利用可見(jiàn)光對(duì)可擦筆筆痕進(jìn)行光學(xué)顯現(xiàn)

摘 要 可擦筆的可擦寫特征帶來(lái)偽造、變?cè)煳募乃痉▎?wèn)題，顯現(xiàn)可擦筆擦除的字跡有利于此類案件司法鑒定工作的開(kāi)展。采集常見(jiàn)品牌的可擦筆制作樣本，利用可見(jiàn)光光學(xué)顯現(xiàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，嘗試顯現(xiàn)可擦筆字跡擦除后的字痕。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，可見(jiàn)光下利用偏角定向反射配光、光致可見(jiàn)熒光照相兩種方法，配合使用微距鏡頭能夠較高質(zhì)量顯現(xiàn)可擦筆筆痕。

關(guān)鍵詞 可擦筆 可見(jiàn)熒光照相 定向反射配光

作者簡(jiǎn)介：姚園園，河南警察學(xué)院刑事科學(xué)技術(shù)系，講師，研究方向：刑事影像技術(shù)。

中圖分類號(hào)：D918.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.19387/j.cnki.1009-0592.2018.12.365

可擦筆書寫之后使用特質(zhì)筆擦即可輕易擦除字跡，因此給不法分子帶來(lái)可趁之機(jī)，在司法案例中不乏利用可擦筆偽造、變?cè)旄鞣N合同、文件、票據(jù)等的犯罪手法。目前對(duì)可擦筆消除字跡進(jìn)行顯現(xiàn)的研究主要有光學(xué)和化學(xué)兩類方法。化學(xué)方法雖然有效，但會(huì)破壞檢材。光學(xué)顯現(xiàn)方法目前主要針對(duì)特種照相方法進(jìn)行研究，如紫外反射照相法、紅外發(fā)光照相法等，此類方法雖然有效，但對(duì)設(shè)備器材的要求較高，使用普通相機(jī)不能進(jìn)行。而直接利用可見(jiàn)光對(duì)可擦筆筆痕進(jìn)行顯現(xiàn)的方法簡(jiǎn)便易行，同時(shí)對(duì)設(shè)備要求較低。

一、可見(jiàn)光顯現(xiàn)可擦筆筆痕原理

（一）可擦筆擦除原理

目前市面上的可擦水性筆消除原理主要為高溫消色類，使用專門的筆擦在可擦筆筆痕上進(jìn)行摩擦，溫度升高從而使筆跡消除掉。由此可見(jiàn)，筆跡雖然消除，但相應(yīng)的油墨物質(zhì)仍然存留在筆痕處。紙張與可擦筆油墨存在物質(zhì)差異，其物理特性必然存在差異，為分辨書寫內(nèi)容奠定物理基礎(chǔ)。

（二）光學(xué)顯現(xiàn)原理

物證照相中的光學(xué)顯現(xiàn)指利用不同物質(zhì)的光譜吸收與反射特性的差異，將痕跡或物證的細(xì)節(jié)特征顯現(xiàn)出來(lái)。光學(xué)顯現(xiàn)可利用不同性質(zhì)或不同波段的光源對(duì)物證配光，如分色照相、偏振光照相、紅外反射照相、紫外反射照相、光致發(fā)光照相、顯微照相等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)痕跡物證的無(wú)損顯現(xiàn)與檢驗(yàn)。下文主要針對(duì)可見(jiàn)光作為光源的光學(xué)顯現(xiàn)方法進(jìn)行研究。

1.分色照相法

可見(jiàn)光就是在電磁波譜中人眼能夠感知到的波長(zhǎng)范圍，這個(gè)范圍約在400nm～760nm之間。自然光中可見(jiàn)光呈現(xiàn)為白色，而可見(jiàn)光波段中不同的波長(zhǎng)，人眼感知為不同的色彩。分色照相使用分色裝置，選擇性的接收和記錄被攝物體反射的某單色光的亮度分布。分色方法能夠加強(qiáng)或減弱物質(zhì)間的亮度差異，因此可嘗試對(duì)有色可擦筆筆痕進(jìn)行顯現(xiàn)。

2.微距照相法及光學(xué)顯微照相法

微距照相法使用微距鏡頭進(jìn)行拍攝。微距鏡頭是專門為近距離拍攝微小物體而設(shè)計(jì)的鏡頭，其放大倍率為1：2及至更大。因此微距鏡頭會(huì)使成像的精細(xì)度提高，可能顯現(xiàn)出可擦筆筆痕影像的細(xì)節(jié)特征。同理光學(xué)顯微照相法使用單反機(jī)身，利用光學(xué)顯微鏡目鏡成像，獲得更大放大倍率的影像，顯示更多的影像細(xì)節(jié)。

3.可見(jiàn)光致可見(jiàn)熒光照相法

光致發(fā)光指物質(zhì)在某種激發(fā)光源的照射下，受激發(fā)出電磁輻射的現(xiàn)象。根據(jù)斯托克斯定律，光致發(fā)光的光波長(zhǎng)大于或等于激發(fā)光的波長(zhǎng)。可見(jiàn)光致可見(jiàn)熒光照相指以可見(jiàn)光中較短波長(zhǎng)的光作為激發(fā)光，記錄被攝物體輻射的較長(zhǎng)波長(zhǎng)的可見(jiàn)光攝影方法。當(dāng)可擦筆筆痕與紙張的光致發(fā)光特性不同時(shí)，可使用該方法顯現(xiàn)字痕。

（三）使用配光方法原理

1.均勻配光

可擦筆筆痕屬于平面性客體，可采用常規(guī)的均勻配光方法進(jìn)行配光。具體方法為，使用兩個(gè)光強(qiáng)相同的可見(jiàn)光源，距被攝物中心相同距離，使用相同入射角度進(jìn)行配光，則被攝物上受光均勻。

2.正透射配光

筆跡通常書寫在紙張上，紙張具有不同的厚度，較薄的紙張具有較高的透光性。如果可擦筆筆痕的透光性與紙張的透光性具有差異，紙張與筆痕會(huì)形成不同的亮度分布，則筆痕能夠被顯現(xiàn)出來(lái)。具體方法為，面光源從紙張的背面入射光線，入射角為180o，相機(jī)從紙張的正面，令鏡頭光軸垂直于紙張平面進(jìn)行拍攝。

3.側(cè)光配光

可擦筆的書寫方式與正常筆的書寫方式一致，因此可擦筆的書寫筆痕同樣可以在紙張上形成壓印痕跡。書寫壓痕屬于立體痕跡，適用于側(cè)光配光方法。側(cè)光配光能夠?qū)⒘Ⅲw痕跡的凹凸通過(guò)陰影更好地顯現(xiàn)出來(lái)，因此對(duì)可擦筆筆痕的顯現(xiàn)中具有可行性。具體方法為，單側(cè)光線以入射角為60o-80o進(jìn)行配光，具體入射角根據(jù)立體痕跡的寬度與深度進(jìn)行調(diào)整。

4.偏角定向反射配光

定向反射配光利用物質(zhì)對(duì)光的反射性質(zhì)的差異加強(qiáng)反差。載體為光滑表面時(shí)對(duì)光產(chǎn)生定向反射，在與入射角相等的反射角上有較強(qiáng)反射光線；痕跡物質(zhì)為粗糙表面時(shí)對(duì)光有漫反射作用，在反射角上的反射分量較小，兩者呈現(xiàn)出亮度反差，痕跡被顯現(xiàn)出來(lái)。可擦筆筆痕呈漫反射特性，而紙張有一定的混合反射特性，因此可嘗試定向反射配光。具體方法為：檢材平放，光源以較小入射角配光，相機(jī)光軸與光源相對(duì)同樣角度進(jìn)行拍攝。

二、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

（一）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

1.實(shí)驗(yàn)器材

Nikon D810全畫幅單反機(jī)身、105mm微距鏡頭、多波段光源、濾光鏡、脫影燈箱、痕跡物證翻拍架。

2. 實(shí)驗(yàn)樣本

實(shí)驗(yàn)收集7種可擦筆，為不同品牌不同顏色。使用可擦筆在A4打印紙上進(jìn)行書寫，并翻拍記錄下來(lái)。隨后使用可擦筆自帶橡膠擦頭進(jìn)行擦除，再次拍攝擦除后的狀態(tài)以作對(duì)比。實(shí)驗(yàn)用筆信息列表如下。

7個(gè)樣本中，佰利通品牌的樣本4、5的擦除效果較差，擦除后字痕仍隱約可辨。其余5個(gè)樣本擦除效果較好，基本無(wú)法由視覺(jué)直接辨認(rèn)字跡。

（二）實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯現(xiàn)等級(jí)說(shuō)明：I級(jí)顯現(xiàn)等級(jí)為字痕清晰可辨；II級(jí)顯現(xiàn)等級(jí)為字痕不十分清晰，但通過(guò)仔細(xì)分析能夠辨認(rèn)；III級(jí)顯現(xiàn)等級(jí)為字痕只能辨認(rèn)出部分筆劃，或完全無(wú)顯現(xiàn)。

1.使用微距鏡頭正面均勻配光，背面透射配光翻拍

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，使用微距鏡頭均勻配光翻拍能夠比使用普通鏡頭顯示更多的字跡形態(tài)特征，同時(shí)結(jié)合背面透射，進(jìn)一步增大背景亮度，加深字跡。絕大多數(shù)品牌型號(hào)的可擦筆痕均可達(dá)到基本顯現(xiàn)，再通過(guò)仔細(xì)辨認(rèn)便可識(shí)別筆痕所書寫的文字。缺點(diǎn)是字痕只能夠微弱的顯現(xiàn)出來(lái)，反差較小，可能需要后期通過(guò)圖像處理輔助分析判斷。

2.使用微距鏡頭偏角定向反射配光拍攝

使用微距鏡頭偏角定向反射配光的效果要好于使用均勻配光拍攝。由上圖可知，字痕與紙張的反差增大，使得字痕更加清晰，無(wú)需圖像處理即可清晰辨別內(nèi)容。分析原因，由于紙張表面具有一定的光滑度，屬于光澤表面，對(duì)光具有混合反射特性，而可擦筆痕具有漫反射特性。入射光以一定入射角入射時(shí)，紙張的混合反射特性使反射光主要的分量分布在與入射光相同的反射角上；字痕的漫反射特性使反射光在相同反射角上只有很少分量。由此，紙張與字痕的亮度反差增大，使得更多的字痕特征顯現(xiàn)出來(lái)。該方法缺點(diǎn)在于，字跡形態(tài)有一定的透視變形。

3.使用多波段光源及光譜成像系統(tǒng)進(jìn)行可見(jiàn)光致可見(jiàn)熒光照相，均勻配光

實(shí)驗(yàn)表明7種書寫在A4紙上的可擦筆筆痕，都能夠通過(guò)光致發(fā)光方法清晰地顯現(xiàn)出來(lái)。由于熱擦除的可擦筆通過(guò)摩擦生熱消除字跡，其墨痕仍然殘留在紙張上。但各種品牌的可擦筆的油墨成分有差異，因此光致發(fā)光的現(xiàn)象有所不同，即使由同一波段激發(fā)及同一波段接收也會(huì)呈現(xiàn)不同的顯現(xiàn)效果。由于在不同波長(zhǎng)激發(fā)光源的激發(fā)下，字痕與紙張的發(fā)光程度存在差異，由此形成了深色背景淺色字跡紋線與淺色背景深色字跡紋線的兩種顯現(xiàn)效果。

4.無(wú)效或結(jié)果較差的方法

單純透射配光方法只在本身擦除效果較差、字跡已經(jīng)隱約可辨的樣本4、5中有效，可以達(dá)到基本辨認(rèn)的結(jié)果，在其他5個(gè)樣本中均只能夠辨認(rèn)出部分筆劃，難以準(zhǔn)確判斷文字的內(nèi)容。分析原因應(yīng)為紙張由于厚度問(wèn)題，本身的透光性較差且與字痕透光性差異不大，同時(shí)紙張的纖維聚集并不完全均勻，導(dǎo)致紙張纖維的團(tuán)狀匯集影響到對(duì)字痕的辨認(rèn)。

白光源直接側(cè)光配光方法也難以獲得較好效果。分析原因，側(cè)光配光主要針對(duì)立體痕跡進(jìn)行拍攝，通過(guò)陰影顯示立體痕跡的凹凸特征，而可擦筆在書寫時(shí)雖然存在筆痕，但由于書寫人書寫力度存在差異，筆痕本身的立體特征較弱，同時(shí)在用筆擦擦除的過(guò)程中摩擦力使其立體特征進(jìn)一步減弱，因此側(cè)光配光失去了作用基礎(chǔ)。

分色照相主要針對(duì)有色對(duì)象，加強(qiáng)其色彩之間的差異。可擦筆目前主要使用的顏色類型為黑色、紅色、藍(lán)色。而有色可擦筆字跡經(jīng)擦除后，原本的顏色遺留較微弱，實(shí)驗(yàn)結(jié)果所見(jiàn)與不使用分色方法的加強(qiáng)反差效果不明顯，因此該方法不具備普適性。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)選擇光學(xué)顯現(xiàn)拍攝方法與配光方法進(jìn)行了多組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明使用可見(jiàn)光方法可以較好的顯現(xiàn)各種品牌及顏色的可擦筆筆痕?？梢?jiàn)光方法操作簡(jiǎn)便，設(shè)備器材要求不高，使用普通相機(jī)、微距鏡頭、濾光鏡、物證照相常規(guī)光源以及多波段光源即可進(jìn)行。

在實(shí)際工作中，除非書寫紙張非常薄或高度透明或色彩遺留較多，直接透射配光方法以及分色法可以不予考慮。從使用的設(shè)備由少至多、由一般到特殊的角度考慮，建議的操作路線為：首先分析檢材的紙張屬性，若為A4紙，稿紙類具有混合反射特性的紙張，優(yōu)先考慮使用偏角定向反射法拍攝。若此方法效果不佳，則使用可見(jiàn)光致可見(jiàn)熒光照相方法通常可得到較好的顯現(xiàn)效果。

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