余港豪 徐諍 胡開(kāi)遠(yuǎn) 楊志超

摘 要 高光譜成像技術(shù)是一種新興的顯現(xiàn)消褪字跡的方法。其通過(guò)使用高光譜成像光譜儀進(jìn)行掃描的方法來(lái)獲取消褪樣本的高光譜數(shù)據(jù)，并通過(guò)使用獲取特定波長(zhǎng)下的高光譜圖像，對(duì)獲取的高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行算法的處理等方法，來(lái)獲得較為清晰的顯現(xiàn)圖像，從而達(dá)到高效、無(wú)損地顯現(xiàn)消褪字跡的目的。

關(guān)鍵詞 高光譜成像技術(shù) 消褪字跡 顯現(xiàn)

基金項(xiàng)目： 浙江省新苗人才計(jì)劃資助項(xiàng)目：《高光譜成像光譜儀用于顯現(xiàn)消褪筆字跡的方法研究》（項(xiàng)目編號(hào)：2017R432007）。

作者簡(jiǎn)介：余港豪，浙江警察學(xué)院本科生；徐諍、胡開(kāi)遠(yuǎn)，浙江警察學(xué)院；楊志超，浙江警察學(xué)院，講師，研究方向：光譜分析。

中圖分類號(hào)：D918.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.19387/j.cnki.1009-0592.2019.01.050

近年來(lái)，高光譜成像技術(shù)在各種領(lǐng)域得到了大量的關(guān)注，在國(guó)際上，高光譜成像技術(shù)在刑事技術(shù)領(lǐng)域中已經(jīng)有了較為深入的研究 ，在我國(guó)利用光譜信息來(lái)進(jìn)行物證分析的工作也逐漸開(kāi)展起來(lái)，并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)高光譜成像技術(shù)表出了可以單獨(dú)對(duì)刑事物證進(jìn)行快速、無(wú)損并且準(zhǔn)確的分析的優(yōu)點(diǎn) 。

本文在利用可擦筆進(jìn)行違法犯罪活動(dòng)逐漸增多的背景下，使用高光譜成像技術(shù)探究其在顯現(xiàn)消褪字跡方面的應(yīng)用，旨在為顯現(xiàn)此類消褪文件的顯現(xiàn)提供一種更為快捷、有效的方法。

一、高光譜圖像技術(shù)

（一）高光譜成像技術(shù)概述

高光譜成像技術(shù)隨著近30年來(lái)的不停發(fā)展，已經(jīng)在地球物理環(huán)境監(jiān)測(cè)中占據(jù)了不可取代的地位。高光譜成像光譜儀能夠以非接觸的方式，在上百個(gè)連續(xù)的光譜波段上對(duì)被測(cè)客體進(jìn)行成像，并將圖像與光譜數(shù)據(jù)譜合二為一，填補(bǔ)了科學(xué)領(lǐng)域成像兼顧光譜的空白。

（二）高光譜成像技術(shù)特點(diǎn)

1.圖譜合一、多維表達(dá)。高光譜數(shù)據(jù)不僅擁有普通二維圖像，還有光譜信息，可以認(rèn)為得到的是三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的光譜數(shù)據(jù)立方體?？臻g圖像可以清楚得向我們表示出地表的平面空間特征，而光譜維還可以在每一個(gè)像素點(diǎn)上表達(dá)光譜曲線特征。

2.數(shù)據(jù)量大、隱含特征豐富。高光譜數(shù)據(jù)往往量大而豐富，通過(guò)使用深度處理圖像和光譜數(shù)據(jù)分析技術(shù)，從高光譜圖像、光譜這兩個(gè)不同的方面對(duì)高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以獲得大量的未表露特征。因此，發(fā)展有效而實(shí)用的特征提取算法、建立對(duì)典型物體有效的光譜識(shí)別特征是高光譜成像技術(shù)在信息處理的重要方面。

3.精細(xì)光譜特征表達(dá)。高光譜成像技術(shù)有著光譜維提供了被測(cè)物體單元的精細(xì)的光譜特征的優(yōu)點(diǎn)。在以納米為單位的區(qū)間內(nèi)，往往存在著傳統(tǒng)多光譜技術(shù)無(wú)法獲取的光譜特征，而高光譜成像技術(shù)卻可以實(shí)現(xiàn)。因此，通過(guò)提取精細(xì)的光譜特征，并對(duì)目標(biāo)物的局部特征上加以區(qū)別，再通過(guò)反演參數(shù)等手段，可以有效地提高高光譜成像技術(shù)的定量化質(zhì)量。

二、文件的消褪

（一）文件消褪的意義

通過(guò)各種手段消褪文件中的某些關(guān)鍵部分從而達(dá)到篡改的目的是一些詐騙案件中常用的手段，而消褪筆在此類活動(dòng)上便具有很強(qiáng)的便利性與隱蔽性。例如在2017年1月4日，山東省青島市即墨區(qū)移風(fēng)店鎮(zhèn)坊莊村就發(fā)生了利用可擦筆更改賬目的方式進(jìn)行收糧詐騙的案件 。

（二） 消褪的方法

1.可擦簽字筆。可擦簽字筆的擦除原理可分為兩類：

一是可擦簽字筆在墨水中運(yùn)用了微球膠囊技術(shù)，使用特殊材料包裹特種油墨，特殊材料的粒度大于紙張纖維的縫隙，因此書寫時(shí)油墨不會(huì)滲入紙張的縫隙內(nèi)而在紙張的表面形成字跡，使用筆尾的橡膠或普通橡皮易被擦除。

二是可擦簽字筆在墨水中運(yùn)用了Metamocolor技術(shù)，墨水會(huì)在膠粒擦拭時(shí)因?yàn)檫_(dá)到65℃或以上，從而發(fā)生物理變化，變得透明，達(dá)消褪的效果 。

2.自動(dòng)消褪的練字筆。自動(dòng)褪色墨水是由NaClO溶液與正常墨水約按一定比例混合而成，墨水中的顯色劑成分極易被氧化。當(dāng)墨水在空氣中長(zhǎng)時(shí)間暴露，NaClO便會(huì)在空氣中與H2O、 CO2產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成的HClO具有強(qiáng)氧化性，從而達(dá)到消褪的結(jié)果。

三、文件的顯現(xiàn)

（一）傳統(tǒng)顯現(xiàn)法

1.熒光照相。由于將消褪文件放置于紫外線或單色光下進(jìn)行照射，可以使被消褪的文字發(fā)出與其背景不同顏色或強(qiáng)度的熒光，從而使被消褪的文字顯現(xiàn)。但在實(shí)際情況下，因?yàn)楸幌实娜玖?、消褪試劑、消褪程度及消褪時(shí)間的差異，熒光照相往往需要不同強(qiáng)度的激發(fā)光源反復(fù)照射才能達(dá)到較好的顯現(xiàn)效果。

2.光學(xué)儀器分析。利用電子顯微鏡將被消褪的文件放大幾十萬(wàn)倍甚至幾百萬(wàn)倍以上，在微觀角度分析消褪劑成份與被消褪文字筆畫的成份及其分布情況，從而判斷被消褪的文字。但在實(shí)際操作中此方法需要大量的時(shí)間與一定的經(jīng)驗(yàn)，無(wú)法快速且大量的對(duì)被消褪文件進(jìn)行分析。

3.化學(xué)試劑顯現(xiàn)。對(duì)于用藍(lán)墨水書寫的被消褪文件，因?yàn)橥ǔ：蠪e2+、fe3+離子，所以可采用某些化學(xué)試劑使其顯出一定顏色，從而將消褪的文字顯現(xiàn)出來(lái)。但在現(xiàn)實(shí)情況中由于試用范圍窄，應(yīng)用性不強(qiáng)。

（二）高光譜成像技術(shù)顯現(xiàn)法

1.高光譜數(shù)據(jù)的獲取。高光譜成像技術(shù)顯現(xiàn)法只需要將待顯現(xiàn)的文件放置于高光譜成像光譜儀下進(jìn)行掃描，就可以在對(duì)文件零破壞的情況下獲取高光譜數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)高光譜數(shù)據(jù)的特征提取和選擇，并進(jìn)行分類處理，便可以在檢驗(yàn)物質(zhì)的區(qū)分、識(shí)別和提取上提供一種更加高效的方法和有力的依據(jù)。具體操作如下：

（1）開(kāi)啟高光譜成像光譜儀，進(jìn)行白校準(zhǔn)與暗校準(zhǔn)。

（2）將樣本放置于掃描臺(tái)上進(jìn)行預(yù)先掃描，通過(guò)掃描結(jié)果調(diào)整馬達(dá)轉(zhuǎn)速等參數(shù)。

（3）根據(jù)設(shè)定好的參數(shù)進(jìn)行正式掃描，保存獲得的高光譜數(shù)據(jù)。

（4）使用ENVI軟件對(duì)獲得的高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測(cè)，保存較為清晰的影像圖片。

2.高光譜數(shù)據(jù)的分析。在現(xiàn)實(shí)中對(duì)于以可擦簽字筆為代表的消褪樣本，其獲取的高光譜數(shù)據(jù)在特定波長(zhǎng)下的高光譜圖像顯現(xiàn)效果較為良好，字跡的筆畫較為明顯，能顯現(xiàn)出大部分原書寫字跡，基本達(dá)到了顯現(xiàn)的目的。然而對(duì)于以自動(dòng)消褪筆為代表的消褪樣本，其獲取的高光譜數(shù)據(jù)在特定波長(zhǎng)下的高光譜圖像顯現(xiàn)效果不佳，字跡的筆畫較為破碎，基本不能顯現(xiàn)出原書寫字跡，沒(méi)有達(dá)到顯現(xiàn)的目的。因此，根據(jù)高光譜數(shù)據(jù)蘊(yùn)含信息量龐大的特點(diǎn)，在現(xiàn)實(shí)中常常采用獨(dú)立成分分析（Independent Component Analysis，ICA）等算法對(duì)高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，從而達(dá)到更加優(yōu)良的顯現(xiàn)效果。

3.消褪字跡的顯現(xiàn)。通過(guò)對(duì)高光譜數(shù)據(jù)的獨(dú)立成分分析，以可擦簽字筆為代表的消褪樣本在顯現(xiàn)效果上得到了進(jìn)一步的提高，字跡的筆畫更加突出，顯現(xiàn)效果更加優(yōu)秀，完全達(dá)到了顯現(xiàn)的目的。而以自動(dòng)消褪筆為代表的消褪樣本在顯現(xiàn)效果上更是得到了大幅度的提高，原先較為破碎的筆畫明顯減少，完整顯現(xiàn)的筆畫明顯增加，顯現(xiàn)效果較為良好，基本達(dá)到了顯現(xiàn)的目的。

四、結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)顯現(xiàn)法在對(duì)消褪字跡進(jìn)行顯現(xiàn)時(shí)，存在著或是效率低下，或是對(duì)原文件有損害等缺點(diǎn)。再加之國(guó)內(nèi)在物證處理方面，特別是消褪字跡顯現(xiàn)多停留在紫外光譜成像技術(shù)領(lǐng)域，其存在著獲取光譜信息少，泛用性不高的特點(diǎn) 。

相比之下高光譜成像技術(shù)在保持了較強(qiáng)的泛用性的基礎(chǔ)上，有著獲取大量的光譜信息，快速、無(wú)損的得出結(jié)果的優(yōu)勢(shì)。并且基于高光譜成像技術(shù)，在面對(duì)較為復(fù)雜的客體時(shí)，還可以通過(guò)使用各種算法對(duì)獲取的高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，達(dá)到篩選出需要的信息，進(jìn)一步提升物證檢驗(yàn)效果的目的。

注釋：

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