惠普彩色激光打印文件跟蹤暗碼的實驗研究

胡　萍　成　磊　郝紅光

（1.中國人民公安大學(xué)，北京100038；2.公安部物證鑒定中心，北京100038）

惠普彩色激光打印文件跟蹤暗碼的實驗研究

胡萍1成磊1郝紅光2

（1.中國人民公安大學(xué)，北京100038；2.公安部物證鑒定中心，北京100038）

本文采用Matlab程序和Photoshop圖像批處理文件兩種方法提取彩色激光打印文件上的跟蹤暗碼，并對提取的暗碼點進行基本模式圖案的劃分。研究利用打印文件的跟蹤暗碼點的分布規(guī)律區(qū)分打印文件是否來源于惠普彩色打印機，分辨換頁文件，解析惠普彩色打印機打印文件的暗碼點。

跟蹤暗碼彩色激光打印文件自動提取

引言

彩色激光打印機的制造商在設(shè)計他們的設(shè)備的時候，采用某種方式在每個打印文件上設(shè)置一個獨特的跟蹤圖案，此跟蹤圖案用于識別打印文件的來源、打印時間等信息。打印機的普及增加了偽造、變造文件的數(shù)量。識別偽造、變造激光打印文件一個較好的方法就是找到激光打印文件中不能額外添加信息的功能，稱為內(nèi)在功能。所謂內(nèi)在功能就是正常的文檔生成時候的副產(chǎn)物，即跟蹤暗碼。

跟蹤暗碼點是肉眼不可見的，在顯微鏡觀察下是小黃點。打印文件在EPSON V370 Photo掃描下的圖片，經(jīng)過Photoshop圖像處理軟件的處理，可以看見黃色小圓點（參照圖1數(shù)字周圍小圓點）。這些小黃點形成具有固定的水平和垂直間距的圖案并且重復(fù)出現(xiàn)，這種重復(fù)圖案被定義為基本模式圖案。

圖1　暗碼點

關(guān)于跟蹤暗碼的研究，在1993年，L.Cal. M.Belovicova.M等人提出了用暗碼點來識別問題文件，在2005年Mike Musgrove提出了根據(jù)暗碼點形狀來區(qū)分幾種品牌打印機的打印文件；縱觀國內(nèi)，黃建同、梁立崢等人提出了從跟蹤暗碼點的形態(tài)可以分辨幾種品牌的彩色激光打印機的打印文件，以上都屬于形態(tài)觀察法。2005 年EFF組織破譯了富士施樂牌彩色激光打印機打印文件的暗碼點信息，但是其他品牌的跟蹤暗碼點至今未被破譯出來。本文提出了不同以往的研究方向——從普惠彩色激光打印機打印文件的暗碼的分布規(guī)律進行研究，并提出自動提取跟蹤暗碼點。

1　實驗方法和設(shè)備

1.1實驗設(shè)備

UVCS-5000文檢儀，Photoshop圖像處理軟件，EPSONV370Photo掃描儀、十種型號惠普打印機分別為：HP CP5525dn、HP CP4525dn、HP CP4700dn、HP CP1025、HP M750dn、HP M551dn、HP M451nw、HP CP1025nw、HP M551n、 HP CP4525dn。

1.2實驗樣本

收集了十種惠普型號打印機在不同時間、內(nèi)容下打印的文件，如圖2、3所示：在6月10號和25號單獨打印樣本一與樣本二，在6月10號和25號連續(xù)打印樣本三。

圖2　樣本一、樣本二

圖3　樣本三

1.3實驗設(shè)計

實驗樣本以分辨率1200dpi在EPSON V370 Photo掃描儀下掃描形成圖片，用Photoshop圖像處理軟件提取暗碼，找出基本模式圖形，進行重合比對、找出暗碼分布規(guī)律。

2　實驗過程

2.1實驗步驟

實驗內(nèi)容分為三個部分：（1）手動提取掃描文件上的跟蹤暗碼點。（2）手動提取暗碼點產(chǎn)生噪點、疊印點的分析，以及解決方法。（3）提出暗碼點自動提取。

2.1.1打印文件跟蹤暗碼點的手動提取

掃描文件在Photoshop中分別在C—青色、M—黃色、Y—洋紅、K—黑色通道下觀察。在黃色通道下，暗碼特征最明顯，但是會出現(xiàn)許多虛假黃點。因此，需要手動檢查在不同的頁面的點的顏色值顯示，在RGB色彩空間中的R 和G的值是接近255，而具有稍低B值。手動設(shè)置容差在20～40之間的某一個值來提取暗碼點。

2.1.2手動提取暗碼點產(chǎn)生噪點的分析及解決方法

疊印點：打印文件內(nèi)有黃色圖片或文字，因為暗碼點也是黃色的，所以使暗碼點被文檔內(nèi)容覆蓋，導(dǎo)致部分暗碼點不可檢測，整體圖案不完整，如圖4所示。

噪聲點：有些提取點可能并不是暗碼點。產(chǎn)生噪聲點原因很多，一部分是由于在提取暗碼時，當容差較低的時候、與黃色暗碼點相似的底灰，就會被選中，形成虛假暗碼點。當選擇的容差較大時、很多黃色暗碼點由于比例大小不一樣，越來越多的點數(shù)將被錯過，最后形成的暗碼點基本圖形不完整。另一部分噪聲點可能是由于打印機本身問題，比如：打印機墨粉受潮、硒鼓與打印機接觸不良等原因，導(dǎo)致打印的碳粉遍布全頁，這種情況下，很多小黑點隨處可見，暗碼點分辨變得困難。掃描文件的分辨率越低，噪聲點也越多，如圖5所示。

圖4　疊印點

圖5　噪點

為了得到完美的暗碼點圖形，需要對暗碼點進行手動調(diào)整。通過基本圖形對準方法，先找出一個基本模式圖形，通過重合比對、看其他地方暗碼點是缺失還是增多，按照基本模式圖形、增加或者減少暗碼點。

2.1.3提出自動暗碼識別

筆者在提取連續(xù)文件的暗碼點時，發(fā)現(xiàn)過程繁雜，為了簡化提取步驟，筆者提出了二種自動暗碼點提取系統(tǒng)。第一種方法是使用MAT?LAB程序自動提取，可以通過該程序自動提取大量掃描文件的暗碼點，省去了人工提取的步驟，該暗碼點自動提取系統(tǒng)的偽代碼如下：

h=('11.jpg');掃描文件名稱

m=585;圖像的大小

n=1354;圖像分辨率

R=h(:,:,1);提取每個像素R通道的值

G=h(:,:,2);提取每個像素G通道的值

B=h(:,:,3);提取每個像素B通道的值

for i=1:m;圖像大小一致

for j=1:n;圖像分辨率一致

if(((R(i,j)>205)&&(G(i,j)>205)&&(30205并且G值>205并且30

caise(i,j)=0;滿足以上條件則賦值為黑色

else

caise(i,j)=255;不滿足以上條件則賦值為透明色

end;結(jié)束

圖6為該程序運行結(jié)果，可以看出MAT?LAB程序運行下結(jié)果不理想，噪點太多。

結(jié)合在Photoshop圖像處理軟件中手動提取精確性優(yōu)點與自動化，筆者又采取了批處理文件的方法。手動提取暗碼，Photoshop圖像處理將步驟記住生成exe程序，把未提取文件加入exe程序，程序按照手動提取方式，自動提取暗碼。這種方法提取暗碼效率高、精確度高。圖7為該程序運行結(jié)果。

圖6　MATLAB程序運行下結(jié)果

圖7　photoshop處理后結(jié)果

3　實驗結(jié)果分析

（1）暗碼點是呈一定規(guī)律性不斷重復(fù)的、劃分基本模式最大的問題就是——不知道基本模式何時開始以及何時結(jié)束，提取出來的基本模式會引起歧義，而且基本模式的大小也是未知的。基本模式的提取遵循的方法為采用暗碼點起始定位方式。圖8是惠普打印機出紙方式圖，可以發(fā)現(xiàn)紙張297mm的一側(cè)先出來。（A4紙尺寸：210×297mm）

圖8　出紙方式圖

每一頁的跟蹤暗碼點都是從頁側(cè)邊開始出現(xiàn)。暗碼點基本模式圖案也是從頁側(cè)邊開始，頁側(cè)邊的暗碼點作為起始點，找到循環(huán)的對應(yīng)點。圖9是以側(cè)邊暗碼點為起始點截圖部分暗碼點。圖10是暗碼點的基本模式。

圖9　暗碼點

圖10　暗碼點的基本模式

（2）從筆者收集的十種惠普型號打印機打印文件的跟蹤暗碼點來看，這十臺打印機的打印文件的暗碼點的基本圖形都不一樣。用同一臺打印機打印連續(xù)文件、單獨打印文件、打印時間不同的打印文件產(chǎn)生的暗碼基本模式圖形、以及暗碼點之間的距離都是一樣的，可以得出惠普打印機打印文件的暗碼點不包含時間信息。如圖11所示，左邊打印文件來源于HP CP5525dn打印機。右邊打印文件源于HP CP4525dn打印機打印的文件，對以上兩種打印文件的暗碼點基本圖案進行重合比對，發(fā)現(xiàn)右邊一小部分是重合的。這兩份打印文件的打印時間、內(nèi)容都不同，右邊重合的圖案就是代表了惠普打印機品牌信息。由此可以得出，發(fā)現(xiàn)打印文件的跟蹤暗碼點的分布如右邊重合圖案，那么可以確定該打印文件來源于惠普打印機。

圖11　重合比對圖

（3）換頁文件的區(qū)分：同一種型號的惠普打印機的打印文件的跟蹤暗碼無法解決連續(xù)打印換頁問題，是由于打印機的出紙方式，每一頁的跟蹤暗碼點都是從頁側(cè)邊開始出現(xiàn)。頁側(cè)邊的暗碼點基本模式圖案是一樣的，連續(xù)打印文件的上下頁的跟蹤暗碼點是無法結(jié)合在一起。每一臺惠普打印機出來的文件上跟蹤暗碼開始都是相同的，以此點出發(fā)、要是不同打印機的換頁文件就可以根據(jù)頁側(cè)邊暗碼點不同而鑒別出來。

4　結(jié)論

在本文中，筆者擴展了以前的通過跟蹤暗碼點的形態(tài)來識別打印文件的來源。創(chuàng)新點在于提出跟蹤暗碼自動提取、部分暗碼點的解碼，這可以用于通過識別彩色激光打印文件的跟蹤暗碼點來識別打印機品牌。通過比較兩份彩色激光打印文件暗碼點的基本模式圖案，可以判斷這兩份彩色激光文件是否來自相同品牌的打印機，其次對來自相同的打印機打印文件的基準圖案中提取的商家的基本信息，再利用跟蹤暗碼點分布規(guī)律來判斷一份彩色激光打印文件是否為連續(xù)打印文件。所提出的方法可適用于其他品牌打印文件跟蹤暗碼點的研究，破譯跟蹤暗碼點的工作需要更多的社會努力。

［1］Mike Musgrove.Sleuths Crack Tracking Code Discov?ered in Color Printers［EB/OL］.［2005-10-19］.http:// www.washingtonpost.com．

［2］EFF.Investigating Machine Identification Code Tech?nology in Color Laser Printers［EB/OL］.［2005-07］. http://www.eff.org．

［3］Jason Tuohey.Government Uses Color Laser Printer Technology to Track Documents［DB/OL］.［2004-11-22］.http://www.pcworld.com．

［4］梁立崢，黃建同.彩色激光打印文件跟蹤暗碼小點特征初探［J］.中國人民公安大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，（4）.

［5］黃建同.文件檢驗實驗指導(dǎo)［M］.北京:中國人民公安大學(xué)出版社，2014.