遍布整個(gè)紙面的細(xì)小墨粉顆粒，是復(fù)印文件上的一種常見(jiàn)現(xiàn)象［1－2］，見(jiàn)圖 1。不同的復(fù)印機(jī)由于使用環(huán)境、使用時(shí)間、使用頻率的不同和維護(hù)保養(yǎng)的差異，造成復(fù)印機(jī)的復(fù)印效果也不相同。復(fù)印效果好的復(fù)印機(jī)，復(fù)印出來(lái)的復(fù)印文件底灰很輕，相反，復(fù)印效果差的復(fù)印機(jī)，復(fù)印出來(lái)的復(fù)印文件底灰就重，判定底灰的輕重是檢驗(yàn)復(fù)印文件的重要手段。目前，對(duì)于底灰的檢驗(yàn)，主要依靠人工觀察定性檢驗(yàn)［2－3］，無(wú)法做到定量檢驗(yàn)，本文提出一種新的底灰檢驗(yàn)方法，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序完成底灰檢驗(yàn)工作，對(duì)底灰特征進(jìn)行量化分析，達(dá)到定量檢驗(yàn)復(fù)印文件底灰特征的目的。

1 檢測(cè)的基本思想和原理

計(jì)算機(jī)檢測(cè)程序的基本思想是首先要將復(fù)印件通過(guò)掃描儀掃描到計(jì)算機(jī)中保存為24位BMP文件，由于復(fù)印文件存在底灰，導(dǎo)致BMP文件的像素灰度不同，因此，可以通過(guò)設(shè)定灰度閥值來(lái)判斷底灰墨點(diǎn)的存在。

圖1 復(fù)印文件底灰

如果需要檢測(cè)的BMP圖像中的像素灰度值大于灰度閥值，那么這個(gè)點(diǎn)就是“白點(diǎn)”，反之為“灰點(diǎn)”。

即設(shè)F(x，y)表示BMP上坐標(biāo)為(x，y)點(diǎn)的灰度值，N為設(shè)定的灰度閥值;如果F(x，y)≥N，則坐標(biāo)為(x，y)點(diǎn)就為白點(diǎn)，反之為灰點(diǎn)。

由于復(fù)印件底灰不同，有的淺淡有的濃重，因此，在相同大小的BMP圖像中，所包含“白點(diǎn)”和“灰點(diǎn)”的數(shù)量也就不同。復(fù)印件底灰越重，“白點(diǎn)”越少，“灰點(diǎn)”越多;復(fù)印件底灰越輕，“白點(diǎn)”越多，“灰點(diǎn)”越少。因此，復(fù)印文件底灰的輕重就可以用“白點(diǎn)”和“灰點(diǎn)”的數(shù)量來(lái)衡量。

2 提出的算法程序

檢測(cè)程序是使用美國(guó)borland公司的delphi程序開(kāi)發(fā)工具平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的，在整個(gè)程序編寫過(guò)程中應(yīng)用了數(shù)字圖像處理的相關(guān)知識(shí)。

圖2

2.1 預(yù)處理

在預(yù)處理階段中，首先要將復(fù)印文件掃描到計(jì)算機(jī)中，在這個(gè)過(guò)程中為了保證圖像質(zhì)量掃描的分辨率不能少于300 dpi，掃描模式為彩色圖像。其次，要對(duì)圖像進(jìn)行一系列的處理，其中最為重要的是對(duì)圖像進(jìn)行灰度化處理，根據(jù)YUV的顏色空間理論，Y分量的物理含義就是亮度，它含有灰度圖的所用信息，用Y分量就完全能夠表示出一副圖像的灰度值來(lái)。而B(niǎo)MP圖像屬于RGB顏色空間，因此，根據(jù)YUV顏色空間和RGB顏色空間之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以得到如下公式計(jì)算像素的灰度值［4］:

灰度值Y的范圍是:0≤Y≤255

2.2 檢測(cè)程序

白點(diǎn)與灰點(diǎn)的數(shù)量統(tǒng)計(jì):設(shè)W和G分別表示“白點(diǎn)”和“灰點(diǎn)”的數(shù)量，width表示BMP圖像的最大寬度，Length表示BMP圖像最大長(zhǎng)度，F(xiàn)(x，y)表示像素的灰度，N表示灰度閥值，那么

2.3 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

由于復(fù)印文件底灰的分布是不均勻的，為了減少誤差，提高檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性，在復(fù)印文件圖像上不同位置上選取9個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)點(diǎn)的面積大小盡可能選取一致，而后取平均值。

由于檢測(cè)點(diǎn)不可能做到大小完全一致，為了消除實(shí)驗(yàn)誤差，采用“灰度比率”(即用灰點(diǎn)的個(gè)數(shù)比上檢測(cè)點(diǎn)總的像素?cái)?shù))代替灰點(diǎn)的個(gè)數(shù)來(lái)衡量復(fù)印文件底灰的輕重。

2.4 比對(duì)

設(shè)定M為判定閥值，Q為可疑復(fù)印文件底灰比率，Y為樣本復(fù)印文件底灰比率，而后將Q與Y的差值與M進(jìn)行比較，最終得出結(jié)論。

3 實(shí)驗(yàn)部分

為了增加實(shí)驗(yàn)的可靠性，收集了10臺(tái)復(fù)印機(jī)。10臺(tái)復(fù)印機(jī)均是辦公用正常使用環(huán)境，在使用時(shí)間內(nèi)感光鼓沒(méi)有更換，并且使用頻率相近。復(fù)印機(jī)具體型號(hào)見(jiàn)表1。10臺(tái)實(shí)驗(yàn)用復(fù)印機(jī)使用相同原稿，相同的復(fù)印紙張(安圖牌靜電復(fù)印紙、70GSM、A4)，在3個(gè)墨粉濃度級(jí)上的進(jìn)行復(fù)印，即每臺(tái)復(fù)印機(jī)選擇3種墨粉濃度，依次為淡(墨粉濃度級(jí)為第一級(jí))、中(默認(rèn)墨粉濃度)、深(墨粉濃度級(jí)為最后一級(jí))，共得到30份實(shí)驗(yàn)用復(fù)印件樣本。

表1 復(fù)印機(jī)型號(hào)

4 結(jié)果與討論

4.1 灰度閥值的討論

在灰度閥值N為250的條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

一般在閥值大的情況下，可以充分地識(shí)別灰點(diǎn)，因此統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確。

在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，灰度閥值N選取100的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表2 在灰度閥值N為250的條件下測(cè)試的數(shù)據(jù)

可以看出灰度閥值變小后，灰度比率的差距在變小，不利于區(qū)分復(fù)印件底灰的輕重。

因此，灰度閥值一般來(lái)說(shuō)可以選擇比較大的值(如200以上)，如果復(fù)印文件底灰很重，可以適當(dāng)降低灰度閥值。

4.2 復(fù)印機(jī)墨粉濃度對(duì)復(fù)印件底灰的影響

一般來(lái)說(shuō)，復(fù)印時(shí)選取的墨粉濃度越高復(fù)印出的底灰越重，如表2所示。同一臺(tái)復(fù)印機(jī)復(fù)印出的復(fù)印文件的底灰隨著墨粉濃度級(jí)別的增高而增加，但增加的程度有所不同，1、3、7、8號(hào)復(fù)印機(jī)復(fù)印的復(fù)印件底灰增加明顯，灰度比率增加較快，5、6、9、10號(hào)復(fù)印機(jī)增加的量比較小，2、4號(hào)復(fù)印機(jī)增加量適中。

表3 在閥值為100的條件下測(cè)試的數(shù)據(jù)

由于復(fù)印文件的底灰隨著復(fù)印機(jī)墨粉濃度級(jí)別的增高而增加，不同復(fù)印機(jī)在不同的墨粉濃度條件下，灰度比率會(huì)十分接近，如2號(hào)復(fù)印機(jī)在墨粉濃度為中的條件下灰度比率為5.85%;10號(hào)復(fù)印機(jī)在墨粉濃度為濃的條件下的灰度比率為5.94%。

4.3 復(fù)印機(jī)使用時(shí)間對(duì)復(fù)印件底灰的影響

從表2中可以看出，1號(hào)和9號(hào)復(fù)印機(jī)的灰度比率，無(wú)論在哪個(gè)墨粉濃度下差異都很大，很好區(qū)分。造成這個(gè)現(xiàn)象的主要原因是1號(hào)復(fù)印機(jī)使用的時(shí)間為32個(gè)月，時(shí)間較長(zhǎng)，感光鼓嚴(yán)重老化，感光性能下降，因此底灰重;而9號(hào)復(fù)印機(jī)使用時(shí)間較短僅為5個(gè)月，感光鼓性能良好，因此底灰很輕。

但是，在復(fù)印機(jī)使用時(shí)間差不多的情況下，復(fù)印機(jī)的底灰比率差異并不大，如使用時(shí)間為26個(gè)月的3號(hào)機(jī)和使用時(shí)間為24個(gè)月的8號(hào)復(fù)印機(jī);使用時(shí)間同為11個(gè)月的5號(hào)機(jī)和10號(hào)機(jī)。有的時(shí)候差異甚至非常小，如3號(hào)復(fù)印機(jī)在墨粉濃度為濃的條件下和8號(hào)復(fù)印機(jī)在墨粉濃度為濃的條件下的灰點(diǎn)比率分別是15.78%和15.89%。

5 結(jié)論

復(fù)印文件底灰特征的定量化檢驗(yàn)為復(fù)印文件檢驗(yàn)提供了新的方法和思路，使復(fù)印文件底灰特征的檢驗(yàn)從定性檢驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)槎炕臋z驗(yàn)。通過(guò)復(fù)印文件底灰的定量化檢驗(yàn)，鑒定人可以量化地判定不同復(fù)印文件的底灰，通過(guò)底灰比率這個(gè)量化指標(biāo)來(lái)衡量不同復(fù)印文件的底灰是輕還是重，將“輕”和“重”的概念數(shù)值化，進(jìn)而將不同復(fù)印文件的底灰差異用數(shù)值的形式直觀地衡量出來(lái)，為鑒定結(jié)論提供支撐和幫助。在實(shí)際檢驗(yàn)鑒定中，鑒定人應(yīng)綜合考慮復(fù)印機(jī)的維修保養(yǎng)情況(如是否更換過(guò)感光鼓等部件)、使用時(shí)間、使用頻率、使用環(huán)境等影響因素對(duì)底灰特征的性質(zhì)進(jìn)行正確的判斷，同時(shí)結(jié)合其他鑒定手段對(duì)復(fù)印文件進(jìn)行系統(tǒng)的檢驗(yàn)與鑒定。

［1］王彥吉，王世全．刑事技術(shù)學(xué)教程［M］．北京:中國(guó)人民公安大學(xué)出版社，2006:178－180．

［2］賈玉文，鄒明理．中國(guó)刑事技術(shù)大全:文件檢驗(yàn)分卷［M］．北京:中國(guó)人民公安大學(xué)出版社，2002:875－889．

［3］王世全．印刷文件檢驗(yàn)［M］．北京:中國(guó)人民公安大學(xué)出版社．2001:203－216．

［4］姚敏．?dāng)?shù)字圖像處理［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社．2006:231－239．