武 磊徐曉玲張 云

（1 北京人民警察學院 北京 102202；2 北京市公安局刑事科學技術(shù)研究所 北京 100054）

應用微痕色差圖像分析方法檢驗中性筆書寫字跡與印章印文交叉時序

武 磊1徐曉玲1張 云2

（1 北京人民警察學院 北京 102202；2 北京市公安局刑事科學技術(shù)研究所 北京 100054）

通過使用DVI-300對制成的實驗樣本進行實體采集，應用微痕色差分析軟件對微痕跡色差模型圖進行特征分析。本系統(tǒng)可以觀察、分析朱墨交叉部位的微觀特征和無損檢驗研究。

中性筆 印章印文 微痕色差圖像分析

目前，國內(nèi)外的很多研究人員都對書寫字跡與印章印文先后順序進行了深入研究，并建立了與此相關(guān)文件的鑒定方法。如鏡檢觀察法、斷層分析法等，但這些方法都有一定的局限性，檢驗人員往往難以記錄和分析朱墨交叉部位的微觀立體層面結(jié)構(gòu)特征。在這種情況下建立準確、可靠和有效的朱墨交叉時序的鑒定方法是十分必要的。

本文通過使用DVI—300微痕色差分析系統(tǒng)對制成的實驗樣本進行實體觀察，并對中性筆書寫字跡與印章印文交叉時序的微痕跡色差模型圖進行特征分析，總結(jié)出當字跡色料與印文色料在交叉時序不同時，朱墨交叉部位在三維視野中表現(xiàn)出的微痕跡特征，從而對朱墨交叉部位的相對形成時序進行特征分析及無損檢驗研究。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

三菱牌中性筆(0.38mm、0.5mm、0.7mm)各10支、斑馬牌中性筆(0.4mm、0.5mm)各10支、晨光牌中性筆(0.2mm、0.5mm、1.0mm)各10支、雪奧牌印油5盒、雪奧牌印泥5盒、紅塑膠印6枚、德士美光敏印2枚、旗艦牌A4復印紙200張。

1.2 實驗儀器

德國KAPPA公司的DVI—300微痕跡色差分析系統(tǒng)，主要由采集系統(tǒng)、錄入顯示系統(tǒng)、ISDV7200中央管理平臺軟件分析系統(tǒng)三個系統(tǒng)組成。

1.3 實驗方法

1.3.1 實驗樣本制作

分別選用不同品牌型號中性筆，以蓋印壓力重、中、輕；襯墊客體軟、中(1cm厚的書)、硬(書桌)；印泥（油）濃、較濃、淡等不同的條件，按照先墨后朱和先朱后墨的不同實驗方法制作不同類型的樣本600個。

1.3.2 實驗測試

朱墨形成時序的檢驗是通過鑒別附著在紙張媒介上的朱墨交叉部位的文痕特征來實現(xiàn)的。本實驗測試是通過DVI—300將放大和采集的實驗樣本信息記錄在計算機中央管理平臺的微痕跡色差分析系統(tǒng)中，并通過剝層分析圖象處理軟件建立三維的數(shù)學模型，觀察、分析、歸納、總結(jié)出當朱墨形成時序不同、印文色料、字跡色料不同時，朱墨交叉部位在三維視野中表現(xiàn)出微觀特征的規(guī)律性和特定性，以數(shù)字化特征量化分析檢驗方法展開無損檢驗，判定朱墨交叉部位的相對形成時序，輸出識別結(jié)果，并對實驗測試結(jié)果存檔。

2 結(jié)果與分析

我們隨機抽取了同一品牌型號的中性筆書寫字跡與不同印章印文形成的朱墨先后順序進行實驗分析。

2.1 先墨后朱的檢驗

實驗分析發(fā)現(xiàn)，如果是先墨后朱，書寫文字與印泥印文，交叉處紅色印泥呈條狀或片狀覆蓋于黑色墨跡之上，墨跡中斷較多。書寫文字與光敏印文，書寫色料按書寫的運筆方向位于紙纖維上，紙纖維分布層次分明清晰，書寫色料分布比較有規(guī)律，書寫字跡筆畫粗細自然變化，書寫筆劃沒有明顯的間斷，在朱墨交叉部位呈現(xiàn)金黃色。書寫文字與印油印文，交叉處二者互有滲透，墨跡上方分布有大量紅色印油點跡，由于印油具有較強的滲透性，墨跡下方也可見印油分布，因為印油的覆蓋，可觀察到的墨跡中斷處較少（如圖1～圖3）。

圖1 中性筆與印泥（先墨后朱）

圖2 中性筆與光敏（先墨后朱）

圖3 中性筆與印油（先墨后朱）

從三維圖形等高線的形態(tài)分布規(guī)律分析發(fā)現(xiàn)有如下規(guī)律：如果是先墨后朱，由于書寫形成的過程中媒介物始終保持穩(wěn)定、一致，筆跡的邊緣狀態(tài)因此保持完整，而且趨勢明顯，交叉部位字跡等高線寬度、流向未見明顯變化，交叉部位字跡等高線（白色）平直、數(shù)量不變、等高線（綠色）不變；中心部位圖形曲面表面狀態(tài)趨向平整，交叉部位的閉合圈密度變稀，起伏不大，與印章獨立的部分具有一定的趨向性（如圖4～圖9）。

圖4 中性筆與印泥（先墨后朱）

圖5 中性筆與印泥3D圖

圖6 中性筆與光敏（先墨后朱）

圖7 中性筆與光敏3D圖

圖8 中性筆與印油（先墨后朱）

圖9 中性筆與印油3D圖

2.2 先朱后墨的檢驗

如果先朱后墨，書寫文字與印泥印文，交叉處字跡顆粒呈點狀或片狀覆蓋于紅色印章印文之上，墨跡中斷較少；書寫文字與印油印文，交叉處墨跡在印油上方分布，由于印油具有較強的滲透性與游動性，可觀察到墨跡在與印油的交叉處產(chǎn)生“縮筆”現(xiàn)象（延筆跡書寫方向，交叉處墨跡寬度較未交叉處墨跡寬度變?。?，墨跡產(chǎn)生斷筆。光敏印章印文在朱墨交叉部位色差無明顯變化（如圖10～圖12）。

圖10 中性筆與印泥（先朱后墨）

圖11 中性筆與光敏（先朱后墨）

圖12 中性筆與印油（先朱后墨）

從三維圖形等高線的形態(tài)分布規(guī)律分析發(fā)現(xiàn)有如下規(guī)律：如果是先朱后墨，當書寫筆跡經(jīng)過已經(jīng)蓋印好的部分時，筆跡所附著的媒介物實際發(fā)生了改變，這種改變足以促使色料分布狀態(tài)發(fā)生數(shù)字圖形曲面變化，尤其是書寫筆跡的邊緣形態(tài)的變化，導致書寫筆跡邊緣形態(tài)產(chǎn)生了一種扭曲的形態(tài)，交叉部位字跡等高線（白色）變寬、曲度變大，交叉部位字跡等高線形成縱向（與原字跡方向垂直）；中心部位圖形曲面表面狀態(tài)復雜，交叉部位的閉合圈密度數(shù)量、形態(tài)變化不大，與字跡獨立的部分具有一定的趨向性（如圖13～圖18）。

圖13 中性筆與印泥（先朱后墨）

圖14 中性筆與印泥3D圖

圖15 中性筆與光敏（先朱后墨）

圖16 中性筆與光敏3D圖

圖17 中性筆與印油（先朱后墨）

圖18 中性筆與印油3D圖

3 討論

中性筆也稱為簽字筆。中性筆的筆芯結(jié)構(gòu)與圓珠筆相似，只是書寫色料是墨水，一般遇水會洇散。中性筆書寫的字跡筆畫均勻，粗細基本一致，書寫色料滲透于紙纖維內(nèi)。中性筆中墨水主要由溶劑、著色劑、表面活性劑和其他添加物等組成。多數(shù)中性筆墨水中的溶劑均以有機醇類為主，如二甘醇、三甘醇、乙二醇、甘油、乙醇、丁醇、戊二醇、苯甲醇等。溶劑將筆芯墨水中的著色劑溶解，并且載著著色劑通過過球座體和球體。著色劑主要成分包括碳黑、顏料和染料，中性筆墨水中的染料主要起著色作用。印章印文中的印泥、印油分為油溶性色料和水溶性色料構(gòu)成。由于各種色料對紙張纖維的滲透性及其相互之間的溶解性各不相同，因此，當其中兩種色料以相反時序形成交叉點時，其表觀特征必然存在相應差異。

朱墨交叉時序的微痕跡檢驗主要是通過鑒別附著在紙張媒介上的朱墨兩種色料交叉部位表面微痕跡特征來實現(xiàn)的。本文所闡述的檢驗方法是利用DVI—300微痕跡色差分析系統(tǒng)，對光譜照射下的檢樣“微痕跡和光譜反射率”等多種信息進行充分的提取，并通過三維形態(tài)圖類型的描述與特征分析方法實現(xiàn)。

通過實驗發(fā)現(xiàn)，在正常形成條件下，由于朱墨交叉部位上存在先后順序，導致“色料”在交叉部位上的分布方式和飽和濃度存在差異，其交叉部位上堆積色料構(gòu)成表面微痕跡特征信息會顯現(xiàn)出筆劃的立體交叉形態(tài)，可以通過放大三維實體圖形態(tài)描述效果，直接進行判斷。如果是先墨后朱，書寫色料按書寫的運筆方向位于紙纖維上，紙纖維分布層次分明清晰，書寫色料分布比較有規(guī)律，書寫字跡筆畫粗細自然變化，書寫筆劃沒有明顯的間斷。如果先朱后墨，書寫文字與印油印文，由于印油具有較強的滲透性與游動性，可觀察到墨跡在與印油的交叉處產(chǎn)生“縮筆”現(xiàn)象，墨跡產(chǎn)生斷筆，光敏印章印文在朱墨交叉部位色差無明顯變化。另外，通過DVI—300微痕跡色差分析系統(tǒng)的三維等高線的形態(tài)特征描述方法可以對實體圖形態(tài)描述進行有效補充。如果是先墨后朱，由于書寫形成的過程中媒介物始終保持穩(wěn)定、一致，筆跡的邊緣狀態(tài)因此保持完整，交叉部位字跡等高線寬度、流向未見明顯變化。如果是先朱后墨，書寫色料分布狀態(tài)發(fā)生曲面變化，交叉部位字跡等高線變寬、曲度變大，交叉部位字跡等高線形成縱向延展。這種判斷方式減少了因色料成份及書寫壓力差別的影響，是對三維實體形態(tài)直觀分析法的有效補充，可以更好的描述出交叉部位的邊緣形態(tài)和表面形態(tài)的狀態(tài)，客觀判斷朱墨交叉時序的有關(guān)問題。

在檢驗中利用DVI—300采集朱墨交叉部位時，要根據(jù)檢材朱墨交叉部位筆劃形成條件調(diào)整放大倍數(shù)，從小到大依次觀察，選取最佳狀態(tài)。檢驗中所選用的交叉點印文、字跡筆劃盡量垂直，以便在三維等高線觀察過程中更加清晰、完整。

4 結(jié)論

通過使用DVI—300微痕跡色差分析系統(tǒng)，可以對制成的中性筆書寫字跡與印章印文交叉時序?qū)嶒灅颖具M行微觀實體觀察，并對微痕跡色差模型圖進行特征分析，實現(xiàn)朱墨交叉時序的無損檢驗。在檢驗可疑文件時，應先對形成的朱墨未交叉部位進行觀察，對朱墨形成初步分類，形成字跡與印文色料何種性質(zhì)，之后再對朱墨交叉部位進行觀察分析、識別。

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