信封內(nèi)文件字跡的激光檢驗

楊玉柱

(中國人民公安大學(xué)偵查學(xué)院， 北京 100038)

0 引言

在文件檢驗中，有時需要檢驗裝在封好口的白色信封和牛皮紙信封內(nèi)的文件，在不破壞信封封口的情況下如何檢驗識別信封內(nèi)的文件內(nèi)容，目前在公安機關(guān)實際辦案中尚沒有有效的檢驗方法。

便攜式激光光源在現(xiàn)場勘查中，用于發(fā)現(xiàn)和顯現(xiàn)人類肉眼不易發(fā)現(xiàn)的潛在痕跡物證，具有亮度高、單色性好、不污染和破壞檢材的特點，用有損檢驗方法失敗后，還可以考慮用激光顯現(xiàn)法來檢測[1-2]。在痕跡物證檢驗中，常用的激光光源是445 nm便攜式激光生物檢材搜索儀[3-4]、445 nm藍(lán)激光物證搜索儀[5]、藍(lán)光445 nm/綠光532 nm雙波段激光物證搜索儀[6]、便攜式激光物證搜索發(fā)現(xiàn)儀[7-8]、一種537 nm和556 nm雙波長激光器[9-11]。

信封內(nèi)的文件字跡，包括黑色的打印或者書寫字跡，也包括帶有其他顏色的打印或者書寫字跡。本文使用445 nm便攜式激光生物檢材搜索儀和藍(lán)光445 nm/綠光532 nm雙波段激光物證搜索儀做光源，通過改變光照角度、光照距離和曝光量，對白色信封和牛皮紙信封內(nèi)的白色打印紙表面遺留的10種文件字跡進(jìn)行檢驗，證明激光檢驗方法是可行的。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

打印或者書寫的黑色字跡、綠色字跡、藍(lán)色字跡、青色字跡在藍(lán)色激光的照射下不發(fā)熒光，呈暗色調(diào)，與發(fā)白色熒光的打印紙之間形成明顯的亮度差，從而顯現(xiàn)字跡；打印或者書寫的紅色字跡、黃色字跡、品紅色字跡、紫紅色字跡在藍(lán)色激光的照射下，會產(chǎn)生強烈的顏色熒光，與發(fā)白色熒光的打印紙之間形成明顯的亮度差，從而顯現(xiàn)字跡。白色信封在藍(lán)色激光的照射下也發(fā)白色熒光，通過在照相機鏡頭前加裝黃色濾光鏡，可以消除信封白色熒光的干擾、濾掉激發(fā)光和其他雜散光，從而清晰顯現(xiàn)信封內(nèi)的字跡。

牛皮紙信封對普通的白光透過性較差，而對于亮度較高的單色激光具有很強的透過性。具有顏色的激光通過牛皮紙后遇到黑色打印或者書寫字跡，激光被吸收，字跡呈黑色調(diào)，牛皮紙呈亮調(diào)，黑色字跡與牛皮紙之間形成明顯的亮度差，從而顯現(xiàn)字跡。具有顏色的激光通過牛皮紙后遇到顏色打印或者書寫字跡，根據(jù)“同色通過，異色吸收”的原理，紅色、藍(lán)色、品紅色和紫紅色打印字跡以及紅色書寫字跡，對532 nm綠色激光呈吸收狀態(tài)，字跡呈黑色調(diào)，牛皮紙呈亮調(diào)，黑色字跡與牛皮紙之間形成明顯的亮度差，從而顯現(xiàn)字跡。綠色、青色打印字跡，對532 nm綠色激光呈部分吸收狀態(tài)，字跡呈灰色調(diào)，牛皮紙呈亮調(diào)，灰色字跡與牛皮紙之間形成一定的亮度差，從而顯現(xiàn)字跡。黃色打印字跡在532 nm綠色激光的激發(fā)下，黃色字跡與牛皮紙之間的亮度差基本一致，從而無法顯現(xiàn)字跡。

1.2 實驗設(shè)備與樣本制作

1.2.1 實驗設(shè)備

尼康數(shù)碼照相機機身(Nikon- D800)；尼康微距鏡頭(AF Micro Nikkor 60 mm f/2.8 D)；翻拍架；肯高黃色數(shù)碼濾光鏡(Kenko·Yellow Digital Filter)；藍(lán)光445 nm/綠光532 nm雙波段激光物證搜索儀；445 nm便攜式激光生物檢材搜索儀；透明玻璃；玻璃支架。

1.2.2 樣品制作

在白色打印紙上打?。骸?、中國首都北京(紅色字跡)，2、中國首都北京(綠色字跡)，3、中國首都北京(藍(lán)色字跡)，4、中國首都北京(黃色字跡)，5、中國首都北京(品紅色字跡)，6、中國首都北京(青色字跡)，7、中國首都北京(黑色字跡)，8、中國首都北京(紫紅色字跡)；9、 10、”。用紅色簽字筆在“9、”后面書寫“中國首都北京”；用黑色簽字筆在“10、”后面書寫“中國首都北京”。在樣本最下方貼上比例尺。如圖1所示。

圖1 文件字跡樣本

將文件字跡樣本裝入白色信封內(nèi)并封口完成實驗樣品的制作，在自然光下信封內(nèi)的文件字跡不可見，如圖2所示。

圖2 白色信封

將文件字跡樣本裝入牛皮紙信封內(nèi)并封口完成實驗樣品的制作，在自然光下信封內(nèi)的文件字跡不可見，如圖3所示。

圖3 牛皮紙信封

1.3 方法及工作條件

1.3.1 白色信封內(nèi)的字跡

將待檢實驗樣本放在翻拍架下面的翻拍臺上，將翻拍架上的數(shù)碼相機裝上微距鏡頭，鏡頭光軸垂直于實驗樣本表面，并將黃色數(shù)碼濾光鏡裝在微距鏡頭上。在可見光下，上下升降照相機，使實驗樣本調(diào)焦清晰。拍照裝置如圖4所示。關(guān)閉室內(nèi)所有燈光，在全黑、無雜光干擾的條件下，用445 nm便攜式激光生物檢材搜索儀(或者藍(lán)光445 nm/綠光532 nm雙波段激光物證搜索儀的445 nm波段)做光源進(jìn)行激光光致發(fā)光照相[12-13]。

圖4 光致發(fā)光拍照裝置示意圖

1.3.2 牛皮紙信封內(nèi)的字跡

將待檢實驗樣本用兩塊透明玻璃夾住，并用兩個玻璃支架架起。將翻拍架上的數(shù)碼相機裝上微距鏡頭，鏡頭光軸垂直于實驗樣本表面。在可見光下，上下升降照相機，使實驗樣本調(diào)焦清晰。拍照裝置如圖5所示。關(guān)閉室內(nèi)所有燈光，在全黑、無雜光干擾的條件下，用藍(lán)光445 nm/綠光532 nm雙波段激光物證搜索儀的532 nm波段綠光做光源進(jìn)行透射光分色照相。

圖5 透射光分色照相拍照裝置示意圖

2 實驗結(jié)果和討論

2.1 白色信封內(nèi)的字跡

2.1.1 光照角度的影響

將445 nm便攜式激光生物檢材搜索儀分別以15°、30°、45°、60°和75°角(光照角度是指光源光線照射方向與實驗樣品上方照相機鏡頭光軸之間的夾角，以下同)對實驗樣本(以紅色打印字跡“1、中國首都北京”為例，其他字跡效果一樣)進(jìn)行照射并拍照記錄(光照距離為20 cm，曝光量為ASA200、F8、1/60S)，文件字跡效果如表1所示。當(dāng)光源以15°和30°角照射時文件字跡效果較好；當(dāng)光源以45°角照射時文件字跡效果一般；當(dāng)光源以60°和75°角照射時，文件字跡效果較差。

表1 改變光照角度文件字跡效果

2.1.2 光照距離的影響

光源角度為15°角，將445 nm便攜式激光生物檢材搜索儀分別以20 cm、30 cm、40 cm、50 cm的距離對實驗樣品(以紅色打印字跡“1、中國首都北京”為例，其他字跡效果一樣)進(jìn)行照射并拍照記錄(曝光量為ASA200、F8、1/60S)，文件字跡效果如表2所示。當(dāng)光照距離為20 cm、30 cm時文件字跡效果較好，當(dāng)光照距離為40 cm時文件字跡效果一般，當(dāng)光照距離為50 cm時文件字跡效果較差。

表2 改變光照距離文件字跡效果

2.1.3 曝光量的影響

光源角度為15°角，光照距離為20 cm，將照相機感光度固定為ASA200、光圈系數(shù)值固定為F8，改變曝光時間對實驗樣品進(jìn)行拍照記錄，字跡效果如表3所示。當(dāng)快門速度為1/60 S時文件所有字跡效果均較好，如圖6所示；當(dāng)快門速度為1/15 S、1/30 S時文件部分字跡效果一般，如圖7、圖8所示；當(dāng)快門速度為1/125 S、1/250 S時文件大部分字跡效果較差，如圖9、圖10所示。

表3 改變曝光量文件字跡效果

圖6 1/60S文件字跡效果

圖7 1/15S文件字跡效果

圖8 1/30S文件字跡效果

圖9 1/125S文件字跡效果

圖10 1/250S文件字跡效果

2.1.4 文件字跡最佳拍照條件及影響因素分析

通過實驗發(fā)現(xiàn)，白色信封內(nèi)文件字跡的最佳拍照條件是：光照角度15°角，光照距離為20 cm，曝光量為ASA200、F8、1/60S，拍照效果如圖6所示，文件字跡清晰可見，達(dá)到檢驗鑒定的要求。

(1)改變光照角度影響樣本字跡顯現(xiàn)效果的原因分析。

實驗發(fā)現(xiàn)，光照角度控制在15°角和30°角時字跡顯現(xiàn)效果較理想。因為光照角度越小，顏色字跡或者白色紙張熒光在鏡頭光軸上的反射光分量越強，光照角度越大，顏色字跡熒光或者白色紙張熒光在鏡頭光軸上的反射光分量越弱。

(2)改變光照距離影響樣本字跡顯現(xiàn)效果的原因分析。

光照距離影響445 nm便攜式激光生物檢材搜索儀發(fā)出光束圓形光斑直徑的大小，進(jìn)而影響光斑的亮度。在445 nm藍(lán)色激光的照射下，距離越小、光斑直徑越小、光斑亮度越大，距離越大、光斑直徑越大、光斑亮度越小，顏色字跡和白色紙張的熒光效果隨著光照距離的增大而減弱。

(3)改變曝光量影響文件字跡顯現(xiàn)效果的原因分析。

實驗中當(dāng)光照角度和光照距離相同時，不同顏色字跡的熒光亮度不同，要想保證所有顏色字跡都能清晰顯現(xiàn)，只能改變曝光量。

2.2 牛皮紙信封內(nèi)的字跡

2.2.1 光照角度的影響

選用藍(lán)光445 nm/綠光532 nm雙波段激光物證搜索儀中的532 nm波段為光源，分別以120°、135°、150°、165°和180°角對實驗樣品(以紅色打印字跡“1、中國首都北京”為例，其他字跡效果一樣)進(jìn)行照射并拍照記錄(光照距離為10 cm，曝光量為ASA1600、F5.6、1/8S)，文件字跡效果如表4所示。當(dāng)光源以150°、165°和180°角照射時文件字跡效果較好；當(dāng)光源以135°角照射時文件字跡效果一般；當(dāng)光源以120°角照射時，文件字跡效果都較差。

2.2.2 光照距離的影響

光照角度為150°角，將藍(lán)光445 nm/綠光532 nm雙波段激光物證搜索儀中的532 nm波段光源分別以5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、25 cm的距離對實驗樣品(以紅色打印字跡“1、中國首都北京”為例，其他字跡效果一樣)進(jìn)行照射并拍照記錄(曝光量為ASA1600、F5.6、1/8S)，文件字跡效果如表5所示。當(dāng)光照距離為5 cm、10 cm時文件字跡效果較好，當(dāng)光照距離為15 cm時文件字跡效果一般，當(dāng)光照距離為20 cm、25 cm時文件字跡效果較差。

表5 改變光照距離文件字跡效果

2.2.3 曝光量的影響

光照角度為150°角，光照距離為10 cm，將照相機感光度固定為ASA1600、光圈系數(shù)值固定為F5.6，改變曝光時間對實驗樣品進(jìn)行拍照記錄，字跡效果如表6所示。當(dāng)快門速度為1/8S時文件上黃色字跡不可見，綠色和青色字跡效果一般，其他顏色字跡效果均較好。如圖11～20所示。

表6 改變曝光量文件字跡效果

圖11 1/8S 紅色打印字跡效果

圖12 1/8S 綠色打印字跡效果

圖13 1/8S 藍(lán)色打印字跡效果

圖14 1/8S 黃色打印字跡效果

圖15 1/8S 品紅色打印字跡效果

圖17 1/8S 黑色打印字跡效果

圖18 1/8S 紫紅色打印字跡效果

圖19 1/8S紅字書寫跡效果

圖20 1/8S黑色書寫字跡效果

2.2.4 文件字跡最佳拍照條件及影響因素分析

通過實驗發(fā)現(xiàn)，牛皮紙信封內(nèi)文件字跡的最佳拍照條件是：光照角度150°角，光照距離小于10 cm，曝光量為ASA1600、F5.6、1/8S，文件上除黃色字跡外，其他顏色字跡均清晰可見，達(dá)到檢驗鑒定的要求。

(1)改變光照角度影響樣本字跡顯現(xiàn)效果的原因分析。

實驗發(fā)現(xiàn)，光照角度大于150°角時字跡顯現(xiàn)效果較理想。因為光照角度越小，光斑面積越大，透過牛皮紙的光源亮度越??；光照角度越大，光斑面積越小，透過牛皮紙的光源亮度越大。

(2)改變光照距離影響樣本字跡顯現(xiàn)效果的原因分析。

實驗發(fā)現(xiàn)，光照距離小于10 cm時字跡顯現(xiàn)效果較理想。光照距離影響光束圓形光斑直徑的大小，進(jìn)而影響光斑的亮度。在532 nm綠色激光的照射下，距離越小、光斑直徑越小、光斑亮度越大，透過牛皮紙的光越強；距離越大、光斑直徑越大、光斑亮度越小，透過牛皮紙的光越弱。

(3)改變曝光量影響文件字跡顯現(xiàn)效果的原因分析。

實驗中當(dāng)光照角度和光照距離相同時，不同的曝光量，文件字跡與牛皮紙之間的亮度差不同。曝光過度，文件字跡和牛皮紙均變亮，文件字跡與牛皮紙之間的亮度差變小；曝光不足，文件字跡和牛皮紙均變暗，文件字跡與牛皮紙之間的亮度差也變小。

3 結(jié)論

利用445 nm便攜式激光生物檢材搜索儀(或者利用藍(lán)光445 nm/綠光532 nm雙波段激光物證搜索儀的445 nm波段)，可以有效地檢驗出白色信封內(nèi)的文件字跡，包括紅色、綠色、藍(lán)色、黃色、品紅色、青色、黑色和紫紅色打印字跡以及紅色、黑色中性辦公筆書寫字跡，檢驗效果受光照角度、光照距離和曝光量的影響。當(dāng)光照角度為15°和30°角，光照距離為20 cm和30 cm，曝光量為ASA200、F8、1/60 S時，文件字跡均清晰可見。

利用藍(lán)光445 nm/綠光532 nm雙波段激光物證搜索儀的532 nm波段，可以有效地檢驗出牛皮紙信封內(nèi)除黃色以外的其他顏色字跡，包括紅色、綠色、藍(lán)色、品紅色、青色、黑色和紫紅色打印字跡以及紅色、黑色中性辦公筆書寫字跡，檢驗效果受光照角度、光照距離和曝光量的影響。當(dāng)光照角度大于150°角，光照距離小于10 cm，曝光量為ASA1600、F5.6、1/8 S時，文件上除黃色字跡外，其他顏色字跡均清晰可見。