激光打印文件朱墨時(shí)序的數(shù)字化特征研究

李建軍， 胡懿夫， 張靜靜， 王仲來(lái)

(甘肅政法大學(xué)公安技術(shù)學(xué)院， 甘肅蘭州 730070)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種文件、合同及其他票據(jù)的文字制成的書(shū)寫(xiě)筆跡由打印文字所取代，進(jìn)而朱墨時(shí)序檢驗(yàn)鑒定成為文書(shū)司法鑒定重要課題。在檢驗(yàn)實(shí)踐中，激光打印文件朱墨交叉后由于印泥、印油色料成分中的油質(zhì)與激光打印文件的墨粉中的樹(shù)脂理化性質(zhì)相近，油質(zhì)對(duì)樹(shù)脂有一定的溶解作用，隨著時(shí)間的推移，兩種色料會(huì)逐漸互溶，最終呈現(xiàn)出互溶現(xiàn)象[1]，對(duì)判斷朱墨時(shí)序就造成諸多不利影響[1-2]。衡磊，孟朝陽(yáng)[3]在基于顏色數(shù)字化特征的朱墨時(shí)序判斷研究中提及通過(guò)數(shù)字化顏色特征研判不同的“朱墨時(shí)序”，可以有效地避免個(gè)體差異，因此，本文采用PS軟件的圖像處理技術(shù)，對(duì)激光打印文件朱墨時(shí)序的數(shù)字化特征進(jìn)行研究。通過(guò)探究印文色料與粉墨互溶顯現(xiàn)隨時(shí)間變化的規(guī)律及其特征，建立數(shù)字化激光打印文件朱墨時(shí)序檢驗(yàn)方法，為數(shù)字化特征在朱墨時(shí)序檢驗(yàn)中的應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)器材

ZEISS Discovery.V20體視顯微鏡(卡爾蔡司，德國(guó))，Photoshop CS6軟件(Adobe公司，美國(guó))，惠普(HP)hp M132a激光打印機(jī)(惠普集團(tuán)有限公司，中國(guó))，Vsc4 plus文檢儀，IBM SPSS Statistics 19軟件(SPSS公司，美國(guó))，EPSONV 500 PHOTO掃描儀(精工愛(ài)普株式會(huì)社，印度尼西亞)，70 g/m2A4紙(得力集團(tuán)有限公司)，印泥、印油品牌及型號(hào)見(jiàn)表1。

表1 各種印泥印油品牌及型號(hào)

1.2 實(shí)驗(yàn)樣本制作

制作先朱后墨樣本：用橡膠印章蘸取3種印泥在70 g/m2A4紙上蓋印，然后用激光打印機(jī)在蓋印的紙張上打印文字，編號(hào)為A1、A2、A3；用橡膠印章蘸取3種印油在70 g/m2A4紙上蓋印，然后用激光打印機(jī)在蓋印的紙張上打印文字，編號(hào)為A4、A5、A6。

制作先墨后朱樣本：先用激光打印機(jī)在70 g/m2A4紙上打印文字，然后用橡膠印章蘸取3種印泥在打印文件上蓋印，編號(hào)為B1、B2、B3；先用激光打印機(jī)在70 g/m2A4紙上打印文字，然后用橡膠印章蘸取3種印油在打印文件上蓋印，編號(hào)為B4、B5、B6；將制作的實(shí)驗(yàn)樣本分別在制成后的1天、30天、60天、90天進(jìn)行檢驗(yàn)、觀察。

1.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

在顏色數(shù)據(jù)采集器的采集下，分別采集實(shí)驗(yàn)樣本“先朱后墨”和“先墨后朱”交叉部位Lab和RGB各50個(gè)數(shù)據(jù)，首先將50個(gè)數(shù)據(jù)分別輸入SPSS軟件中，并且將所有數(shù)據(jù)用Excel表按從小到大的排序。其次按照數(shù)據(jù)的大小排定次序號(hào)，將排定的次序號(hào)稱(chēng)為“秩”，又稱(chēng)為“秩次號(hào)”。若兩組50個(gè)數(shù)據(jù)中出現(xiàn)相同大小數(shù)值時(shí)，就需要取相同數(shù)值所對(duì)應(yīng)的次序號(hào)的平均值作為秩的排列順序，然后將所有的秩次號(hào)相加得出“秩和”。然后根據(jù)“秩次號(hào)”求“平均秩次”，最后通過(guò)SPSS得出檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量對(duì)“朱墨時(shí)序”進(jìn)行判定。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

ZEISS Discovery.V20體視顯微鏡在放大200倍條件下，通過(guò)各種側(cè)光、透射光、環(huán)形光以及多波段光源等照明方式觀察實(shí)驗(yàn)樣本交叉處表面微觀形貌和色澤以及立體形貌等變化，以此來(lái)分析激光打印字跡與印章交叉朱墨時(shí)序的微觀特征，然后用EPSON PHOTO掃描儀掃描制作好的實(shí)驗(yàn)材料，掃描分辨率1200dpi，保存為JPEG格式，導(dǎo)入Photoshop，放大100倍，并在Lab、RGB兩種模式下選擇16位通道，用顏色數(shù)據(jù)采集器采集兩種模式下各50組顏色數(shù)據(jù)，將采集點(diǎn)的數(shù)字信息輸入SPSS軟件進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 基本原理

由于本次實(shí)驗(yàn)所應(yīng)用的數(shù)據(jù)量較大，所以在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)采用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)。SPSS軟件是目前國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界重要的數(shù)據(jù)處理軟件，能夠通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘揭示出不同事物之間的聯(lián)系和區(qū)別，發(fā)現(xiàn)不同事物之間存在的內(nèi)在的聯(lián)系。

Lab和RGB是色度學(xué)的理論體系，Lab由亮度分量(L)和色度分量由綠到紅(a)、色度分量由藍(lán)到黃(b)構(gòu)成。亮度分量L的取值范圍為1～100，L值越大則越明亮，a色度分量取值范圍-120～+120，a值越大則顏色越紅，b值取值范圍為-120～+120，b值越大則顏色越黃。RGB是基于自然界紅、綠、藍(lán)3種基色光的混合原理，將3種光按不同數(shù)值混合產(chǎn)生的顏色，R、G、B的取值范圍都是0至255。當(dāng)取值都為255時(shí)產(chǎn)生白色，取值都為0時(shí)產(chǎn)生黑色[4-5]。由于這兩種顏色模式可以表達(dá)非常豐富的顏色內(nèi)容，日常所見(jiàn)的色彩，尤其是難以分辨的顏色可以應(yīng)用上述兩種顏色模式表征。因此，對(duì)肉眼難以辨識(shí)的很接近的顏色，用Lab或RGB模式都能夠有效地進(jìn)行區(qū)分和辨識(shí)。

在本文中進(jìn)行“先朱后墨”“先墨后朱”研判時(shí)，采用了統(tǒng)計(jì)學(xué)中的顯著性檢驗(yàn)原理，即通過(guò)Mann-Whitney 檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)和總結(jié)。顯著性差異是統(tǒng)計(jì)學(xué)上對(duì)數(shù)據(jù)存在的差異性進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法，根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)上差異性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(P值)，當(dāng)P>0.05差異性不顯著，0.01

由于分析樣本的數(shù)據(jù)是非連續(xù)型的級(jí)數(shù)類(lèi)，根據(jù)樣本數(shù)據(jù)的分布特點(diǎn)，采用非參數(shù)檢驗(yàn)法。根據(jù)檢驗(yàn)樣本差異的兩組樣本之間的關(guān)系，選擇獨(dú)立樣本模式。

2.2 激光打印字跡與印泥朱墨時(shí)序統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.2.1 印泥Lab模式下朱墨時(shí)序的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

(1)編秩：將兩組數(shù)據(jù)合并，按等級(jí)大小統(tǒng)一編秩，根據(jù)編秩情況確定各等級(jí)秩次范圍，計(jì)算秩均值與秩和，計(jì)算結(jié)果如表2所示。本文中用1代表“先墨后朱”時(shí)序，2代表“先朱后墨”時(shí)序。

(2)確定檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量：將數(shù)據(jù)輸入SPSS軟件后，自動(dòng)輸出計(jì)算結(jié)果，見(jiàn)表3。

表2 印泥Lab模式下編秩

表3 印泥Lab模式下Mann-Whitney 檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量

注：P值為“漸近顯著性(雙側(cè))”

通過(guò)表2得出，放置1天和90天的實(shí)驗(yàn)樣本對(duì)比發(fā)現(xiàn)，放置1天的實(shí)驗(yàn)樣本其“先墨后朱”的秩均值L值(亮度分量)和a值(色度分量)、b值(色度分量)都大于“先朱后墨”的L、a、b值，而放置90天的實(shí)驗(yàn)樣本則“先墨后朱”的秩均值L、a、b都小于“先朱后墨”的秩均值L、a、b，說(shuō)明朱墨時(shí)序不同的兩組樣本總體可能不同；進(jìn)一步通過(guò)Mann-Whitney檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量P值發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)樣本放置1天：L的P值大于0.05，a、b的P值小于0.05，因此說(shuō)明在Lab模式下，朱墨時(shí)序在色度分量(a、b)存在顯著性差異，而亮度分量(L)不存在差異。即可以通過(guò)Lab色彩模式的色度分量(a、b)識(shí)別和判斷朱墨時(shí)序。通過(guò)表3Mann-Whitney檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)樣本放置90天，L、a、b的P值小于0.05。且通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)樣本放置1天、60天、90天檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)P值對(duì)比發(fā)現(xiàn)，放置60天時(shí)實(shí)驗(yàn)樣本朱墨交叉部位處顏色數(shù)字化信息與90天時(shí)數(shù)值接近，所以說(shuō)放置60天時(shí)朱墨互溶達(dá)到峰值，即第60天后不再發(fā)生互溶現(xiàn)象，所以通過(guò)數(shù)字化特征研判第60天與第90天的數(shù)字化信息特征是為了證明“朱墨時(shí)序”樣本可以對(duì)第90天以后的實(shí)驗(yàn)樣本朱墨時(shí)序進(jìn)行研判。

因此通過(guò)上述分析可以得出如下結(jié)論：在印泥Lab色彩模式下，可以通過(guò)L、a、b值的數(shù)值變化研判朱墨時(shí)序，即a、b秩均值都下降則是“先墨后朱”時(shí)序文件；反之L、a、b秩均值都變大，則為“先朱后墨”時(shí)序文件。

2.2.2 印泥RGB模式下朱墨時(shí)序的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

(1)編秩：將兩組數(shù)據(jù)合并，按等級(jí)大小統(tǒng)一編秩，根據(jù)編秩情況確定各等級(jí)秩次范圍，計(jì)算秩均值與秩和，計(jì)算結(jié)果如表4所示。

(2)確定檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量：將數(shù)據(jù)輸入SPSS軟件后，自動(dòng)輸出計(jì)算結(jié)果，見(jiàn)表5。

表4 印泥RGB模式下編秩

表5 印泥RGB模式下Mann-Whitney 檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量

通過(guò)以上分析得出放置1天、30天、60天以及放置90天的實(shí)驗(yàn)樣本對(duì)比發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移，在RGB通道模式下“先墨后朱”時(shí)序形成的文件，其交叉部位的數(shù)字化特征中R秩均值下降，G、B秩均值上升，而“先朱后墨”時(shí)序下形成的文件其交叉部位的數(shù)字特征中R秩均值上升，G、B秩均值下降。另外，實(shí)驗(yàn)樣本放置1天R、G、B的秩均值存在差異，“先朱后墨”時(shí)序的R、G、B秩均值均大于“先墨后朱”時(shí)序的R、G、B秩均值，因此，說(shuō)明朱墨時(shí)序不同的兩組實(shí)驗(yàn)樣本總體可能不同；進(jìn)一步通過(guò)Mann-Whitney檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)樣本放置1天與60天、90天R、G的P值均小于0.05，B的P值大于0.05，因此說(shuō)明在RGB模式下，朱墨時(shí)序數(shù)字化特征在R、G色彩下存在顯著性差異，而在B色彩下P值大于0.05，沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可以通過(guò)RGB色彩模式下的色彩(R、G)識(shí)別判斷“朱墨時(shí)序”的順序，因此朱墨時(shí)序在RGB模式下可以通過(guò)RGB數(shù)字化表征被識(shí)別和判斷。對(duì)比放置60天以及90天實(shí)驗(yàn)樣本發(fā)現(xiàn)：Mann-Whitney 檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量和漸近顯著性(雙側(cè))P值趨于相同，可以說(shuō)明在第60天到第90天的時(shí)間內(nèi)，實(shí)驗(yàn)樣本“朱墨交叉”部位處朱墨沒(méi)有發(fā)生明顯互溶，所以第60天是朱墨互溶的時(shí)間峰值，第90天的數(shù)字化特征可以作為第90天之后的研判參考和結(jié)論。

通過(guò)上述分析可以得出如下結(jié)論：隨著時(shí)間的推移，“朱墨交叉”部位R、G、B的秩均值會(huì)有所變化，若R秩均值上升，G、B秩均值下降，則為“先朱后墨”時(shí)序，如R秩均值下降，G、B秩均值上升，則為“先墨后朱”時(shí)序形成的文件。

2.3 激光打印字跡與印油朱墨時(shí)序統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.3.1 印油Lab模式下朱墨時(shí)序的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

(1)編秩：將兩組數(shù)據(jù)合并，按等級(jí)大小統(tǒng)一編秩，根據(jù)編秩情況確定各等級(jí)秩次范圍，計(jì)算秩均值與秩和，見(jiàn)表6。

(2)確定檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量：將數(shù)據(jù)輸入SPSS軟件后，自動(dòng)輸出計(jì)算結(jié)果，見(jiàn)表7。

表6 印油Lab模式下編秩

表7 印油Lab模式下Mann-Whitney檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量

對(duì)比實(shí)驗(yàn)樣本放置1天、30天、60天以及90天的秩和以及秩均值發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移，在Lab通道模式下“先墨后朱”時(shí)序形成的文件其交叉部位的a、b均呈現(xiàn)顏色變暗現(xiàn)象，表現(xiàn)在數(shù)字化特征中a、b秩均值下降,L的秩均值上升，而“先朱后墨”時(shí)序下形成的文件其交叉部位的a、b呈現(xiàn)變亮趨勢(shì)，表現(xiàn)在數(shù)字特征中a、b秩均值上升，L秩均值下降。實(shí)驗(yàn)樣本放置60天時(shí)，“先墨后朱”L秩均值開(kāi)始上升，a、b秩均值開(kāi)始下降，而“先朱后墨”秩均值與其相反，且通過(guò)放置60天與90天實(shí)驗(yàn)樣本發(fā)現(xiàn)，Mann-Whitney檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量和漸近顯著性(雙側(cè))P值趨于相同，可以說(shuō)明在“第60天”到“第90天”的時(shí)間內(nèi)，實(shí)驗(yàn)樣本“朱墨交叉”部位處朱墨沒(méi)有發(fā)生明顯互溶，所以“第60天”是朱墨互溶的時(shí)間峰值，“第90天”的數(shù)字化特征可以作為“第90天”之后的研判參考和結(jié)論。

通過(guò)上述分析可以得出如下結(jié)論：隨著時(shí)間的推移，朱墨時(shí)序交叉部位“朱”與“墨”互溶達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，在印油Lab模式下，可以通過(guò)L、a、b秩均值的變化判斷朱墨時(shí)序，若L秩均值變大，a、b均值變小則為“先墨后朱”時(shí)序；若L秩均值變小，a、b秩均值變大，則為“先朱后墨”時(shí)序。

表8 印油RGB模式下編秩

2.3.2 印油RGB模式下朱墨時(shí)序的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

(1)編秩：將兩組數(shù)據(jù)合并，按等級(jí)大小統(tǒng)一編秩，根據(jù)編秩情況確定各等級(jí)秩次范圍，計(jì)算秩均值與秩和，見(jiàn)表8。

(2)確定檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量：將數(shù)據(jù)輸入SPSS軟件后，自動(dòng)輸出計(jì)算結(jié)果，見(jiàn)表9。

表9 印油RGB模式下Mann-Whitney檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量

對(duì)比實(shí)驗(yàn)樣本放置1天和放置90天的秩和以及秩均值發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移，在RGB通道模式下“先墨后朱”時(shí)序形成的文件“朱墨交叉”部位的數(shù)字化特征中秩均值上升，而“先朱后墨”時(shí)序下形成的件“朱墨交叉”部位的數(shù)字特征中秩均值下降，通過(guò)Mann-Whitney 檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量也可對(duì)其進(jìn)行證明。對(duì)比Mann-Whitney 檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量和漸近顯著性(雙側(cè))P值以及趨于相同，可以說(shuō)明在“第60天”到“第90天”的時(shí)間內(nèi)，實(shí)驗(yàn)樣本“朱墨交叉”部位處朱墨沒(méi)有發(fā)生明顯互溶，所以“第60天”是朱墨互溶的時(shí)間峰值，“第90天”的數(shù)字化特征可以作為“第90天”之后的研判參考和結(jié)論。

通過(guò)上述分析可以得出如下結(jié)論：隨著時(shí)間的推移，“朱墨交叉”部位R、G、B的秩均值會(huì)有所變化，若R、G、B秩均值上升，則為“先墨后朱”時(shí)序，如R、G、B秩均值下降，則為“先朱后墨”時(shí)序形成的文件。

3 結(jié)論

通過(guò)以上對(duì)幾種不同印文色料與激光打印文件形成的朱墨時(shí)序數(shù)字化特征在不同時(shí)間內(nèi)(1天、60天、90天)采集的數(shù)據(jù)以及顯微鏡下觀察實(shí)驗(yàn)樣本可得出如下結(jié)論：

第一，顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)印字交疊后約30日內(nèi)油墨互溶尚處于發(fā)展階段，其雖導(dǎo)致印字交疊部位的表觀特征與交疊之處發(fā)生一定改變，但不同時(shí)序印字交疊部位存在些許差異，具備一定的鑒定條件。超過(guò)30天后，印字交疊部位的表觀特征與交疊之處發(fā)生較大改變，且不同時(shí)序的表觀特征較為接近，鑒定難度較大。當(dāng)實(shí)驗(yàn)樣本形成60天后，實(shí)驗(yàn)樣本可以明顯反映出在“朱墨交叉”部位已完全達(dá)到互溶，再加上數(shù)字化特征采集顏色信息發(fā)現(xiàn)“朱墨交叉”在“第60天”和“第90天”時(shí)，所形成的顏色數(shù)字化特征相同，將顏色信號(hào)通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理轉(zhuǎn)化成數(shù)字后可以看到顏色數(shù)值接近。因此，通過(guò)顏色數(shù)字化特征，可以對(duì)任何時(shí)間形成的激光打印文件“朱墨時(shí)序”進(jìn)行鑒定。此外，“先墨后朱”的實(shí)驗(yàn)樣本的油墨互溶程度高于“先朱后墨”的實(shí)驗(yàn)樣本。墨粉表面凝聚狀態(tài)、表面光澤度和色料分布等特征易受油墨互溶的影響，不應(yīng)作為朱墨時(shí)序的判斷依據(jù)。

第二，在Lab、RGB色彩模式下，隨著時(shí)間的推移，印泥和印油的Lab、RGB秩均值發(fā)生不同變化，因此可研判朱墨時(shí)序。

(1)色料為印泥時(shí)，L、a、b的秩均值均下降則是“先墨后朱”時(shí)序的文件；反之則是“先朱后墨”的文件。

(2)色料為印油時(shí)，L的秩均值上升，a、b的秩均值下降，則是“先墨后朱”時(shí)序的文件；反之則是“先朱后墨”時(shí)序的文件。

(3)色料為印泥時(shí)，R的秩均值呈下降趨勢(shì)，G秩均值則呈上升狀態(tài)的激光打印文件朱墨時(shí)序則是“先墨后朱”，反之，則是“先朱后墨”。

(4)色料為印油時(shí)，R、G、B秩均值都呈上升趨勢(shì)的是“先墨后朱”時(shí)序的激光打印文件，反之，R、G、B秩均值均下降的則是“先朱后墨”時(shí)序的文件。

綜上，顏色數(shù)字化特征研判激光打印文件朱墨時(shí)序不要求文件形成的時(shí)間，也不要求是90天以內(nèi)形成的文件。數(shù)字化特征可以研判90天以上文件的朱墨時(shí)序，也可以是任何時(shí)間形成的文件。