透射光譜成像技術(shù)檢驗(yàn)黑色簽字筆涂抹掩蓋字跡研究

侯進(jìn)令，張 劍

（湖北警官學(xué)院 法庭科學(xué)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 武漢 430034）

透射光譜成像技術(shù)檢驗(yàn)黑色簽字筆涂抹掩蓋字跡研究

侯進(jìn)令，張 劍

（湖北警官學(xué)院 法庭科學(xué)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 武漢 430034）

目的 對(duì)透射光譜成像技術(shù)和反射光譜成像技術(shù)檢驗(yàn)黑色簽字筆間涂抹掩蓋字跡進(jìn)行比較研究，探尋一種無(wú)損、高效、直觀的黑色簽字筆涂抹掩蓋字跡的顯現(xiàn)方法，提高黑色簽字筆間涂抹掩蓋字跡顯現(xiàn)效率。方法根據(jù)不同黑色簽字筆油墨物質(zhì)成分不同，不同物質(zhì)對(duì)光的透射率各異的特征，在相同條件下使用反射光譜成像技術(shù)與透射光譜成像技術(shù)分別對(duì)多個(gè)黑色簽字筆間涂抹掩蓋字跡實(shí)驗(yàn)樣本進(jìn)行檢驗(yàn)。本文將顯現(xiàn)效果分為可顯現(xiàn)和不可顯現(xiàn)兩類。分類標(biāo)準(zhǔn)為從未看過(guò)原字跡的非文檢人員是否可以辨認(rèn)出被涂抹掩蓋字跡。結(jié)果 利用透射光譜成像檢驗(yàn)系統(tǒng)檢驗(yàn)黑色簽字筆涂抹掩蓋字跡樣本，306個(gè)樣本中，可顯現(xiàn)的有231個(gè)，不可顯現(xiàn)的75個(gè)，顯效率為75.49%；反射光譜成像技術(shù)檢驗(yàn)306個(gè)樣本，其中可顯現(xiàn)的有159個(gè)，不可顯現(xiàn)的有147個(gè)，顯現(xiàn)效率為51.96%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明透射光譜成像檢驗(yàn)黑色簽字筆涂抹掩蓋字跡的顯現(xiàn)率高于反射光譜成像檢驗(yàn)的檢驗(yàn)。結(jié)論 除了無(wú)法顯現(xiàn)原字跡與涂抹掩蓋筆跡的油墨物質(zhì)成分、濃度以及組成配比相同或相近的樣本之外，透射光譜成像技術(shù)能檢驗(yàn)常規(guī)的光譜成像技術(shù)無(wú)法顯現(xiàn)的黑色簽字筆間涂抹掩蓋字跡，其顯現(xiàn)效果和效率都優(yōu)于反射光譜成像技術(shù)，是一種高效的顯現(xiàn)方法，可以應(yīng)用于刑事物證檢驗(yàn)領(lǐng)域。

文件檢驗(yàn)；涂抹掩蓋字跡；透射光譜成像；黑色簽字筆

DOΙ: 10.16467/j.1008-3650.2015.02.012

黑色簽字筆涂抹掩蓋字跡的顯現(xiàn)一直以來(lái)都是污損文件檢驗(yàn)領(lǐng)域的難題之一，原因是黑色簽字筆相互涂抹掩蓋字跡的顏色、成分及相關(guān)理化性質(zhì)十分接近，應(yīng)用傳統(tǒng)光譜成像檢驗(yàn)黑色簽字筆涂抹掩蓋字跡的顯現(xiàn)效果不盡理想，樣本2782個(gè)，顯現(xiàn)效率為49.5%［1］。因此，尋找一種高效可靠的檢驗(yàn)技術(shù)顯得尤為重要。

透射光譜分析法是運(yùn)用光的透射特性，利用物體本身的透光程度和在其物面存在痕跡的阻光程度存在差異來(lái)反映、區(qū)分不同物質(zhì)的一種分析方法。透射光是入射光經(jīng)過(guò)折射穿過(guò)物體后的出射光，被透射的物體為透明體或半透明體。對(duì)污損文件而言，部分透射光被紙張及染料所吸收，少數(shù)光被反射，部分光均透過(guò)物體，因而透射照明方法可以加強(qiáng)油墨物質(zhì)成分與半透明狀紙張的透射亮度反差。如果黑色簽字筆之間油墨成分不同，可以通過(guò)透射光的激發(fā)而顯現(xiàn)出來(lái)。因此透射光譜成像技術(shù)可以用于檢驗(yàn)反射光譜成像技術(shù)無(wú)法區(qū)分的黑色簽字筆筆跡［2］。本文應(yīng)用透射光譜成像檢驗(yàn)技術(shù)對(duì)黑色簽字筆相互涂抹掩蓋字跡開(kāi)展研究，在載體透光程度相同的情況下，根據(jù)不同客體透光度不同的特性來(lái)提高影像反差，達(dá)到區(qū)分的目的，以解決反射光譜成像檢驗(yàn)污損文件的疑難問(wèn)題。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

Nuance420型成像光譜儀（Cambridge Research & Inst rumentation， Inc.， CRI公司）及其專用CRI處理軟件。

1.2 實(shí)驗(yàn)樣品

依次從已編號(hào)的50支不同型號(hào)黑色簽字筆中抽取18支（見(jiàn)表1），普通中性書(shū)寫紙。

表1 黑色簽字筆品牌、型號(hào)細(xì)目Table1 Brands and types of black gel pen

1.3 樣本制作

以普通中性書(shū)寫紙為書(shū)寫客體，按照不同品牌、型號(hào)黑色簽字筆以A218的方式相互涂抹掩蓋，共形成黑色簽字筆樣本306個(gè)。以47號(hào)黑色簽字筆掩蓋21號(hào)黑色簽字筆為例：（1）用21號(hào)黑色簽字筆書(shū)寫原文字“侯”，在室內(nèi)正常條件下存放24h；（2）用47號(hào)黑色簽字筆將原文字“侯”進(jìn)行涂抹掩蓋，在室內(nèi)正常下存放24h，形成樣本。

1.4 影像采集

光譜成像儀采集實(shí)驗(yàn)樣本。將實(shí)驗(yàn)樣本置于翻拍臺(tái)上，用鹵鎢燈為光源，對(duì)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)樣品相應(yīng)的部位，調(diào)整涂抹掩蓋樣本位置、放大倍率和調(diào)解鏡頭焦距，至計(jì)算機(jī)顯示屏上清晰出現(xiàn)待檢樣本影像。分別進(jìn)入多光譜掃描的界面，設(shè)置多光譜影像分析系統(tǒng)為自動(dòng)曝光模式，掃描波段范圍：420～720nm，設(shè)定每10nm采集一次影像［3］，掃描時(shí)間5 000ms.

1.5 分析與處理

樣本被光譜掃描后得到的光譜影像，是光譜儀自動(dòng)合成的偽彩色圖像，每種波長(zhǎng)間隔選擇可能形成多個(gè)三原色組合，相應(yīng)產(chǎn)生多個(gè)偽彩色圖像，并可依次顯示在屏幕上。通過(guò)對(duì)偽彩色圖像的分析和處理，得到掩蓋與被掩蓋部分有明顯反差的圖像。

CRI公司開(kāi)發(fā)的軟件對(duì)已輸入影像所包含的信息進(jìn)行分析和調(diào)整處理，有分類和去混合兩種方法。分類方法是通過(guò)人為操作對(duì)涂抹掩蓋樣本經(jīng)過(guò)光譜掃描后的偽彩色圖像上光譜曲線相近的像點(diǎn)賦值以歸為同類，并分別以色差較大的幾種顏色賦值，進(jìn)行分析調(diào)整處理，以達(dá)到區(qū)分不同物質(zhì)的目的。去混合的分析方法則是根據(jù)各個(gè)像點(diǎn)平均亮度值分離重合的圖像，獲取不同物質(zhì)相對(duì)單一的影像。針對(duì)涂抹掩蓋字跡應(yīng)采用去混合的分析方法［3］，即在偽彩圖上選取一個(gè)或多個(gè)可能為被掩蓋文字的基準(zhǔn)點(diǎn)和一個(gè)掩蓋字跡的基準(zhǔn)點(diǎn)，再進(jìn)行去混合運(yùn)算。

2 結(jié)果與討論

用透射光譜成像技術(shù)對(duì)中性紙上黑色簽字筆間相互涂抹掩蓋字跡進(jìn)行顯現(xiàn)，顯現(xiàn)效果較好（見(jiàn)圖1）。肉眼難以辨認(rèn)涂抹掩蓋字跡，用透射光譜成像技術(shù)處理后，被涂抹掩蓋的字跡可以清晰辨識(shí)。

圖1 相互涂抹掩蓋字跡（左）和透射光譜成像技術(shù)的檢驗(yàn)結(jié)果（右）Fig.1 Ιmages previously smeared （left） but reappeared （right）with transmission spectral imagining

按照不可顯現(xiàn)與可顯現(xiàn)的分類標(biāo)準(zhǔn)，如圖1所示，左側(cè)為不可顯現(xiàn)，右側(cè)為可顯現(xiàn)，對(duì)全部樣本的顯現(xiàn)效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，306個(gè)樣本，其中可顯現(xiàn)的有231個(gè)，不可顯現(xiàn)的75個(gè)，顯現(xiàn)效率為75.49%；光譜成像檢驗(yàn)黑色簽字筆涂抹掩蓋字跡，黑色簽字筆樣本306個(gè)，其中可顯現(xiàn)的有159個(gè)，不可顯現(xiàn)的有147個(gè)，顯現(xiàn)效率為51.96% 。

透射光譜成像技術(shù)對(duì)不同種黑色簽字筆間互相涂抹掩蓋字跡的整體顯現(xiàn)效果比較理想。主要是由于不同黑色簽字筆油墨物質(zhì)成分、濃度以及組成配比不同，這種差異會(huì)通過(guò)光的透射率的差異而顯現(xiàn)出來(lái)，能夠解決反射光譜成像檢驗(yàn)技術(shù)的難題，即疊加部分表現(xiàn)出與涂抹掩蓋筆跡相同或相近的光譜特征時(shí)，應(yīng)用光譜成像檢驗(yàn)技術(shù)不能顯現(xiàn)涂抹掩蓋樣本［1］。以21號(hào)、47號(hào)黑色簽字筆相互涂抹掩蓋為例進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)圖2、圖3）。

圖2 反射光譜成像技術(shù)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)樣本疊加部分光譜表現(xiàn)檢驗(yàn)結(jié)果。A：RGB圖像；B：21號(hào)、47號(hào)黑色簽字筆疊加部分光譜表現(xiàn)；C：47號(hào)涂抹掩蓋21號(hào)的光譜成像檢驗(yàn)效果圖；D：21號(hào)涂抹掩蓋47號(hào)的光譜成像檢驗(yàn)效果圖。Fig.2 Test results by reflective spectral imaging.A: RGB image； B: spectral images of the superposed parts of sample 21 and 47； C: result with sample 21 smeared and covered by sample 47； D: result with sample 47 smeared and covered by sample 21.

從圖2可以看出，光譜成像檢驗(yàn)技術(shù)能區(qū)分21號(hào)、47號(hào)黑色簽字筆筆跡；用47號(hào)掩蓋21號(hào)，疊加部分光譜圖與21號(hào)筆跡的光譜圖不相同；用21號(hào)掩蓋47號(hào)，疊加部分光譜圖與47號(hào)筆跡的光譜圖相近。因此，用光譜成像檢驗(yàn)47號(hào)掩蓋21號(hào)，能顯現(xiàn)原字跡；檢驗(yàn)21號(hào)掩蓋47號(hào)，不能顯現(xiàn)原字跡。

比較圖2、圖3，可以看出，透射光譜成像檢驗(yàn)技術(shù)能明顯區(qū)分21號(hào)、47號(hào)黑色簽字筆筆跡，能顯現(xiàn)21號(hào)掩蓋47號(hào)以及47號(hào)掩蓋21號(hào)。原因是光的透射特性加強(qiáng)了21號(hào)掩蓋47號(hào)的疊加部分與47號(hào)筆跡表現(xiàn)出的光譜差異。

當(dāng)原字跡與涂抹掩蓋筆跡的油墨物質(zhì)成分、濃度以及組成配比相同或相近時(shí)，用透射光譜成像無(wú)法明顯區(qū)分這兩支黑色簽字筆字跡時(shí)，由這兩支黑色簽字筆相互涂抹掩蓋字跡不能被顯現(xiàn)。

圖3 透射光譜成像技術(shù)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)樣本疊加部分光譜表現(xiàn)檢驗(yàn)結(jié)果。A：RGB圖像；B：21號(hào)、47號(hào)黑色簽字筆疊加部分光譜表現(xiàn)；C：47號(hào)涂抹掩蓋21號(hào)的透射光譜檢驗(yàn)效果圖；D：21號(hào)涂抹掩蓋47號(hào)的透射光譜檢驗(yàn)顯現(xiàn)效果圖。Fig.3 Test results by transmission spectral imaging.A: RGB image； B: spectral images of the superposed parts of sample 21 and 47； C: result with sample 21 smeared and covered up by sample 47； D: result with sample 47 smeared and covered up by sample 21.

3 結(jié) 論

實(shí)驗(yàn)表明，應(yīng)用透射光譜成像檢驗(yàn)技術(shù)對(duì)黑色簽字筆間相互涂抹掩蓋形成的掩蓋樣本進(jìn)行檢驗(yàn)，具有良好的顯現(xiàn)效果和較高的顯現(xiàn)效率。能夠顯現(xiàn)的原因是被掩蓋筆跡與涂抹掩蓋筆跡的油墨物質(zhì)的成分、配比以及墨跡濃度不同，這種差異會(huì)通過(guò)光的透射特性而顯現(xiàn)出來(lái)，加強(qiáng)了不同物質(zhì)的光譜差異，彌補(bǔ)了反射光譜成像檢驗(yàn)的不足。

［1］ 連園園，李偉，王桂強(qiáng)，等.光譜成像檢驗(yàn)同種同色涂抹掩蓋字跡研究［J］.刑事技術(shù)，2011（1）: 23-28.

［2］ 侯進(jìn)令，張劍.紅外透射光譜成像檢驗(yàn)添加文字的研究［J］.湖北警官學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（4）: 162-164.

［3］ 王桂強(qiáng).光譜成像檢驗(yàn)技術(shù)［J］.刑事技術(shù)，2004（1）: 7-12.

［4］ 黃威，王桂強(qiáng).光譜成像在物證檢驗(yàn)中的初步實(shí)驗(yàn)研究［J］.刑事技術(shù)，2006（2）: 1-4.

引用本文格式：侯進(jìn)令，張劍.透射光譜成像技術(shù)檢驗(yàn)黑色簽字筆涂抹掩蓋字跡研究［J］.刑事技術(shù)，2015，40（2）：135-137.

Examination of Smeared and Covered Black Gel Pen Handwriting by Transmission Spectral Imaging

HOU Jin-ling， ZHANG Jian
（Hubei Key Laboratory of Forensic Science， Hubei Police College， Wuhan 430034， China）

Objective To establish a non-destructive， effi cient and direct method for visualizing the handwriting covered and smeared by black gel pen inks.Methods 306 smeared and covered handwriting samples prepared with 18 kinds of black gel pen were analyzed by using Nuance420 Spectral Ιmaging with the technique of transmission spectral imaging， compared with refl ective spectral imaging.The results were divided into two types: visual and non-visual.The standard of classifi cation was whether common people who had never seen the original handwritings could correctly recognize the smeared and covered characters.Results Of 306 test samples， 231 samples were visual and 75 ones were non-visual with transmission spectral imaging technique.The visualized rate was 75.49%， by contrast with the visualized rate of 51.96% with refl ective spectral imaging.Conclusions Transmission spectral imaging could differentiate the handwriting smeared and covered by black gel pen inks with the exception that the original writings and the smearing and covering layer used same or similar composition inks.Therefore， the technique of transmission spectral imaging is an effi cient choice to uncover the smeared and covered handwritings by black gel pen， which can be applied in questioned document examination.

questioned document examination； smeared and covered handwriting； transmission spectral imaging； black gel pen

DF794.2

A

1008-3650（2015）02-0135-03

湖北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（No.2012FFA060）

侯進(jìn)令（1991—），男，廣東肇慶人，本科生，研究方向?yàn)樗痉ㄨb定。 E-mail：775115749@qq.com

2014-06-19