字迹色痕与纸张色泽感光度鉴别仪的研究

于 彬 王帅帅 杜英杰

（中国刑事警察学院 辽宁 沈阳 110035）

字迹色痕与纸张色泽感光度鉴别仪的研究

于 彬 王帅帅 杜英杰

（中国刑事警察学院 辽宁 沈阳 110035）

利用光学显微放大原理，运用先进的计算机图形处理和图像计算算法对字迹色痕特征进行分析，为判定文件制成时间给出一种新的检验方法。字迹色痕与纸张色泽感光度鉴别仪可以提取分析文件物证感光度的变化，初步具备了判定文件形成时间的能力，为文件制成时间检验提供了一种新的检测仪器。

字迹色痕 纸张色泽 物证感光度 鉴别仪器

1 引言

近年来，随着社会的快速发展，无论在民事案件还是在刑事案件中，涉及到需要判定文件制成时间的案件越来越多。从国内各鉴定机构历年受理的案件数量来看，涉及文件制成时间检验的案件数量呈急剧增加之势，在各类案件中所占比重也越来越大。对于文件制成时间检验来说，由于文件的制作材料、制作工具的庞杂繁多，加之文件物证的保存条件也不尽相同[1-2]，许多民事案件和刑事案件中的文件物证的制成时间问题无法得到解决，而这类文件物证恰恰是定案的关键所在，致使案件迟迟无法进行审理和判决，影响了当事人的合法权益。

为了解决这一难题，依据文件物证的字迹色痕、纸张色泽及其感光度随时间变化的特点，我们研发了字迹色痕与纸张色泽感光度鉴别仪，开辟了检验文件形成时间的新途径，拓展了案件的检验范围，提高了案件的检出率。

2 基本原理

字迹色痕与纸张色泽感光度鉴别仪主要由显微镜放大系统、图像捕获系统、精密电动平台、多维微机运动控制器、计算机分析与控制系统等部分组成[3]。设备利用垂直照明光学显微放大原理，运用先进的计算机图形处理和图像计算算法对字迹色痕特征增强并提取，不仅可以进行形态学的比对，还可以对字迹色痕与纸张色泽的感光度进行定量测量。设备结合了光学显微镜、计算机自动化控制和精密机械设计等多项先进技术，是高精度的自动化检验仪器，目前已经取得了国家实用新型专利。

3 结构设计

字迹色痕与纸张色泽感光度鉴别仪的基本结构如下图所示，结构设计的要点是设备底座上采用S2020型X/Y电动平移台，电动平移台后侧的设备底座上设置有平移台控制器和立柱支架，其上有可上下移动定位的横向承载架，其前端设置的垂直照明连接器通过C型接口与视频适配器下端接口相连；物镜通过螺纹与物镜转换器相连，物镜共有三个，型号分别为2X、5X、10X；物镜转换器下端设置有竖向物镜，物镜的位置与X/Y电动平移台的位置相对应；垂直照明连接器的上端接口通过竖向视频适配器与数字摄像头相连，数字摄像头的型号为PL-B873C型，其输出端口可与电脑连接；立柱支架上端与横向支架一端相连，横向支架另一端设置有光源控制盒其型号为MF525型光源控制器；光源控制盒有两个输出端口，两个光源灯可分别设置在X/Y电动平移台两侧，可进一步提高照明效果；光源控制盒的输出端口通过蛇形光纤与多波段光源灯相连，立柱支架上沿竖向设置有齿条，横向承载架后部一侧设置有竖向通孔，通孔侧壁设置有凹槽，凹槽内设置有竖向齿轮，齿轮轴杆的外端穿出横向承载架与调焦手轮相连。垂直照明连接器前下端两侧均设置有转轴，转轴分别与遮光板一端两侧相连，遮光板横向一侧的垂直照明连接器上设置有圆形限位板，限位板上设置有弧形槽；遮光板上设置有横向外螺纹杆，外螺纹杆穿过弧形槽，限位螺帽与限位板端面相抵。立柱支架上沿竖向设置有齿条，横向承载架后部一侧设置有竖向通孔，通孔侧壁设置有凹槽，凹槽内设置有竖向齿轮，齿轮轴杆的外端穿出横向承载架与调焦手轮相连，轴杆通过轴承与横向承载架相连；横向承载架上设置有横向螺纹孔，横向顶丝前端旋入螺纹孔内与立柱支架相抵，通过齿条与齿轮啮合调节横向承载架的高度，便于调焦。

鉴别仪结构示意图

4 设备实现

4.1 显微放大系统

显微放大系统由照明器、滤色片轮组、成像镜筒、电动物镜转轮、物镜组和步进电机驱动的显微镜调焦组件及高强度架台等部件组成。

照明器采用100W的卤素灯冷光源，热量较低，可避免对滤色片的损坏；照明器内置孔径光阑和视场光阑，适当调节孔径光阑和视场光阑，可以提高显微镜的成像对比度，避免杂散光引起的成像发灰和照明不均匀的现象。

滤色片轮组位于照明器光路中，由步进电机驱动，可让特定范围波长的光谱通过。

显微镜具有三只物镜，均为长工作距离平场复消色差物镜，其光学放大倍率为2倍、5倍和10倍。

电动聚焦组件可由计算机编程自动控制显微镜的聚焦，也可人工通过手柄控制显微镜的聚焦。

4.2 图像捕获系统

图像捕获系统采用了加拿大进口的CCD图像传感器，使用主流的USB2.0数据接口与金相显微镜相连接，传输速率快；同时，具有高灵敏度、低噪声图像的采集能力，因此弱光环境下，成像效果良好。

4.3 精密电动平台

电动平台采用丝杆和导轨相结合的设计结构，移动距离长达200mm，具有运动平滑、阻力轻等特点；可以实现高精度移动、定点移动、视场回看等功能，重复定位精度优于2u；同时，设置了限位开关，避免了反复撞击。

4.4 多维微机运动控制器

多维微机运动控制器通过RS232接口和计算机通讯，操作手柄可以实现对电动平台、电动聚焦组件的操作，不仅可以控制显微镜载物台的水平方向运动，还可以控制显微镜电动聚集、电动滤光片组和电动物镜转换器。

4.5 计算机分析与控制系统

计算机分析与控制系统基本实现了鉴别仪的智能化和自动化，可通过计算机控制物镜的转换器、照明系统的滤色轮、样品台的水平移动和调焦机构的聚焦。同时，可以利用计算机图像分析技术对文件物证上字迹色痕的感光度进行定量分析[4-5]。

5 主要功能

字迹色痕与纸张色泽感光度鉴别仪的核心任务是提取文件物证上字迹色痕的感光度，感光度的提取是利用计算机图像分析技术与精密显微镜技术相结合实现的。系统使用的显微镜采用了国内最先进的平场复消色差物镜、高亮度冷光源和电动物镜转换器等部件，可以实现在不同波长入射光照明下，提取文件物证上的字迹色痕感光度。

感光度没有量纲单位，是一个对数值，是入射光与透射光比值的对数或者说是光线透过率倒数的对数，计算公式为OD=log10（入射光/透射光）。

为了便于提取不同类型文件物证的字迹色痕，设备实现了载物台、物镜转换器、滤波轮等装置的自动控制，可以预设载物台的移动轨迹；实现了对摄像头的精准控制，配合自动载物台实现了序列图像的自动采集和大图拼接等功能；实现了视场追踪技术，即在低放大倍率下进行大幅面扫描拼图，通过人工寻找定位ROI区域，在计算机软件控制下物镜可自动切换到高放大倍率，并逐个定位选定的ROI区域，自动聚焦、采集和检测。

6 结论

字迹色痕与纸张色泽感光度鉴别仪具备样点定位、拍照、放大、自动变焦、自动分析等主要功能，具有适应不同文件物证的多波段光源系统，实现了对文件物证感光度的提取与分析，使分析不同时期文件物证的感光度变化成为可能，又因其操作简单，便于掌握等特点，特别适用于公安基层单位的使用。同时，随着文件制成时间检验的案件越来越多，该仪器的应用前景十分广阔，必将产生巨大的社会效益和经济效益。

[1]王彦吉,王世全.刑事技术学教材[M].北京：中国人民公安大学出版社,2006:35-75.

[2]贾玉文.文件检验学导论[M].北京：警官教育出社,2000:160-188.

[3]申思,等.运用笔迹三维信息提取分析仪对摹仿签名笔力特征的实验研究[J].中国刑警学院学报,2016 (3):40-43.

[4]于彬.笔迹(签名)量化检验鉴定分析评测系统的研究与实现[J].中国刑警学院学报,2013(3):44-46.

[5]王相臣,胡鑫.物证检验鉴定的数学原理与方法研究[J].中国刑警学院学报,2016(3):16-19.

（责任编辑：孟凡骞）

D918.92

A

2095-7939（2016）04-0072-03

10.14060/j.issn.2095-7939.2016.04.016

2016-11-14

2013年度公安部重点研究计划项目（编号：201302ZDYJ003）。

于彬（1978-），男，辽宁丹东人，中国刑事警察学院文件检验技术系副教授，主要从事刑事科学技术与文件检验鉴定研究。