李開開

(中國人民公安大學(xué)刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院， 北京 100038)

0 引言

印章在我國的使用率較高，犯罪分子往往會通過偽造印章印文以達(dá)到偽造文件的目的。因此，印文的蓋印時間的確定往往成為判定文件真?zhèn)蔚闹匾罁?jù)[1-3]。印文蓋印時間的確定是當(dāng)今刑事科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的問題，目前常見的檢驗方法主要有：可變性印跡特征法、雙溶劑提取法、顯微分光光度法、轉(zhuǎn)印法、油漬擴(kuò)散法等[4]。利用印文色料油漬擴(kuò)散程度來對印文的蓋印時間進(jìn)行推斷的原理是印章印痕形成于紙張上后，印文油墨中的油脂會在紙張中逐漸擴(kuò)散，其擴(kuò)散的距離隨著時間的延長而增加。通常印油的擴(kuò)散在前期較為明顯，在后期擴(kuò)散速度較為緩慢[5]。

推斷印文相對蓋印時間的難點在于印油的擴(kuò)散過程會受到包括印油種類、印油成分、紙張種類、印文保存環(huán)境、印油蓋印量及蓋印力度等多種因素的影響。從印油的種類來說，不同印油按照所采用的溶劑種類不同而分為水性印油和油性印油[6]。水性印油粘稠度大，溶劑易揮發(fā)。因此其擴(kuò)散速度較油性印油慢。在印油成分方面，舊式印泥的附著劑主要是蓖麻油，其油痕較深、擴(kuò)散較明顯。而目前印油廣泛使用合成油脂取代蓖麻油作為附著劑，這種油脂的快速揮發(fā)使得印痕快速固化，其油痕顏色較淡，擴(kuò)散現(xiàn)象不明顯，從而難以對印油的擴(kuò)散距離進(jìn)行測量，因此需要利用圖像處理軟件對油痕圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理[7-12]。

不同種類的紙張由于其紙漿成分、造紙工藝、纖維排列等方面的不同，直接影響印油在紙張中的擴(kuò)散速度，因此有必要探討同一樣品在不同紙張中的擴(kuò)散過程。此外，印油的擴(kuò)散速度還會受到印文保存環(huán)境的溫度、濕度及光照強(qiáng)度的影響，通常溫度越高，濕度越小，光照強(qiáng)度越大，印油的擴(kuò)散速度越快，反之亦然。因此需要嚴(yán)格控制印油樣本的保存條件，保證與實驗樣本的保存條件一致，以排除此類環(huán)境因素的干擾。

本研究擬利用油漬擴(kuò)散法，對不同種類、品牌的印油在兩類紙張上的擴(kuò)散過程進(jìn)行研究。首先，將印文油痕在紫外光下進(jìn)行觀察和拍照，再對印文進(jìn)行圖像增強(qiáng)處理，使印文的油痕更加清晰。隨后，對不同蓋印時間對應(yīng)的印文擴(kuò)散距離進(jìn)行測量，并進(jìn)行曲線擬合，以獲得印油的擴(kuò)散距離隨時間變化的規(guī)律，從而為推斷未知樣品印文的相對蓋印時間奠定基礎(chǔ)。

1 實驗儀器、樣品和步驟

1.1 實驗儀器與軟件

本研究使用的實驗儀器與軟件主要包括：

Forster Freeman VSC6000文件檢驗儀。該儀器可以選擇光源的波長及照射角度，對實驗樣本進(jìn)行觀察，同時也可以調(diào)整放大倍率，并實現(xiàn)對印文形態(tài)特征的拍照固定；

Photoshop CS6圖像處理軟件。對文檢儀拍照獲得的圖片進(jìn)行調(diào)節(jié)和灰度處理，使印油擴(kuò)散的邊界更加明顯，以便實現(xiàn)對擴(kuò)散距離的準(zhǔn)確測量；

Origin 8.5數(shù)據(jù)分析軟件。本軟件主要有兩大類功能：數(shù)據(jù)分析和繪圖。通過數(shù)據(jù)分析，可以進(jìn)行線性回歸等曲線擬合，通過繪制散點或線狀圖，可以較為直觀地分析印油的擴(kuò)散距離隨時間變化的規(guī)律。

1.2 實驗樣品

收集不同種類共14種品牌的印油，在A4復(fù)印紙和票據(jù)紙兩種不同的紙張上進(jìn)行蓋印。通過預(yù)實驗，發(fā)現(xiàn)在實驗觀察的時間內(nèi)，1號、2號印油的擴(kuò)散效果很不明顯，因此選擇3～14號共計12種印油樣品進(jìn)行系統(tǒng)實驗。印油的型號、外包裝上標(biāo)稱的印油性質(zhì)及生產(chǎn)廠家如表1所示。

表1 印油型號、性質(zhì)及廠家

將14種印油分別于2017年1月18號、2月28日進(jìn)行蓋印獲得實驗樣本，于3月28日(即間隔天數(shù)為60天、30天)進(jìn)行統(tǒng)一觀察。然后從中選取擴(kuò)散較為明顯的12種印油，于4月10日蓋印，并于4月11日、12日、13日、14日、17日、20日、25日(即間隔天數(shù)為1天、2天、3天、4天、7天、10天、15天)進(jìn)行觀察。

1.3 實驗步驟

1.3.1 印文圖像的獲取

把少許印油倒在印臺上，以印油覆蓋面積能夠超過印章面積為準(zhǔn)；用印章蘸取少量印油，在紙張上蓋印形成印文，注意保持蓋印力度和油墨量的一致性。

圖1 365 nm紫外光下放大32倍的印文 (距離蓋印時間為60天)

將實驗樣本放在文檢儀下，將相機(jī)設(shè)置為自動模式，用普通燈光進(jìn)行照射，將實驗樣本進(jìn)行32倍放大觀察，觀察印油是否有油脂洇散的情況，從而將印油種類大致區(qū)分為油性印油和水性印油兩種；然后選用波長為365 nm的紫外光照射印油樣本。首先，將實驗樣本進(jìn)行8倍放大，對其印文全貌進(jìn)行拍照固定；其次，進(jìn)行16倍放大，對實驗樣本印文的局部進(jìn)行放大觀察；最后，進(jìn)行32倍放大，對實驗樣本印油洇散局部特征進(jìn)行拍照固定。

1.3.2 利用Photoshop進(jìn)行圖像增強(qiáng)

將圖片導(dǎo)入到Photoshop中，為了加強(qiáng)油痕與印油的反差，需要使用Photoshop中的曲線、色階功能增加印文初始邊界和擴(kuò)散后油痕的反差，利用黑白功能降低油痕的灰度級[7]。首先打開Photoshop中“圖像”— “調(diào)整”— “曲線”菜單，將鼠標(biāo)放在輸入輸出灰度值為160～170之間的位置上，點擊曲線向下拉，觀察圖片中的反差，直至印文與油痕出現(xiàn)明顯反差，此時輸出值一般在0～70之間(圖2)。如果對比仍然不明顯，可以利用色階功能對圖像進(jìn)行色階調(diào)整，打開Photoshop中“圖像”— “調(diào)整”— “色

階”菜單，發(fā)現(xiàn)其直方圖分布類似于正態(tài)分布，將其高光值降低，中間調(diào)向右移動，暗調(diào)值調(diào)高，同時觀察圖片，直至反差更為明顯(圖3)。

圖2 利用Photoshop調(diào)整曲線的結(jié)果

圖3 利用Photoshop調(diào)整色階的結(jié)果

最后，為了使圖片更加清晰，使用Photoshop的黑白功能來調(diào)整，打開Photoshop中“圖像”— “調(diào)整”— “黑白”菜單，由于是在紫外燈下進(jìn)行拍照，因此只需調(diào)整其中的“青色”和“藍(lán)色”即可達(dá)到對比明顯的目的(圖4)。把處理過的圖片導(dǎo)入到Photoshop中，點擊標(biāo)尺工具，將測量單位設(shè)置為毫米，勾選“使用測量比例”，選取質(zhì)量特征較好的特征點進(jìn)行測量(圖5)，由于同一印章不用的特征點印油洇散距離不同，所以應(yīng)注意相同印章選取同一特征點。記錄測量數(shù)據(jù)并制作表格。

圖4 利用Photoshop調(diào)整為黑白模式后的結(jié)果

圖5 利用Photoshop中的標(biāo)尺工具測量擴(kuò)散距離

1.3.3 數(shù)據(jù)處理和繪圖

利用origin軟件，以間隔天數(shù)為橫坐標(biāo)，以印油的擴(kuò)散距離為縱坐標(biāo)繪制圖形并進(jìn)行分段擬合。在進(jìn)行數(shù)據(jù)的分段擬合時，首先選中第一段數(shù)據(jù)，點擊鼠標(biāo)右鍵，選取“遮罩- 應(yīng)用”，再點擊“分析- 擬合- 線性擬合”對圖像的第一段進(jìn)行線性擬合；然后將遮罩去除，選取第二段數(shù)據(jù)，用同樣的方法進(jìn)行線性擬合。最后將所要保存的圖表進(jìn)行輸出保存，點擊“文件- 輸出”菜單，選取保存格式、名稱和位置。

2 實驗結(jié)果與討論

根據(jù)印油中是否含有油脂成分，可以將印油分為水性印油和油性印油兩類。在蓋印到紙張后，油性印油中的油脂成分會沿著印文邊緣洇散，呈無色透明狀，通過觀察印文邊緣是否有油脂洇散可以把本研究中所涉及的印油分為水性印油和油性印油兩類，分類結(jié)果如表2所示。

表2 印油的分類

2.1 紙張類型對印油擴(kuò)散過程的影響

多數(shù)紙張是由含纖維的植物制造而成的，在紙張上蓋印形成印文后，其印油中的物質(zhì)會隨著紙張中的纖維的紋路擴(kuò)散，由于不同種類的紙張其纖維的密度、排列方式不同，因此印油的擴(kuò)散過程也會受到紙張類型的影響。

本研究選用了復(fù)印紙和票據(jù)紙兩類紙張進(jìn)行研究。其中復(fù)印紙紙張纖維密度大，較為細(xì)膩，印油在其中擴(kuò)散速度較慢，相同時間內(nèi)的擴(kuò)散距離短，顯現(xiàn)出的印文洇散邊緣較為規(guī)整(圖6)。票據(jù)紙紙張纖維密度小，較為粗糙，印油擴(kuò)散速度快，相同時間內(nèi)的擴(kuò)散距離長，顯現(xiàn)出的洇散邊緣較為不規(guī)整(圖7)。

圖6 Photoshop處理后3號印油在復(fù)印紙上的擴(kuò)散圖像(時間間隔為60天)

圖7 Photoshop處理后3號印油在票據(jù)紙上的擴(kuò)散圖像(時間間隔為60天)

利用1.3.2中所述的方法對不同印油樣品在不同蓋印時間下的擴(kuò)散距離進(jìn)行測量，對于除8號、9號樣品以外的大多數(shù)樣品來說，在同一時間里票據(jù)紙上印油擴(kuò)散距離符合大于復(fù)印紙上的印油擴(kuò)散距

離的趨勢，這一結(jié)論在蓋印與測量間隔時間從1～60天的范圍內(nèi)始終成立，實驗結(jié)果如表3所示。由3號印油的擴(kuò)散距離-時間相關(guān)曲線可以看出，印油的擴(kuò)散曲線有著明顯的特點：在前期(印文蓋印15天內(nèi))擴(kuò)散速率較快，后期(印文蓋印15～60天)逐漸趨于平緩，然后逐漸不再擴(kuò)散；且在這兩段區(qū)域內(nèi)距離和時間具有線性關(guān)系，且在擴(kuò)散時間15天內(nèi)線性關(guān)系良好，如圖8所示。

將所獲得的擴(kuò)散距離數(shù)據(jù)代入到“油痕擴(kuò)散差值百分比”公式中，所獲得的結(jié)果如表4所示。計算油痕擴(kuò)散差值百分比的目的是利用印文本身的印油擴(kuò)散規(guī)律，來計算印文的蓋印時間。以排除印油的種類、紙張的種類、形成印文時的主觀因素、以及形成印文后的保存情況對印油的擴(kuò)散產(chǎn)生的影響，為推斷印文的蓋印時間提供參考。印文擴(kuò)散百分比在蓋印時間為1～15天時有逐漸擴(kuò)大的趨勢，在蓋印時間為15～60天時有逐漸減小的趨勢。通過比較同一印文的印油擴(kuò)散差值百分比可以為推算印文的蓋印時間提供參考。

表3 印油樣品在復(fù)印、票據(jù)兩類紙張上的擴(kuò)散距離與時間的關(guān)系

圖8 3號印油在復(fù)印紙和票據(jù)紙上的擴(kuò)散曲線

油痕擴(kuò)散差值百分比=[(本次測量的印油擴(kuò)散距離-上次測量的油痕擴(kuò)散距離)/上次測量的油痕擴(kuò)散距離]×100%

表4 3號印油在不同紙張上的油痕擴(kuò)散差值百分比

2.2 不同品牌印油的擴(kuò)散過程

在2.1工作的基礎(chǔ)上，分別測量了復(fù)印紙和票據(jù)紙上3～14號樣品在不同時間的擴(kuò)散距離，實驗結(jié)果如圖9、圖10所示。從圖中可以看出印油的擴(kuò)散曲線在蓋印時間為1～15天時較為陡峭，表明印油在前期擴(kuò)散速率較快。在蓋印時間為15～60天時，擴(kuò)散曲線逐漸趨于平緩，表明此時擴(kuò)散速率較慢。不同品牌印油的擴(kuò)散過程均符合這一規(guī)律。

圖9 復(fù)印紙上不同品牌印油的擴(kuò)散距離隨時間的變化

圖10 票據(jù)紙上不同品牌印油的擴(kuò)散距離隨時間的變化

圖11 3號印油在票據(jù)紙上擴(kuò)散曲線的分段擬合結(jié)果

圖12 3號印油在復(fù)印紙上擴(kuò)散曲線的分段擬合結(jié)果

利用origin軟件對印油的擴(kuò)散曲線進(jìn)行分段線性擬合，可以分別獲得印油擴(kuò)散不同階段的方程及其斜率，3號樣品在復(fù)印紙和票據(jù)紙上擴(kuò)散曲線的擬合結(jié)果如圖11、圖12所示。利用該方法可以分別獲得在印油擴(kuò)散初始階段和印油擴(kuò)散逐漸達(dá)到平衡時的擴(kuò)散方程，在有多個來源于同一印章、保存條件一致的樣本存在時，為定量推斷未知樣品的蓋印時間提供了可能。對各個品牌的印油在復(fù)印紙、票據(jù)紙上的擴(kuò)散曲線進(jìn)行擬合之后的斜率如表5、表6所示，可以看出，不論對于水性印油還是油性印油，其第一段擴(kuò)散曲線的斜率總是明顯大于第二段擴(kuò)散斜率，除7號樣品外，各樣品第一段擴(kuò)散曲線線性擬合的相關(guān)系數(shù)R2均大于0.95，表明了擴(kuò)散距離與時間具有良好的線性關(guān)系。

3 結(jié)論

本研究對印油的擴(kuò)散過程進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，分別探討了紙張種類、印油類型、印油品牌對于其擴(kuò)散速度的影響，并且對擴(kuò)散距離—時間相關(guān)曲線進(jìn)行了擬合，定量獲得了不同品牌印油擴(kuò)散曲線的斜率，為印文蓋印時間的推斷提供理論依據(jù)。主要獲得了以下結(jié)論：

表5 復(fù)印紙上的印油擴(kuò)散曲線分段擬合斜率

表6 票據(jù)紙上的印油擴(kuò)散曲線分段擬合斜率

首先，紙張種類會影響印油的擴(kuò)散，復(fù)印紙紙張纖維密度大，較為細(xì)膩，在一定時間內(nèi)印油擴(kuò)散距離短，即擴(kuò)散速度較慢。票據(jù)紙紙張纖維密度小，較為粗糙，在一定時間內(nèi)印油擴(kuò)散距離長，即印油擴(kuò)散速度快。其次，印油的種類也會影響到印油的擴(kuò)散速度，通常水性印油的擴(kuò)散速度慢，擴(kuò)散曲線斜率小。油性印油擴(kuò)散速度快，擴(kuò)散曲線斜率大。不同品牌的印油擴(kuò)散斜率有較大差別。此外，印油的擴(kuò)散隨時間變化大致可分為兩個階段，第一階段即蓋印后15天內(nèi)，印油的擴(kuò)散速度快，擴(kuò)散曲線斜率大；第二階段即蓋印后15～60天，印油的擴(kuò)散速度逐漸趨于平緩，擴(kuò)散曲線斜率較小。其擴(kuò)散距離隨時間變化的曲線符合線性關(guān)系，特別是在擴(kuò)散時間15天內(nèi)線性關(guān)系良好。因此，對于環(huán)境條件較好且蓋印時間不超過兩個月，尤其是蓋印時間不超過15天的檢材，可以通過建立擴(kuò)散標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，為準(zhǔn)確判斷印文蓋印時間提供依據(jù)。