衡 磊， 孟朝陽(yáng)

(遼寧警察學(xué)院， 遼寧大連 116036)

基于顏色數(shù)字化特征的朱墨時(shí)序判斷研究

衡 磊， 孟朝陽(yáng)

(遼寧警察學(xué)院， 遼寧大連 116036)

目的 建立朱墨時(shí)序的量化、數(shù)字化研判方法。朱墨時(shí)序判斷的依據(jù)不是基于外觀特征和理化性質(zhì)，而是將肉眼難以辨識(shí)的朱墨交疊區(qū)域的顏色特征進(jìn)行數(shù)字化，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化模式下的朱墨時(shí)序科學(xué)研判。方法 采用RGB、Lab兩種顏色模式方法，將顏色信息轉(zhuǎn)化為具體的數(shù)字，應(yīng)用多元參數(shù)的方法進(jìn)行顏色表征。采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理和方法對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，直接得到朱墨時(shí)序的判定結(jié)論。結(jié)果 通過(guò)黑色簽字筆書(shū)寫(xiě)字跡、打印字跡分別與印泥、印油印文的朱墨時(shí)序?qū)嶒?yàn)表明，只要選定適當(dāng)?shù)念伾Ｊ奖韰?shù)，根據(jù)顯著性差異P值就可以進(jìn)行朱墨時(shí)序的研判。結(jié)論 這種基于顏色數(shù)字化特征的朱墨時(shí)序研判方法，為朱墨時(shí)序的檢驗(yàn)提供新方法，為文件檢驗(yàn)數(shù)字化提供借鑒。

文件檢驗(yàn)； 朱墨時(shí)序； 顏色模式； RGB； Lab

0 引言

目前,朱墨時(shí)序的研究和應(yīng)用基于外觀特征和理化性質(zhì)兩個(gè)方向。外觀特征是交叉點(diǎn)處色料表觀的顏色變化、層次結(jié)構(gòu)等表觀特征。理化性質(zhì)是指溶解性、光學(xué)特性、吸附能力和化學(xué)成分等[1-2]。檢驗(yàn)方法包括：光學(xué)(電子)顯微鏡法、電子探針(EPMA)和能譜(EDAX)法[3]、顯微分光光度法[4]、顯微紅外光學(xué)成像技術(shù)[5]、拉曼光譜陣列掃描成像技術(shù)[6-7]、三維光譜法[8-9]、熒光檢測(cè)法[10]、剝離法、脫色法[11]等。

各類(lèi)不同朱墨交疊中，“墨”和“朱”彼此之間存在著程度不同的交融、覆蓋等相互作用，這些內(nèi)在的作用體現(xiàn)在表觀上就是顏色的差異性，這些極微弱的差異性肉眼難以進(jìn)行辨識(shí)。通過(guò)數(shù)字化提取過(guò)程，將顏色由感官表象轉(zhuǎn)為具體的數(shù)據(jù)。再采用科學(xué)的數(shù)據(jù)處理方法，直接得到研判結(jié)論。

本文采用的是數(shù)字化特征檢驗(yàn)方法。將顏色特征數(shù)據(jù)化，采用多元參數(shù)表征，用數(shù)據(jù)挖掘原理和方法進(jìn)行結(jié)果研判，保證結(jié)論的科學(xué)性，有效地避免檢驗(yàn)者個(gè)體原因?qū)е碌钠睢?/p>

1 基本原理

1.1 Lab和RGB顏色模式

Lab和RGB顏色模式是色度學(xué)的理論體系。Lab顏色模式是國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)制定的與設(shè)備無(wú)關(guān)的顏色模式。Lab顏色由亮度(或亮度分量L)和兩個(gè)色度分量(a和b)構(gòu)成。亮度分量L范圍從0～100，a分量(從綠到紅)和b分量(從藍(lán)到黃)范圍為-120～+120。L值決定了顏色的亮度。而色度分量決定了色彩，a值越大,越接近紅色,b值越大,越接近黃色。

RGB是基于自然界紅、綠、藍(lán)3種基色光的混合原理，將紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)3種光線按照不同數(shù)值進(jìn)行混合產(chǎn)生圖像的顏色。RGB的取值范圍分別都是0～225。當(dāng)取值都是255時(shí)產(chǎn)生純白色，取值都是0時(shí)產(chǎn)生純黑色，按照RGB不同的取值組合就可以得到大約1670萬(wàn)種色彩。

這兩種顏色模式都可以對(duì)顏色進(jìn)行表征，二者之間的區(qū)別在于構(gòu)成不同。Lab模式是由亮度和顏色分量構(gòu)成；紅、綠、藍(lán)3種顏色構(gòu)成RGB模式。由于這兩種顏色模式可以表達(dá)非常豐富的顏色內(nèi)容，日常所見(jiàn)的色彩，尤其是難以分辨的顏色可以應(yīng)用上述兩種顏色模式表征。由于這兩種顏色模式使用數(shù)字形式進(jìn)行表達(dá)，因此肉眼難以辨識(shí)的很接近的顏色，用Lab或RGB模式都能夠有效地進(jìn)行區(qū)分和辨識(shí)。

1.2 數(shù)據(jù)處理方法

由于數(shù)據(jù)復(fù)雜且量大，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理應(yīng)用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行。SPSS軟件是目前國(guó)際學(xué)術(shù)界重要的數(shù)據(jù)處理軟件，SPSS能夠通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘，揭示出不同事物之間的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)彼此間內(nèi)在的規(guī)律[12-13][14-15]。

在進(jìn)行“先朱后墨”，“先墨后朱”的研判中，采用的是統(tǒng)計(jì)學(xué)中的顯著性檢驗(yàn)原理。顯著性差異(P值)是統(tǒng)計(jì)學(xué)上對(duì)數(shù)據(jù)差異性的評(píng)價(jià)，當(dāng)數(shù)據(jù)之間有了顯著性差異，就說(shuō)明參與比對(duì)的數(shù)據(jù)不是來(lái)自同一總體，而是來(lái)自有差異性的兩個(gè)不同總體。統(tǒng)計(jì)學(xué)上差異性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(P值)是，P>0.05差異性不顯著，0.01

由于分析樣本的數(shù)據(jù)是非連續(xù)型的級(jí)數(shù)類(lèi)，根據(jù)樣本數(shù)據(jù)的分布特點(diǎn)，采用非參數(shù)檢驗(yàn)法。根據(jù)檢驗(yàn)樣本差異的兩組樣本之間的關(guān)系，選擇獨(dú)立樣本模式。

2 材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)器材

EPSON office 510掃描儀(精工愛(ài)普生株式會(huì)社，菲律賓)；HP P1106激光打印機(jī)(惠普中國(guó)有限公司，中國(guó))；歐標(biāo)Mate-1印油印臺(tái)(上海辦公伙伴貿(mào)易發(fā)展有限公司，上海)；工字681印泥(上海汽槍廠，上海)；得力思達(dá)6600ES中性筆(得力集團(tuán)有限公司，寧波)；Photoshop軟件(Adobe公司，美國(guó))；SPSS 19軟件(SPSS公司，美國(guó))。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 實(shí)驗(yàn)樣本制作

用上述實(shí)驗(yàn)器材，分別制作印油、印泥和簽字筆字跡，印油、印泥和激光打印字跡形成的不同朱墨時(shí)序的樣本。本實(shí)驗(yàn)首先選擇不同的“墨”與不同的“朱”之間分別形成的樣本，其中，“墨”選擇了12種簽字筆，一種激光打印機(jī)，“朱”分別選擇印泥和印油。文中所體現(xiàn)只是其中的一個(gè)樣本數(shù)據(jù)。這12種簽字筆如表1所示。

表1 簽字筆品牌型號(hào)

2.2.2 樣本掃描

將樣本進(jìn)行掃描，掃描分辨率1 200 dpi，圖像類(lèi)型設(shè)置為24位全彩。掃描中要進(jìn)行覆蓋遮蔽，避免由于光照不均勻在數(shù)據(jù)采集中所帶來(lái)的背景干擾。掃描文件存儲(chǔ)為JPEG格式。

2.2.3 數(shù)據(jù)采集方法

將掃描圖片在Photoshop的“導(dǎo)航器”中設(shè)置為60%，圖像調(diào)整為16位/通道，顏色模式分別設(shè)置為L(zhǎng)ab，RGB模式。采用“吸管工具”進(jìn)行采樣，取樣大小為3×3像素平均。選取朱墨交疊區(qū)域，用上述方法選取任意50～80個(gè)位置分別采集Lab，RGB不同的顏色模式條件下的數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果與討論

3.1 Lab顏色模式數(shù)據(jù)的采集和處理分析

在朱墨交疊區(qū)域隨機(jī)對(duì)50個(gè)位置進(jìn)行Lab數(shù)據(jù)的采集，在朱墨不同的時(shí)序兩個(gè)樣本分別采集50組數(shù)據(jù)，其中1標(biāo)號(hào)的是“先墨后朱”，2標(biāo)號(hào)的是“先朱后墨”(下面實(shí)驗(yàn)標(biāo)號(hào)相同)。應(yīng)用SPSS19對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Mann-Whitney檢驗(yàn)。

3.1.1 黑色書(shū)寫(xiě)字跡與印油印文的朱墨時(shí)序的檢驗(yàn)

Mann-Whitney檢驗(yàn)結(jié)果包括秩表2和檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量表3。表2中L，a，b的秩均值一組大一組小，說(shuō)明朱墨時(shí)序不同的兩組樣本總體可能不同。進(jìn)一步的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量中L、a、b的漸進(jìn)顯著性分別是0.374，0 和0 。其中a和b的漸進(jìn)顯著性均小于0.05，說(shuō)明檢驗(yàn)的兩組不同時(shí)序的數(shù)據(jù)中，a和b的這兩個(gè)色度分量存在著顯著性差異，可以通過(guò)Lab色彩模式中a和b的色度分量數(shù)據(jù)，判定朱墨時(shí)序。而L的P>0.05，沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，朱墨交疊區(qū)域的明度沒(méi)有顯著差異。

表2 秩

表3 Mann-Whitney檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量

3.1.2 黑色書(shū)寫(xiě)字跡與印泥印文的朱墨時(shí)序的檢驗(yàn)

Mann-Whitney檢驗(yàn)結(jié)果包括秩表4和檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量表5，秩均值有差異，說(shuō)明朱墨時(shí)序不同的兩種樣本總體可能不同。進(jìn)一步的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量中L,a這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)組的漸進(jìn)顯著性P<0.05，不同的朱墨時(shí)序中L和a兩項(xiàng)參數(shù)具有顯著性差異，而b參數(shù)沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表4 秩

表5 Mann-Whitney檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量

朱墨時(shí)序所呈現(xiàn)的顏色，是紅色的印文和黑色的字跡彼此疊加交融的效果，影響其外觀顏色的因素有：先后時(shí)序，印文材料和書(shū)寫(xiě)材料的融合性能，文件形成的時(shí)間等。不同時(shí)序條件下所形成的顏色差異性非常小，用肉眼難以對(duì)顏色的微弱差異進(jìn)行分辨。因此，采用數(shù)字化的顏色分析方法，將顏色分解為不同的數(shù)據(jù)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)的計(jì)算結(jié)果，可以直接進(jìn)行朱墨時(shí)序研判。突破了肉眼對(duì)于顏色辨識(shí)的局限性，以及人為因素對(duì)檢驗(yàn)結(jié)論的影響。

黑色書(shū)寫(xiě)字跡和印油印文形成的朱墨文件的Lab顏色模式中，L亮度分量數(shù)據(jù)沒(méi)有差異性，而a和b這兩個(gè)色度分量的數(shù)據(jù)具有明顯差異，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的計(jì)算結(jié)論，可以作為黑色書(shū)寫(xiě)字跡與印油印文朱墨時(shí)序的研判數(shù)據(jù)。而黑色書(shū)寫(xiě)字跡和印泥印文形成的朱墨文件的Lab顏色模式中，作為朱墨時(shí)序判斷的數(shù)據(jù)是L和a。這說(shuō)明黑色書(shū)寫(xiě)字跡和印油、印泥形成的朱墨顏色特征不同。印油形成的不同時(shí)序的朱墨區(qū)域，亮度相同，而色度不同，可以根據(jù)色度數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)序的研判。印泥形成的不同時(shí)序的朱墨區(qū)域亮度和從綠色到紅色區(qū)域的色度都不同，只是從藍(lán)色到黃色部分沒(méi)有差異，可以根據(jù)朱墨交疊部分的亮度L和a(從綠色到藍(lán)色的色度)進(jìn)行朱墨時(shí)序的研判。利用Lab顏色模式，將顏色進(jìn)行數(shù)據(jù)量化，通過(guò)統(tǒng)計(jì)處理方法，直接得朱墨時(shí)序的科學(xué)研判結(jié)論。

3.1.3 激光打印字跡與不同印文的朱墨時(shí)序檢驗(yàn)

激光打印字跡采樣是在朱墨交疊區(qū)域隨機(jī)對(duì)80個(gè)位置進(jìn)行Lab數(shù)據(jù)的采集，在朱墨不同的時(shí)序兩個(gè)樣本分別采集80組數(shù)據(jù)。表6是打印字跡分別與印泥和印油形成的朱墨時(shí)序的Mann-Whitney檢驗(yàn)結(jié)果中漸進(jìn)顯著性數(shù)據(jù)。

表6 Mann-Whitney檢驗(yàn)P值

表6中Lab各組參數(shù)的P值，均小于0.05，這表明激光打印字跡無(wú)論與印泥還是印油形成的朱墨，不同的時(shí)序間具有極顯著的差異性。

3.2 RGB數(shù)據(jù)的采集和處理分析

在朱墨交疊區(qū)域隨機(jī)對(duì)80個(gè)位置進(jìn)行RGB參

數(shù)的采集，在兩種不同的時(shí)序分別采集80組數(shù)據(jù)，其中1標(biāo)號(hào)的是“先墨后朱”，2標(biāo)號(hào)的是“先朱后墨”。應(yīng)用SPSS19對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Mann-Whitney檢驗(yàn)。

3.2.1 黑色書(shū)寫(xiě)字跡與印油印文的朱墨時(shí)序的檢驗(yàn)

Mann-Whitney檢驗(yàn)結(jié)果包括秩表7和檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量表8。秩均值存在差異說(shuō)明二者樣本總體可能不同。進(jìn)一步檢驗(yàn)R，G ,R+G+B，R/R+G+B，G/R+G+B，B/R+G+B的P<0.05，通過(guò)上述各組數(shù)據(jù)的比較，不同的朱墨時(shí)序具有顯著性差異。黑色書(shū)寫(xiě)字跡與印油印文的朱墨時(shí)序，可以通過(guò)R，G,R+B+G，R/R+G+B，G/R+G+B，B/R+G+B這些數(shù)據(jù)進(jìn)行研判。

表7 秩

表8 Mann-Whitney檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量

3.2.2 黑色書(shū)寫(xiě)字跡與印泥印文的朱墨時(shí)序的檢驗(yàn)

檢驗(yàn)結(jié)果包括秩表9和檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量表10。秩均值存在差異，說(shuō)明二者樣本總體可能不同。進(jìn)一步檢驗(yàn)結(jié)果表明所有參數(shù)的P都小于0.05，RGB檢驗(yàn)參數(shù)對(duì)印泥印文與書(shū)寫(xiě)字跡的朱墨時(shí)序檢驗(yàn)是一種很有效的方法。

表9 秩

3.2.3 激光打印字跡與印泥、印油印文的檢驗(yàn)

在激光打印和不同印文朱墨交疊區(qū)域隨機(jī)對(duì)80個(gè)位置進(jìn)行RGB數(shù)據(jù)的采集，在朱墨不同的時(shí)序兩個(gè)樣本分別采集80組數(shù)據(jù)，用SPSS 19進(jìn)行處理。表11是激光打印字跡分別與印泥、印油交疊區(qū)域的RGB參數(shù)P值。

R，G和G/R+B+G，B/R+G+B數(shù)據(jù)的P值均小于0.05，激光打印和印泥印油形成的朱墨時(shí)序，可以采用上述幾類(lèi)參數(shù)進(jìn)行時(shí)序的判斷。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，這種“先朱后墨”或“先墨后朱”的顏色數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)特征具有穩(wěn)定性?；诓煌炷珪r(shí)序交疊區(qū)域顏色的Lab和RGB數(shù)據(jù)，采用Mann-Whitney檢驗(yàn)方法，依據(jù)顯著性差異P值，直接利用統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果對(duì)印油、印泥與書(shū)寫(xiě)字跡、激光打印字跡形成的朱墨時(shí)序進(jìn)行科學(xué)研判。

激光打印字跡形成的朱墨時(shí)序中，相對(duì)RGB顏色模式，其Lab模式的3個(gè)參數(shù)都具有明顯差異性，可以根據(jù)L,a,b的具體數(shù)據(jù)，通過(guò)Mann-Whitney檢驗(yàn)結(jié)論，直接進(jìn)行朱墨時(shí)序的判斷。

黑色字跡與印泥、印油印文形成的朱墨時(shí)序中，采用RGB顏色模式數(shù)據(jù)的分析，針對(duì)不同分析對(duì)象，有的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行加和處理，有的則需要比值處理。所有的數(shù)據(jù)都可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)結(jié)論直接對(duì)分析對(duì)象進(jìn)行研判，也可以根據(jù)印文的材料分別采用Lab顏色模式的L和a數(shù)據(jù)(印泥)，a和b數(shù)據(jù)(印油)進(jìn)行研判。

表10 Mann-Whitney檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量

表11 檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量(P值)

文件檢驗(yàn)的量化、數(shù)字化以及文件檢驗(yàn)方法的科學(xué)研判是一個(gè)不斷探索的過(guò)程。本文針對(duì)朱墨時(shí)序進(jìn)行檢驗(yàn)的依據(jù)是定量分析，研判結(jié)論更為客觀，避免了檢驗(yàn)者個(gè)體主觀因素對(duì)結(jié)論的影響，為文件檢驗(yàn)數(shù)字化進(jìn)程提供了借鑒。

[1] 李彪，馮明帥.朱墨時(shí)序檢驗(yàn)方法綜述[J].廣東公安科技，2012(1)：10-17.

[2] 謝鵬，李彪，羅瓊.朱墨時(shí)序的表現(xiàn)特征及其判定[J].中國(guó)人民公安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2012(2)：16-21.

[3] 楊曉紅，馬子寧，吉曉瑞等.掃描電鏡在打印、復(fù)印文字與印油印文交疊時(shí)序綜合研究[J].電子顯微鏡學(xué)報(bào)，2013(10)：447-451.

[4] 李彪.顯微分光光度計(jì)法判定朱墨時(shí)序的初步研究[J].法庭科學(xué)，2012(1)：103-105.

[5] 黃紅娟,鄭一平，樓壽松.傅里葉顯微紅外成像在朱墨時(shí)序鑒定中的應(yīng)用研究[J].刑事技術(shù)，2010(4)：29-32.

[6] 連園園，李偉，梁魯寧等.拉曼光譜面掃描成像判斷黑色圓珠筆交叉筆畫(huà)書(shū)寫(xiě)先后順序[J].刑事技術(shù)，2009(6)：14-17.

[7] 相樹(shù)珍.共焦顯微拉曼光譜技術(shù)分析判斷朱墨時(shí)序[J].中國(guó)人民公安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2014(3)：5-7.

[8] 暴仁，張淙溪.光譜成像檢驗(yàn)法在朱墨時(shí)序鑒定中的應(yīng)用[J].中國(guó)司法鑒定，2008(5)：36-38.

[9] 王連昭.超景深三維微系統(tǒng)在印章印文檢驗(yàn)中的應(yīng)用[J].江西警察學(xué)院學(xué)報(bào),2012(2):121-123.

[10] 程向偉，張仕龍，褚建新.熒光法判斷激光打印文件朱墨時(shí)序的研究[J].中國(guó)司法鑒定，2012，65(6)：43-45.

[11] 何祖康，李堅(jiān).激光打印文件朱墨時(shí)序適用檢驗(yàn)方法[J].廣西警官高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2013，26(6)：18-20.

[12] 胡桔州，侯木舟，歐陽(yáng)資生.數(shù)據(jù)挖掘的統(tǒng)計(jì)方法及其軟件實(shí)現(xiàn)[J].知識(shí)叢林，2007，233(3)：134-135.

[13] 王光宏，蔣平.數(shù)據(jù)挖掘綜述[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，32(2)：246-252.

[14] 邢莉.統(tǒng)計(jì)分析的新模式- 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)[J].統(tǒng)計(jì)與咨詢(xún)，2006(4)：17-18.

[15] 朱凌云，吳寶明，曹長(zhǎng)修.醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、方法及應(yīng)用[J].生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志，2004，20(3)：559-562.

(責(zé)任編輯 于瑞華)

遼寧省教育廳科學(xué)研究一般項(xiàng)目“基于數(shù)據(jù)挖掘的朱墨時(shí)序研判方法研究”(L2015247)。

衡 磊(1967—)，女，遼寧大連人，碩士,教授。研究方向?yàn)樾淌录夹g(shù)。

D918.92