許士國，王 虹，姜 峰

（1.遼寧省公安廳，沈陽 110032；2.中國刑事警察學(xué)院，文件檢驗(yàn)鑒定公安部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，沈陽110035）

鑒定利用同型號打印機(jī)特別是同臺打印機(jī)進(jìn)行二次添加打印或換頁變造的文件，是文件檢驗(yàn)工作中的難題[1]。本文通過對打印文字柵格特征進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，初步總結(jié)了其穩(wěn)定性和引起特征變化的因素，旨在為二次添加打印和換頁變造文件檢驗(yàn)探索新的思路。

1 光柵圖像處理過程

TrueType Font，簡稱TTF，是曲線輪廓字庫的一種，它采用直線和二次B樣條曲線描述字體的外形輪廓，可以隨意旋轉(zhuǎn)、縮放、變形而不影響輸出質(zhì)量[2-3]。針式、噴墨、激光等常見的打印機(jī)都是采用光柵方式的輸出設(shè)備，這些設(shè)備不能直接將字體的輪廓曲線輸出到承印物上，只能處理點(diǎn)陣位圖格式的文件，即根據(jù)分辨率設(shè)置，將承印物表面分割成若干微小矩形柵格，對應(yīng)點(diǎn)陣位圖像素是“1”或“0”，在每個柵格內(nèi)填墨或不填墨。光柵圖像處理器（raster image processor, RIP）是將文字、圖形、圖像等描述的頁面轉(zhuǎn)換成輸出設(shè)備可以處理的點(diǎn)陣位圖的專門設(shè)備，有硬件RIP和軟件RIP[4-5]，辦公用打印機(jī)通常采用軟件RIP。

中易宋體是Windows操作系統(tǒng)的配置字體，中文名稱為宋體和新宋體，英文名稱為Simsun，是最常見的TTF字體之一。下面，以Lenovo LJ2200打印的300 dpi中易宋體五號“有”字為例，介紹TTF打印生成字符點(diǎn)陣位圖的過程[6-7]。

1）從TTF文件提取“有”字輪廓線（圖1a）。2）根據(jù)設(shè)備的分辨率和字體大小，將字體輪廓映射到設(shè)備柵格空間（圖1b）。

3）填充中心點(diǎn)在字體輪廓內(nèi)（含輪廓線上）的柵格，生成點(diǎn)陣位圖（圖1c）。

4）按點(diǎn)陣位圖填墨，打印成載體上的文字（圖1d）。

2 打印文字柵格特征分析

根據(jù)已采集的打印文字圖像分辨率，繪制相應(yīng)柵格圖，在柵格空間中分析打印文字筆畫點(diǎn)陣特點(diǎn)。

2.1 柵格圖的繪制方法

1）利用Photoshop軟件，新建適當(dāng)大小文件，分辨率設(shè)置為7 200 dpi，調(diào)整縮放比例為100%。

2）新建圖層，利用工具欄中的“單列選框工具”在畫布左側(cè)選擇一列，設(shè)置前景色為綠色，執(zhí)行“編輯”│“描邊”功能，寬度為1像素。

3) 依次向右移動24（7 200 dpi/300 dpi）像素并描邊，繪制出柵格圖的豎線。

4) 新建圖層，利用工具欄中的“單行選框工具”繪制出柵格圖的橫線。

按以上步驟，完成了300 dpi柵格圖的繪制。如果繪制600 dpi柵格圖，只需將選框移動距離調(diào)整為12像素即可。

2.2 柵格特征的種類

用Photoshop軟件的“圖像”│“圖像大小”功能，將三維建模鑒定系統(tǒng)采集的三號宋體300 dpi打印文字圖像的分辨率調(diào)整為7 200 dpi，復(fù)制粘貼到柵格圖中進(jìn)行測量。發(fā)現(xiàn)打印文字有如下三類柵格特征（圖2）：

1）橫筆段厚度特征，即水平筆段所占縱向柵格的多少。宋體字橫筆平直，橫筆段較長，該特征較明顯。

2）豎筆段寬度特征，即垂直筆段所占橫向柵格的多少。宋體字一般有多個豎筆畫寬度[8]，同一豎筆畫，因左右兩邊輪廓線多是曲線而非直線，柵格處理后可能出現(xiàn)同一豎筆畫的上下部分寬度不相等現(xiàn)象。

3）斜筆畫階梯特征。

3 打印文字柵格特征的規(guī)律特點(diǎn)

選用惠普、兄弟、三星、富士施樂、聯(lián)想、佳能、松下、理光、基士得耶等品牌的26臺激光打印機(jī)，安裝不同打印驅(qū)動程序，形成50組打印機(jī)與驅(qū)動程序組合。以常見500個漢字為主要研究對象，設(shè)置不同分辨率或質(zhì)量模式，打印 中易宋體常用字小五號（9磅）、五號（10.5磅）、小四號（12磅）、四號（14磅）、小三號（15磅）、三號（16磅）、小二號（18磅）等樣本共1 000余份。利用三維建模鑒定系統(tǒng)獲取單字高清圖像，通過比對分析，總結(jié)打印文字柵格特征的規(guī)律特點(diǎn)。

3.1 柵格特征具有穩(wěn)定性

同一次打印的文件，同體同號字具有相同的柵格特征；同一臺打印機(jī)，同一臺電腦，在未改變打印相關(guān)軟件的情況下，多次打印，文字柵格特征相同。

3.2 柵格特征具有共同性

不同品牌打印機(jī)、同一品牌不同型號打印機(jī)，打印文字筆畫可能表現(xiàn)出共同特點(diǎn)，以下幾種條件下的打印文字柵格特征共同特點(diǎn)比較集中。

1）在相同操作系統(tǒng)的電腦上安裝相同驅(qū)動程序，使用同一臺打印機(jī)，打印文字往往具有相同的柵格特征。如：將同一臺Lenovo LJ2200打印機(jī)的打印驅(qū)動程序安裝于4臺64位Windows7操作系統(tǒng)電腦上，打印文字柵格特征相同。圖3是300 dpi打印宋體三號“青”字柵格特征比對圖。

2）相同品牌打印機(jī)，安裝同一類打印驅(qū)動程序，打印文字往往具有相同的柵格特征。用同一臺Windows10電腦，連接5臺惠普激光打印機(jī)，自動安裝打印驅(qū)動程序（表1），打印文字具有相同的柵格特征。

表1 5臺惠普激光打印機(jī)及打印驅(qū)動程序Table 1 Five HP laser printers and the relevant print-driver programs

3）不同品牌打印機(jī)，或相同品牌安裝不同打印驅(qū)動程序的打印機(jī)，打印文字也可能具有相同的柵格特征。如表2中的11臺激光打印機(jī)，在各自驅(qū)動程序和軟件環(huán)境下，打印文字具有相同的柵格特征，占50組打印機(jī)與驅(qū)動程序組合的22%。

表2 11臺激光打印機(jī)及軟件Table 2 Eleven laser printers and different software

續(xù)表2

3.3 柵格特征具有多樣性

不同品牌打印機(jī)、同一品牌不同型號打印機(jī)、同一打印機(jī)安裝于不同操作系統(tǒng)的電腦，柵格特征有可能不同，柵格特征的差異與以下因素相關(guān)。

3.3.1 打印分辨率和質(zhì)量模式

打印分辨率是每英寸墨點(diǎn)的數(shù)目（dot per inch），用dpi表示。激光打印機(jī)打印分辨率通常有300、600、1 200 dpi，分辨率越高，筆畫邊緣越平滑。有的激光打印機(jī)用默認(rèn)或標(biāo)準(zhǔn)模式，有的是草稿/較好/最佳等模式，默認(rèn)、標(biāo)準(zhǔn)、較好模式，通常是600 dpi。在不同的打印分辨率和質(zhì)量模式下打印同一文檔，由于柵格大小不同，柵格特征差異明顯，如圖4是同一臺打印機(jī)設(shè)置不同打印分辨率打印的宋體三號字“五”。

有的打印機(jī)（如：Brother、Lenovo的部分機(jī)型）具有HQ1200（高質(zhì)量1200）模式，這是一種插值方式，并非真正的1 200 dpi，輸出時需要將1 200 dpi柵格圖形轉(zhuǎn)換成600 dpi。值得注意的是，HQ1200打印模式下，由于轉(zhuǎn)換時的舍入處理，相同文字的某個筆畫，可能出現(xiàn)兩種柵格形狀。圖5是位于1 200 dpi柵格內(nèi)的兩個相同的形狀（圖5a），轉(zhuǎn)換到600 dpi柵格內(nèi)，由于相位的不同，具有偶數(shù)個1 200 dpi柵格的形狀，可能形成上、下（或左、右）剛好填充整個柵格的情況，也可能形成上、下（或左、右）各占半個柵格的情況（圖5b）。占半個柵格的形狀，需要調(diào)整邊緣到柵格線上(圖5c)，從而形成兩個不同的形狀 (圖5d)。

利用Lenovo LJ2200，設(shè)置HQ1200模式打印的宋體三號字“田”，部分橫筆段有兩種厚度，部分豎筆段呈現(xiàn)兩種寬度，如圖6。

3.3.2 驅(qū)動程序和打印機(jī)語言

打印機(jī)驅(qū)動程序是操作系統(tǒng)和打印機(jī)之間的紐帶，Windows操作系統(tǒng)下的打印機(jī)驅(qū)動程序管理應(yīng)用程序的所有打印輸出[9]。打印機(jī)語言是控制打印機(jī)工作的命令，它告訴打印機(jī)如何處理接收到的打印數(shù)據(jù)。不同的打印驅(qū)動程序，不同的打印語言，打印文字往往具有不同的柵格特征。用同一臺Brother MFC-7880DN打印機(jī)連接同一臺電腦（Windows10x64），分別安裝不同的打印驅(qū)動程序（表3），打印文字的柵格特征存在差異（圖7）。

表3 同一臺打印機(jī)的不同打印驅(qū)動程序Table 3 Three different print-driver programs for the same printer

3.3.3 字體和字體版本

電腦操作系統(tǒng)中安裝的Simsun3.x版本和Simsun5.x版本是兩個字庫，一些文字形態(tài)、結(jié)構(gòu)上存在差別[10]。Simsun5.03版本和Simsun5.1x版本在文字形態(tài)、結(jié)構(gòu)上無明顯差別，但在個別文字的筆畫形狀上存在微小差異。如：在Simsun5.15、Simsun5.16中，“民”“武”“越”字戈勾筆右下部有一個小疵點(diǎn)（圖8a），在Simsun 5.03版本中沒有疵點(diǎn)（圖8b）。

4 打印文字柵格特征的應(yīng)用

案例：2019年2月，某經(jīng)偵大隊送檢“股東決議”1份共2頁，要求鑒定2頁檢材是否是一次打印形成的。檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：檢材第2頁只有“全體股東親筆簽字或加蓋公章：”“北京××××××科技有限公司”“王××（簽字）”“年月日”宋體小四號打印文字，無正文內(nèi)容。第1頁為一整頁文字，大部分為宋體小四號文字，重復(fù)出現(xiàn)的相同打印文字柵格特征反映一致。經(jīng)用600 dpi柵格圖進(jìn)行測量，檢材第1頁與第2頁上的文字在橫筆段厚度特征上存在明顯差異。如：第1頁上的“有限”二字橫筆段厚度一致，均為2柵格（圖9a）；而第2頁上的“有”字第2、3橫筆段，“限”字“阝”旁橫筆段和“艮”旁第3橫筆段較厚，為3柵格，其他橫筆段為2柵格（圖9b）。

同一次打印文字柵格特征具有穩(wěn)定性，不同的打印驅(qū)動程序和打印機(jī)語言、不同的打印分辨率、不同的字體版本等因素可能造成柵格特征規(guī)律不同。同一次打印，普通使用者一般無法對同一文檔的不同文字，按上述條件進(jìn)行分別設(shè)置[11]。檢材第1頁與第2頁文字柵格特征的差異，反映出是不同機(jī)具，或是同一機(jī)具、不同軟件環(huán)境打印輸出所致。因此，出具了“檢材第1頁與第2頁文字不是同一次打印形成”的鑒定意見，為案件偵辦和訴訟提供了證據(jù)。

5 討論

柵格特征是打印文字筆畫的細(xì)微特征，是字符點(diǎn)陣位圖數(shù)字化特征的形象化反映。但在打印過程的顯影、轉(zhuǎn)印、定影環(huán)節(jié)中，墨粉顆粒數(shù)量和到達(dá)紙面的位置會有誤差，不可能完全反映出點(diǎn)陣位圖的原貌。在300 dpi打印文字中各類柵格特征明顯，在600 dpi以上打印文件中，斜筆畫階梯特征不明顯。檢驗(yàn)中可優(yōu)先選擇橫筆段厚度特征和豎筆段寬度特征，并注意在重復(fù)出現(xiàn)的字中選取穩(wěn)定的特征。

6 結(jié)論

柵格特征在同一次打印的文件中具有穩(wěn)定性，在不同硬件和軟件環(huán)境下可能發(fā)生改變，可以為換頁文件和二次添加打印文件檢驗(yàn)提供新的思路。