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激光打印文件朱墨时序的数字化特征研究

2020-05-15李建军胡懿夫张静静王仲来

关键词:时序均值样本

李建军, 胡懿夫, 张静静, 王仲来

(甘肃政法大学公安技术学院, 甘肃兰州 730070)

0 引言

随着经济的发展,各种文件、合同及其他票据的文字制成的书写笔迹由打印文字所取代,进而朱墨时序检验鉴定成为文书司法鉴定重要课题。在检验实践中,激光打印文件朱墨交叉后由于印泥、印油色料成分中的油质与激光打印文件的墨粉中的树脂理化性质相近,油质对树脂有一定的溶解作用,随着时间的推移,两种色料会逐渐互溶,最终呈现出互溶现象[1],对判断朱墨时序就造成诸多不利影响[1-2]。衡磊,孟朝阳[3]在基于颜色数字化特征的朱墨时序判断研究中提及通过数字化颜色特征研判不同的“朱墨时序”,可以有效地避免个体差异,因此,本文采用PS软件的图像处理技术,对激光打印文件朱墨时序的数字化特征进行研究。通过探究印文色料与粉墨互溶显现随时间变化的规律及其特征,建立数字化激光打印文件朱墨时序检验方法,为数字化特征在朱墨时序检验中的应用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 实验器材

ZEISS Discovery.V20体视显微镜(卡尔蔡司,德国),Photoshop CS6软件(Adobe公司,美国),惠普(HP)hp M132a激光打印机(惠普集团有限公司,中国),Vsc4 plus文检仪,IBM SPSS Statistics 19软件(SPSS公司,美国),EPSONV 500 PHOTO扫描仪(精工爱普株式会社,印度尼西亚),70 g/m2A4纸(得力集团有限公司),印泥、印油品牌及型号见表1。

表1 各种印泥印油品牌及型号

1.2 实验样本制作

制作先朱后墨样本:用橡胶印章蘸取3种印泥在70 g/m2A4纸上盖印,然后用激光打印机在盖印的纸张上打印文字,编号为A1、A2、A3;用橡胶印章蘸取3种印油在70 g/m2A4纸上盖印,然后用激光打印机在盖印的纸张上打印文字,编号为A4、A5、A6。

制作先墨后朱样本:先用激光打印机在70 g/m2A4纸上打印文字,然后用橡胶印章蘸取3种印泥在打印文件上盖印,编号为B1、B2、B3;先用激光打印机在70 g/m2A4纸上打印文字,然后用橡胶印章蘸取3种印油在打印文件上盖印,编号为B4、B5、B6;将制作的实验样本分别在制成后的1天、30天、60天、90天进行检验、观察。

1.3 实验过程

在颜色数据采集器的采集下,分别采集实验样本“先朱后墨”和“先墨后朱”交叉部位Lab和RGB各50个数据,首先将50个数据分别输入SPSS软件中,并且将所有数据用Excel表按从小到大的排序。其次按照数据的大小排定次序号,将排定的次序号称为“秩”,又称为“秩次号”。若两组50个数据中出现相同大小数值时,就需要取相同数值所对应的次序号的平均值作为秩的排列顺序,然后将所有的秩次号相加得出“秩和”。然后根据“秩次号”求“平均秩次”,最后通过SPSS得出检验统计量对“朱墨时序”进行判定。

1.4 实验方法

ZEISS Discovery.V20体视显微镜在放大200倍条件下,通过各种侧光、透射光、环形光以及多波段光源等照明方式观察实验样本交叉处表面微观形貌和色泽以及立体形貌等变化,以此来分析激光打印字迹与印章交叉朱墨时序的微观特征,然后用EPSON PHOTO扫描仪扫描制作好的实验材料,扫描分辨率1200dpi,保存为JPEG格式,导入Photoshop,放大100倍,并在Lab、RGB两种模式下选择16位通道,用颜色数据采集器采集两种模式下各50组颜色数据,将采集点的数字信息输入SPSS软件进行分析处理。

2 结果与讨论

2.1 基本原理

由于本次实验所应用的数据量较大,所以在进行数据处理时采用SPSS数据处理软件统计分析数据。SPSS软件是目前国内学术界重要的数据处理软件,能够通过数据挖掘揭示出不同事物之间的联系和区别,发现不同事物之间存在的内在的联系。

Lab和RGB是色度学的理论体系,Lab由亮度分量(L)和色度分量由绿到红(a)、色度分量由蓝到黄(b)构成。亮度分量L的取值范围为1~100,L值越大则越明亮,a色度分量取值范围-120~+120,a值越大则颜色越红,b值取值范围为-120~+120,b值越大则颜色越黄。RGB是基于自然界红、绿、蓝3种基色光的混合原理,将3种光按不同数值混合产生的颜色,R、G、B的取值范围都是0至255。当取值都为255时产生白色,取值都为0时产生黑色[4-5]。由于这两种颜色模式可以表达非常丰富的颜色内容,日常所见的色彩,尤其是难以分辨的颜色可以应用上述两种颜色模式表征。因此,对肉眼难以辨识的很接近的颜色,用Lab或RGB模式都能够有效地进行区分和辨识。

在本文中进行“先朱后墨”“先墨后朱”研判时,采用了统计学中的显著性检验原理,即通过Mann-Whitney 检验统计量进行数据分析统计和总结。显著性差异是统计学上对数据存在的差异性进行评价的方法,根据统计学上差异性技术标准(P值),当P>0.05差异性不显著,0.01

由于分析样本的数据是非连续型的级数类,根据样本数据的分布特点,采用非参数检验法。根据检验样本差异的两组样本之间的关系,选择独立样本模式。

2.2 激光打印字迹与印泥朱墨时序统计结果

2.2.1 印泥Lab模式下朱墨时序的统计结果

(1)编秩:将两组数据合并,按等级大小统一编秩,根据编秩情况确定各等级秩次范围,计算秩均值与秩和,计算结果如表2所示。本文中用1代表“先墨后朱”时序,2代表“先朱后墨”时序。

(2)确定检验统计量:将数据输入SPSS软件后,自动输出计算结果,见表3。

表2 印泥Lab模式下编秩

表3 印泥Lab模式下Mann-Whitney 检验统计量

注:P值为“渐近显著性(双侧)”

通过表2得出,放置1天和90天的实验样本对比发现,放置1天的实验样本其“先墨后朱”的秩均值L值(亮度分量)和a值(色度分量)、b值(色度分量)都大于“先朱后墨”的L、a、b值,而放置90天的实验样本则“先墨后朱”的秩均值L、a、b都小于“先朱后墨”的秩均值L、a、b,说明朱墨时序不同的两组样本总体可能不同;进一步通过Mann-Whitney检验统计量P值发现,实验样本放置1天:L的P值大于0.05,a、b的P值小于0.05,因此说明在Lab模式下,朱墨时序在色度分量(a、b)存在显著性差异,而亮度分量(L)不存在差异。即可以通过Lab色彩模式的色度分量(a、b)识别和判断朱墨时序。通过表3Mann-Whitney检验统计发现,实验样本放置90天,L、a、b的P值小于0.05。且通过对实验样本放置1天、60天、90天检验统计P值对比发现,放置60天时实验样本朱墨交叉部位处颜色数字化信息与90天时数值接近,所以说放置60天时朱墨互溶达到峰值,即第60天后不再发生互溶现象,所以通过数字化特征研判第60天与第90天的数字化信息特征是为了证明“朱墨时序”样本可以对第90天以后的实验样本朱墨时序进行研判。

因此通过上述分析可以得出如下结论:在印泥Lab色彩模式下,可以通过L、a、b值的数值变化研判朱墨时序,即a、b秩均值都下降则是“先墨后朱”时序文件;反之L、a、b秩均值都变大,则为“先朱后墨”时序文件。

2.2.2 印泥RGB模式下朱墨时序的统计结果

(1)编秩:将两组数据合并,按等级大小统一编秩,根据编秩情况确定各等级秩次范围,计算秩均值与秩和,计算结果如表4所示。

(2)确定检验统计量:将数据输入SPSS软件后,自动输出计算结果,见表5。

表4 印泥RGB模式下编秩

表5 印泥RGB模式下Mann-Whitney 检验统计量

通过以上分析得出放置1天、30天、60天以及放置90天的实验样本对比发现,随着时间的推移,在RGB通道模式下“先墨后朱”时序形成的文件,其交叉部位的数字化特征中R秩均值下降,G、B秩均值上升,而“先朱后墨”时序下形成的文件其交叉部位的数字特征中R秩均值上升,G、B秩均值下降。另外,实验样本放置1天R、G、B的秩均值存在差异,“先朱后墨”时序的R、G、B秩均值均大于“先墨后朱”时序的R、G、B秩均值,因此,说明朱墨时序不同的两组实验样本总体可能不同;进一步通过Mann-Whitney检验统计量发现,实验样本放置1天与60天、90天R、G的P值均小于0.05,B的P值大于0.05,因此说明在RGB模式下,朱墨时序数字化特征在R、G色彩下存在显著性差异,而在B色彩下P值大于0.05,没有统计学意义,可以通过RGB色彩模式下的色彩(R、G)识别判断“朱墨时序”的顺序,因此朱墨时序在RGB模式下可以通过RGB数字化表征被识别和判断。对比放置60天以及90天实验样本发现:Mann-Whitney 检验统计量和渐近显著性(双侧)P值趋于相同,可以说明在第60天到第90天的时间内,实验样本“朱墨交叉”部位处朱墨没有发生明显互溶,所以第60天是朱墨互溶的时间峰值,第90天的数字化特征可以作为第90天之后的研判参考和结论。

通过上述分析可以得出如下结论:随着时间的推移,“朱墨交叉”部位R、G、B的秩均值会有所变化,若R秩均值上升,G、B秩均值下降,则为“先朱后墨”时序,如R秩均值下降,G、B秩均值上升,则为“先墨后朱”时序形成的文件。

2.3 激光打印字迹与印油朱墨时序统计结果

2.3.1 印油Lab模式下朱墨时序的统计结果

(1)编秩:将两组数据合并,按等级大小统一编秩,根据编秩情况确定各等级秩次范围,计算秩均值与秩和,见表6。

(2)确定检验统计量:将数据输入SPSS软件后,自动输出计算结果,见表7。

表6 印油Lab模式下编秩

表7 印油Lab模式下Mann-Whitney检验统计量

对比实验样本放置1天、30天、60天以及90天的秩和以及秩均值发现,随着时间的推移,在Lab通道模式下“先墨后朱”时序形成的文件其交叉部位的a、b均呈现颜色变暗现象,表现在数字化特征中a、b秩均值下降,L的秩均值上升,而“先朱后墨”时序下形成的文件其交叉部位的a、b呈现变亮趋势,表现在数字特征中a、b秩均值上升,L秩均值下降。实验样本放置60天时,“先墨后朱”L秩均值开始上升,a、b秩均值开始下降,而“先朱后墨”秩均值与其相反,且通过放置60天与90天实验样本发现,Mann-Whitney检验统计量和渐近显著性(双侧)P值趋于相同,可以说明在“第60天”到“第90天”的时间内,实验样本“朱墨交叉”部位处朱墨没有发生明显互溶,所以“第60天”是朱墨互溶的时间峰值,“第90天”的数字化特征可以作为“第90天”之后的研判参考和结论。

通过上述分析可以得出如下结论:随着时间的推移,朱墨时序交叉部位“朱”与“墨”互溶达到稳定状态,在印油Lab模式下,可以通过L、a、b秩均值的变化判断朱墨时序,若L秩均值变大,a、b均值变小则为“先墨后朱”时序;若L秩均值变小,a、b秩均值变大,则为“先朱后墨”时序。

表8 印油RGB模式下编秩

2.3.2 印油RGB模式下朱墨时序的统计结果

(1)编秩:将两组数据合并,按等级大小统一编秩,根据编秩情况确定各等级秩次范围,计算秩均值与秩和,见表8。

(2)确定检验统计量:将数据输入SPSS软件后,自动输出计算结果,见表9。

表9 印油RGB模式下Mann-Whitney检验统计量

对比实验样本放置1天和放置90天的秩和以及秩均值发现,随着时间的推移,在RGB通道模式下“先墨后朱”时序形成的文件“朱墨交叉”部位的数字化特征中秩均值上升,而“先朱后墨”时序下形成的件“朱墨交叉”部位的数字特征中秩均值下降,通过Mann-Whitney 检验统计量也可对其进行证明。对比Mann-Whitney 检验统计量和渐近显著性(双侧)P值以及趋于相同,可以说明在“第60天”到“第90天”的时间内,实验样本“朱墨交叉”部位处朱墨没有发生明显互溶,所以“第60天”是朱墨互溶的时间峰值,“第90天”的数字化特征可以作为“第90天”之后的研判参考和结论。

通过上述分析可以得出如下结论:随着时间的推移,“朱墨交叉”部位R、G、B的秩均值会有所变化,若R、G、B秩均值上升,则为“先墨后朱”时序,如R、G、B秩均值下降,则为“先朱后墨”时序形成的文件。

3 结论

通过以上对几种不同印文色料与激光打印文件形成的朱墨时序数字化特征在不同时间内(1天、60天、90天)采集的数据以及显微镜下观察实验样本可得出如下结论:

第一,显微镜下观察发现印字交叠后约30日内油墨互溶尚处于发展阶段,其虽导致印字交叠部位的表观特征与交叠之处发生一定改变,但不同时序印字交叠部位存在些许差异,具备一定的鉴定条件。超过30天后,印字交叠部位的表观特征与交叠之处发生较大改变,且不同时序的表观特征较为接近,鉴定难度较大。当实验样本形成60天后,实验样本可以明显反映出在“朱墨交叉”部位已完全达到互溶,再加上数字化特征采集颜色信息发现“朱墨交叉”在“第60天”和“第90天”时,所形成的颜色数字化特征相同,将颜色信号通过统计学原理转化成数字后可以看到颜色数值接近。因此,通过颜色数字化特征,可以对任何时间形成的激光打印文件“朱墨时序”进行鉴定。此外,“先墨后朱”的实验样本的油墨互溶程度高于“先朱后墨”的实验样本。墨粉表面凝聚状态、表面光泽度和色料分布等特征易受油墨互溶的影响,不应作为朱墨时序的判断依据。

第二,在Lab、RGB色彩模式下,随着时间的推移,印泥和印油的Lab、RGB秩均值发生不同变化,因此可研判朱墨时序。

(1)色料为印泥时,L、a、b的秩均值均下降则是“先墨后朱”时序的文件;反之则是“先朱后墨”的文件。

(2)色料为印油时,L的秩均值上升,a、b的秩均值下降,则是“先墨后朱”时序的文件;反之则是“先朱后墨”时序的文件。

(3)色料为印泥时,R的秩均值呈下降趋势,G秩均值则呈上升状态的激光打印文件朱墨时序则是“先墨后朱”,反之,则是“先朱后墨”。

(4)色料为印油时,R、G、B秩均值都呈上升趋势的是“先墨后朱”时序的激光打印文件,反之,R、G、B秩均值均下降的则是“先朱后墨”时序的文件。

综上,颜色数字化特征研判激光打印文件朱墨时序不要求文件形成的时间,也不要求是90天以内形成的文件。数字化特征可以研判90天以上文件的朱墨时序,也可以是任何时间形成的文件。

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