应用微痕色差图像分析方法检验中性笔书写字迹与印章印文交叉时序

武 磊徐晓玲张 云

（1 北京人民警察学院 北京 102202；2 北京市公安局刑事科学技术研究所 北京 100054）

应用微痕色差图像分析方法检验中性笔书写字迹与印章印文交叉时序

武 磊1徐晓玲1张 云2

（1 北京人民警察学院 北京 102202；2 北京市公安局刑事科学技术研究所 北京 100054）

通过使用DVI-300对制成的实验样本进行实体采集，应用微痕色差分析软件对微痕迹色差模型图进行特征分析。本系统可以观察、分析朱墨交叉部位的微观特征和无损检验研究。

中性笔 印章印文 微痕色差图像分析

目前，国内外的很多研究人员都对书写字迹与印章印文先后顺序进行了深入研究，并建立了与此相关文件的鉴定方法。如镜检观察法、断层分析法等，但这些方法都有一定的局限性，检验人员往往难以记录和分析朱墨交叉部位的微观立体层面结构特征。在这种情况下建立准确、可靠和有效的朱墨交叉时序的鉴定方法是十分必要的。

本文通过使用DVI—300微痕色差分析系统对制成的实验样本进行实体观察，并对中性笔书写字迹与印章印文交叉时序的微痕迹色差模型图进行特征分析，总结出当字迹色料与印文色料在交叉时序不同时，朱墨交叉部位在三维视野中表现出的微痕迹特征，从而对朱墨交叉部位的相对形成时序进行特征分析及无损检验研究。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

三菱牌中性笔(0.38mm、0.5mm、0.7mm)各10支、斑马牌中性笔(0.4mm、0.5mm)各10支、晨光牌中性笔(0.2mm、0.5mm、1.0mm)各10支、雪奥牌印油5盒、雪奥牌印泥5盒、红塑胶印6枚、德士美光敏印2枚、旗舰牌A4复印纸200张。

1.2 实验仪器

德国KAPPA公司的DVI—300微痕迹色差分析系统，主要由采集系统、录入显示系统、ISDV7200中央管理平台软件分析系统三个系统组成。

1.3 实验方法

1.3.1 实验样本制作

分别选用不同品牌型号中性笔，以盖印压力重、中、轻；衬垫客体软、中(1cm厚的书)、硬(书桌)；印泥（油）浓、较浓、淡等不同的条件，按照先墨后朱和先朱后墨的不同实验方法制作不同类型的样本600个。

1.3.2 实验测试

朱墨形成时序的检验是通过鉴别附着在纸张媒介上的朱墨交叉部位的文痕特征来实现的。本实验测试是通过DVI—300将放大和采集的实验样本信息记录在计算机中央管理平台的微痕迹色差分析系统中，并通过剥层分析图象处理软件建立三维的数学模型，观察、分析、归纳、总结出当朱墨形成时序不同、印文色料、字迹色料不同时，朱墨交叉部位在三维视野中表现出微观特征的规律性和特定性，以数字化特征量化分析检验方法展开无损检验，判定朱墨交叉部位的相对形成时序，输出识别结果，并对实验测试结果存档。

2 结果与分析

我们随机抽取了同一品牌型号的中性笔书写字迹与不同印章印文形成的朱墨先后顺序进行实验分析。

2.1 先墨后朱的检验

实验分析发现，如果是先墨后朱，书写文字与印泥印文，交叉处红色印泥呈条状或片状覆盖于黑色墨迹之上，墨迹中断较多。书写文字与光敏印文，书写色料按书写的运笔方向位于纸纤维上，纸纤维分布层次分明清晰，书写色料分布比较有规律，书写字迹笔画粗细自然变化，书写笔划没有明显的间断，在朱墨交叉部位呈现金黄色。书写文字与印油印文，交叉处二者互有渗透，墨迹上方分布有大量红色印油点迹，由于印油具有较强的渗透性，墨迹下方也可见印油分布，因为印油的覆盖，可观察到的墨迹中断处较少（如图1～图3）。

图1 中性笔与印泥（先墨后朱）

图2 中性笔与光敏（先墨后朱）

图3 中性笔与印油（先墨后朱）

从三维图形等高线的形态分布规律分析发现有如下规律：如果是先墨后朱，由于书写形成的过程中媒介物始终保持稳定、一致，笔迹的边缘状态因此保持完整，而且趋势明显，交叉部位字迹等高线宽度、流向未见明显变化，交叉部位字迹等高线（白色）平直、数量不变、等高线（绿色）不变；中心部位图形曲面表面状态趋向平整，交叉部位的闭合圈密度变稀，起伏不大，与印章独立的部分具有一定的趋向性（如图4～图9）。

图4 中性笔与印泥（先墨后朱）

图5 中性笔与印泥3D图

图6 中性笔与光敏（先墨后朱）

图7 中性笔与光敏3D图

图8 中性笔与印油（先墨后朱）

图9 中性笔与印油3D图

2.2 先朱后墨的检验

如果先朱后墨，书写文字与印泥印文，交叉处字迹颗粒呈点状或片状覆盖于红色印章印文之上，墨迹中断较少；书写文字与印油印文，交叉处墨迹在印油上方分布，由于印油具有较强的渗透性与游动性，可观察到墨迹在与印油的交叉处产生“缩笔”现象（延笔迹书写方向，交叉处墨迹宽度较未交叉处墨迹宽度变小），墨迹产生断笔。光敏印章印文在朱墨交叉部位色差无明显变化（如图10～图12）。

图10 中性笔与印泥（先朱后墨）

图11 中性笔与光敏（先朱后墨）

图12 中性笔与印油（先朱后墨）

从三维图形等高线的形态分布规律分析发现有如下规律：如果是先朱后墨，当书写笔迹经过已经盖印好的部分时，笔迹所附着的媒介物实际发生了改变，这种改变足以促使色料分布状态发生数字图形曲面变化，尤其是书写笔迹的边缘形态的变化，导致书写笔迹边缘形态产生了一种扭曲的形态，交叉部位字迹等高线（白色）变宽、曲度变大，交叉部位字迹等高线形成纵向（与原字迹方向垂直）；中心部位图形曲面表面状态复杂，交叉部位的闭合圈密度数量、形态变化不大，与字迹独立的部分具有一定的趋向性（如图13～图18）。

图13 中性笔与印泥（先朱后墨）

图14 中性笔与印泥3D图

图15 中性笔与光敏（先朱后墨）

图16 中性笔与光敏3D图

图17 中性笔与印油（先朱后墨）

图18 中性笔与印油3D图

3 讨论

中性笔也称为签字笔。中性笔的笔芯结构与圆珠笔相似，只是书写色料是墨水，一般遇水会洇散。中性笔书写的字迹笔画均匀，粗细基本一致，书写色料渗透于纸纤维内。中性笔中墨水主要由溶剂、着色剂、表面活性剂和其他添加物等组成。多数中性笔墨水中的溶剂均以有机醇类为主，如二甘醇、三甘醇、乙二醇、甘油、乙醇、丁醇、戊二醇、苯甲醇等。溶剂将笔芯墨水中的着色剂溶解，并且载着着色剂通过过球座体和球体。着色剂主要成分包括碳黑、颜料和染料，中性笔墨水中的染料主要起着色作用。印章印文中的印泥、印油分为油溶性色料和水溶性色料构成。由于各种色料对纸张纤维的渗透性及其相互之间的溶解性各不相同，因此，当其中两种色料以相反时序形成交叉点时，其表观特征必然存在相应差异。

朱墨交叉时序的微痕迹检验主要是通过鉴别附着在纸张媒介上的朱墨两种色料交叉部位表面微痕迹特征来实现的。本文所阐述的检验方法是利用DVI—300微痕迹色差分析系统，对光谱照射下的检样“微痕迹和光谱反射率”等多种信息进行充分的提取，并通过三维形态图类型的描述与特征分析方法实现。

通过实验发现，在正常形成条件下，由于朱墨交叉部位上存在先后顺序，导致“色料”在交叉部位上的分布方式和饱和浓度存在差异，其交叉部位上堆积色料构成表面微痕迹特征信息会显现出笔划的立体交叉形态，可以通过放大三维实体图形态描述效果，直接进行判断。如果是先墨后朱，书写色料按书写的运笔方向位于纸纤维上，纸纤维分布层次分明清晰，书写色料分布比较有规律，书写字迹笔画粗细自然变化，书写笔划没有明显的间断。如果先朱后墨，书写文字与印油印文，由于印油具有较强的渗透性与游动性，可观察到墨迹在与印油的交叉处产生“缩笔”现象，墨迹产生断笔，光敏印章印文在朱墨交叉部位色差无明显变化。另外，通过DVI—300微痕迹色差分析系统的三维等高线的形态特征描述方法可以对实体图形态描述进行有效补充。如果是先墨后朱，由于书写形成的过程中媒介物始终保持稳定、一致，笔迹的边缘状态因此保持完整，交叉部位字迹等高线宽度、流向未见明显变化。如果是先朱后墨，书写色料分布状态发生曲面变化，交叉部位字迹等高线变宽、曲度变大，交叉部位字迹等高线形成纵向延展。这种判断方式减少了因色料成份及书写压力差别的影响，是对三维实体形态直观分析法的有效补充，可以更好的描述出交叉部位的边缘形态和表面形态的状态，客观判断朱墨交叉时序的有关问题。

在检验中利用DVI—300采集朱墨交叉部位时，要根据检材朱墨交叉部位笔划形成条件调整放大倍数，从小到大依次观察，选取最佳状态。检验中所选用的交叉点印文、字迹笔划尽量垂直，以便在三维等高线观察过程中更加清晰、完整。

4 结论

通过使用DVI—300微痕迹色差分析系统，可以对制成的中性笔书写字迹与印章印文交叉时序实验样本进行微观实体观察，并对微痕迹色差模型图进行特征分析，实现朱墨交叉时序的无损检验。在检验可疑文件时，应先对形成的朱墨未交叉部位进行观察，对朱墨形成初步分类，形成字迹与印文色料何种性质，之后再对朱墨交叉部位进行观察分析、识别。

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