CN105403570A - 一种基于光密度参数的文件制成时间鉴定方法 - Google Patents

一种基于光密度参数的文件制成时间鉴定方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于光密度参数的文件制成时间鉴定方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将待鉴定文件以及至少两件不同的已知时间的文件数码化为RGB图像，2)将RGB图像从灰度数值转换为光密度参数，3)选取RGB图像目标区域，计算并统计设定范围的光密度参数；4)以最早已知时间文件的日期作为第一天，并以此为基准，推算其它已知时间文件日期对应的天数；5)以已知时间文件对应的天数为横坐标，以已知时间文件的光密度参数统计值为纵坐标生成标准曲线；6)将待鉴定文件RGB图像的光密度统计数值在步骤5)生成的标准曲线上回归，获得应对的天数，再根据最早已知时间文件日期推算待鉴定文件目标区域的制成时间。本发明的方法对待测样品无损，准确性高，设备简单。

Description

一种基于光密度参数的文件制成时间鉴定方法
技术领域
本发明属于文件检验领域，具体涉及一种光密度参数的书写字迹、打印字迹和印章印迹的文件制成时间辨识方法。
背景技术
随着诉讼法和审判制度的不断完善，在审判中对于证据的要求越来越高，文件制成时间的鉴定，一直是国内外法庭科学技术领域最具争议和挑战的疑难问题，也是文件司法鉴定亟需研究解决的关键技术问题。
针对文件制成时间问题，广大文检、理化及其它相关专业人员通过多年努力，研究出多种方法，目前，对书写字迹、打印字迹、印章印迹等文件制成时间的检验主要有：溶剂提取法、挥发性成分测定法、离子扩散法、热分析法、薄层色谱扫描法等。然而，这些方法也存在自身缺陷，或是有损检材和样本原件、不可恢复，或是要求检材条件苛刻，难以满足要求，或是设备庞大，操作复杂，难以推广使用等。
光密度是光学测量中的基本概念，在形态学实验结果中，表达反应强度或物质含量的测量参数。当光线通过某一物质时，被吸收光线的多少与该化学物质的含量呈正比。虽然光密度的概念在现有技术中已经存在，也应用于多个领域，但是并没有在文件制成时间鉴定中有所应用，也未在相关领域中存在报道。
基于这样的背景，本发明开拓性的开发出了一种简单实用、有效的光密度参数的书写字迹、打印字迹和印章印迹的文件制成时间辨识方法，解决微区领域文件制成时间快速无损辨识问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供了一种文件制成时间鉴定方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将待鉴定文件以及至少两件不同已知时间的文件数码化为RGB图像，
2)将待鉴定文件和已知时间文件的RGB图像目标区域从灰度数值转换为光密度参数，
3)选取步骤2)所得RGB图像目标区域，计算目标区域的光密度参数；
4)以最早已知时间文件的日期作为第一天，并以此为基准，推算其他已知时间文件日期对应的天数；
5)以已知时间文件对应的天数为横坐标，以已知时间文件的光密度参数为纵坐标生成标准曲线；
6)将待鉴定文件RGB图像的光密度参数在步骤5)生成的标准曲线上回归，获得对应的天数，再根据最早已知时间文件日期推算待鉴定文件目标区域的制成时间。
进一步地，文件的种类选自书写区域、打印区域或印章印迹区域，且待鉴定文件目标区域和已知时间文件目标区域的种类相同。
进一步地，步骤1)中代码化的RGB文件中待检测部分的图像像素大小至少为1200dpi。
进一步地，步骤1)中已知时间的文件数量至少为3件，优选至少为4件、至少为5件、至少为6件、至少为7件、至少为8件、至少为9件、至少为10件。
进一步地，步骤3)是选取RGB图像中目标区域的多个检测点，并对选取的检测点进行光密度参数分析，优选地，所述的多个检测点覆盖整个目标区域。
进一步地，对选取的检测点进行光密度参数统计分析。
进一步地，除了生成标准曲线的已知时间文件外，还包括以两件已知时间文件光密度参数值对步骤5)的标准曲线进行验证的步骤。
本发明的一个具体实施方案为，本发明方法以辨识一份文件上书写字迹，打印字迹和印章印迹制成时间为例，该方法包括以下步骤：
(a)任选地，检材和样本书写字迹清楚，墨色均匀的确定：7份样本分别来自规范机构提供的书写字迹和/或打印字迹和/或印章印迹，并且具有准确的字迹印迹制成时间。本例检材2份，样本7份，为排除人为老化或污染因素对检测的影响，选用便携式手持放大镜、SZX7奥林巴斯体式显微镜、SYW-600A视频荧光文检仪等递进系列观察方法，对上述文件上签名书写字迹，确定字迹清楚，墨色均匀，符合检验条件；
(b)任选地，检材和样本书写色泽相近的确定：为正确使用光密度模型，采用分析软件对样品色泽进行分析，确定检材和样本书写色泽相近；
(c)样本书写字迹形成获取及确定：所述的来自于未知检材的2份检测样本作为预测集；采用正规和准确样本书写字迹数据中的一部分作为训练集样本，所述样本1，样本3，样本5和样本7作为训练集样本；将上述数据中的另一部分作为验证集样本，所述样本2，样本4，样本6作为验证集样本；
(d)检材和样本书写字迹或打印字迹或印章印迹的RGB图像采集：关闭相机的自动白平衡功能，采用微距模式，采用EPSON-V330扫描仪专业模式，获取检材和样本书写字迹的RGB图像；
(e)RGB图像规范转化：采用分析软件(Image-ProPlus)对目标区域进行分析：在软件子菜单下测量项下出现的强度窗口；然后，新建按钮，新建一个转化子集，在点击系统下标准光密度，完成检材和样本的RGB图像从灰度数值转换为光密度参数；
(f)数据处理与建模计算：选取图像目标区域，采用吸管工具准确选中检材和样本目标区域的书写字迹或打印字迹或印章印迹，并给予确认；所述样本1，样本3，样本5和样本7作为训练集样本，建立线性模型；对所述样本2，样本4，样本6实现验证，建立线性模型。
(g)字迹制成时间测定：根据建模距离特征及光密度参数，分析检材和样本的书写字迹制成时间差异。
有益效果
本发明提供的方法通过光密度参数确定文件字迹制成时间，建立了线性关系表达公式，实现准确的检测文件制成时间快速辨识方法，操作简便，结果准确可靠，不损坏原件，可重复检测，其结论可以用于法庭科学的鉴定。
附图说明
图1为实施例1样品生成的标准曲线图。
图2为实施例2样品生成的标准曲线图。
图3为实施例3样品生成的标准曲线图。
图4为检测样品示意图，其包括书写字迹，打印字迹和印章印迹。
图5为检测书写字迹样品检测光密度参数时选取多个检测点示意图。
图6为检测打印字迹样品检测光密度参数时选取多个检测点示意图。
图7为检测印章印迹样品检测光密度参数时选取多个检测点示意图。
具体实施方式
本发明提供的辨识文件字迹印迹制成时间的方法，可以应用于各种不同样本的字迹印迹制成时间的分析。将以某商品房买卖合同为例，举例说明本发明提供的文件字迹印迹制成时间的定性分析方法。
应该理解，下述优选实施方式只是对本发明进行的例证性说明，并不会限制本发明。
实施例1书写字迹制成时间鉴定方法
1仪器和拍照条件
选用便携式手持放大镜、SZX7奥林巴斯体式显微镜、SYW-600A视频荧光文检仪。采用EPSON-V330扫描仪专业模式，文稿类型为反射；图像类型为24位全彩；分辨率为1200dpi，获取检材和样本的RGB图像。为了减少误差，扫描仪需要预热15分钟。采用日本佳能600D照相机(配有1800万有效像素、CMOS传感器系统等)中的微距拍照模式，获取检材和样本的RGB图像。
2数据处理及软件
本实施例采用分析软件对检材和样本的RGB图像进行预处理和计算。采用MATLAB软件工具(美国Mathwork公司)计算。
步骤(1)：检材和样本书写字迹清楚，墨色均匀的确定
采用日本佳能600D照相机，采用EPSON-V330扫描仪，采集全部检材和样本的书写字迹的数据如图1所示。各检材和样本的书写字迹图，选用便携式手持放大镜、SZX7奥林巴斯体式显微镜、SYW-600A视频荧光文检仪等系列观察方法，结果是书写字迹，均为字迹清楚，墨色均匀，可供检验。
步骤(2)：RGB图像规范转化
物体对光的吸收程度与其浓度的关系符合朗伯-比尔(Lamber-Beer)定律。对图像而言应表示为:
A(x，y)＝Log[Iin(x，y)/Iout(x，y)]＝Log[Lin(x，y)/Lout(x，y)]
＝K(x，y)C(x，y)b(x，y)
L为灰度(x,y)，显微图像中测量像素点的空间位置；A:光密度；Iin:入射光强度；Iout:出射光强度；K:吸光系数；C:被测物浓度；；b:被测物厚度。
将图像传感器和图像采集卡作特殊设计，将Lamber-Beer定律中的对数计算由传感器和采集卡共同完成，使图像灰度与光强度之间呈准确的对数关系。这样灰度L与光强度I之间的关系为L＝CLog(Ⅰ),Lamber-Beer定律就成了简便的代数运算:
A(x，y)＝Log[Iin(x，y)/Iout(x，y)]＝LogIin(x，y)-LogIout(x，y)
＝C[Lin(x，y)-Lout(x，y)]，C为转换系数
采用分析软件：1.点击软件子菜单下测量项下出现的强度窗口；2.点击强度窗口里的新建按钮，新建一个转化子集，在点击系统下标准光密度，完成检材和样本的RGB图像从灰度数值转换为光密度参数单位。
步骤(3)：检材和样本书写字迹确认
所述软件编码程序将在count/size窗口里选中manual，并点selectcolor调出segmentation窗口。窗口里有两个表单，一个是colorcubebased，另一个是histogrambased。采用colorcubebased中的吸管就选择测量的检材和样本书写字迹区域并指认为绿色。
步骤(4)：设定范围的光密度参数计算
所述软件编码程序将在选好绿色颜色范围，点close关闭segmentation窗口，回到count/size窗口，点measure的selectmeasurement，选中IOD，再回到count/size窗口中点count计数，从而获得各样本的光密度参数(参见表1)。
为建立良好的模型，采用正规和准确样本书写字迹数据中的一部分作为训练集样本，所述样本1，样本3，样本5和样本7作为训练集样本；将上述数据中的另一部分作为验证集样本，所述样本2，样本4，样本6作为验证集样本；所述计算光密度参数，由上述实验结果看见，在建模下，随着训练集样本书写字迹时间变化，光密度参数不断增加，同样验证集样本也得到同样的结论。
此外，所述样本1，样本3，样本5和样本7作为训练集样本，建立线性模型，如图1所示。把样本1中2010年5月11日书写字迹命名为第一天，以此类推：线性方程的关系表达公式为y＝1.3376x+1456.4(R2＝1)，相关性良好。以样本2,样本4和样本6以光密度数值进行回归并计算日期，从结果可知本发明能够良好预测对所述样本2，样本4，样本6中书写字迹的制成时间。
步骤(5)：书写字迹制成时间的测定
根据样本训练集和验证集模型的建立，以及检材预测集光密度参数，分析检材和样本书写字迹制成时间差异，确定检材书写字迹制成的时间，以实现快速有效的辨识。对待检测书写类文件1和2进行检测后进行回归和计算，所得时间与标注时间基本一致，证明该文件的书写字迹确为2010年5月20日左右制成的。
综上，实现稳健准确的样本书写字迹制成时间快速辨识，本发明提供的方法可用于书写字迹制成时间快速有效的辨识。表1为本发明实施例1中检材和样本的字迹制成时间光密度参数
检材 标注日期 光密度参数
待检测书写类文件1 2010年5月20日 1468.17
待检测书写类文件2 2010年5月20日 1469.05
已知时间书写类文件
样本1：书写字迹 2010年5月11日 1456.29
样本2：书写字迹 2010年6月4日 1489.31
样本3：书写字迹 2010年7月9日 1535.53
样本4：书写字迹 2010年9月25日 1639.27
样本5：书写字迹 2010年10月29日 1684.49
样本6：书写字迹 2010年11月2日 1689.81
样本7：书写字迹 2010年12月6日 1736.33
实施例2打印字迹制成时间鉴定方法
1仪器和拍照条件
采用EPSON-V330扫描仪专业模式，文稿类型为反射；图像类型为24位全彩；分辨率为1200dpi，获取检材和样本的RGB图像。为了减少误差，扫描仪需要预热15分钟。
采用日本佳能600D照相机(配有1800万有效像素、CMOS传感器系统等)中的微距拍照模式，获取检材和样本的RGB图像。
2数据处理及软件
本实施例采用分析软件，对检材的RGB图像进行预处理和计算。采用MATLAB软件工具(美国Mathwork公司)计算。
步骤(1)：检材打印字迹清楚的确定
采用日本佳能600D照相机，采用EPSON-V330扫描仪采集全部检材的打印字迹的数据。结果是打印字迹，均为字迹清楚，可供检验。
步骤(2)：RGB图像规范转化
物体对光的吸收程度与其浓度的关系符合朗伯-比尔(Lamber-Beer)定律。对图像而言应表示为:
A(x，y)＝Log[Iin(x，y)/Iout(x，y)]＝Log[Lin(x，y)/Lout(x，y)]
＝K(x，y)C(x，y)b(x，y)
L为灰度(x,y)，显微图像中测量像素点的空间位置；A:光密度；Iin:入射光强度；Iout:出射光强度；K:吸光系数；C:被测物浓度；；b:被测物厚度。
将图像传感器和图像采集卡作特殊设计，将Lamber-Beer定律中的对数计算由传感器和采集卡共同完成，使图像灰度与光强度之间呈准确的对数关系。这样灰度L与光强度I之间的关系为L＝CLog(Ⅰ),Lamber-Beer定律就成了简便的代数运算:
A(x，y)＝Log[Iin(x，y)/Iout(x，y)]＝LogIin(x，y)-LogIout(x，y)
＝C[Lin(x，y)-Lout(x，y)]，C为转换系数
采用分析软件：1.点击软件子菜单下测量项下出现的强度窗口；2.点击强度窗口里的新建按钮，新建一个转化子集，在点击系统下标准光密度，完成检材的RGB图像从灰度数值转换为光密度参数。
步骤(3)：检材打印字迹确认
所述软件编码程序将在count/size窗口里选中manual，并点selectcolor调出segmentation窗口。窗口里有两个表单，一个是colorcubebased，另一个是histogrambased。采用colorcubebased中的吸管就选择测量的检材打印字迹区域并指认为绿色。
步骤(4)：设定范围的光密度参数计算
所述软件编码程序将在选好绿色颜色范围，点close关闭segmentation窗口，回到count/size窗口，点measure的selectmeasurement，选中IOD，再回到count/size窗口中点count计数，从而获得各样本的光密度参数(参见表2)。
为建立良好的模型，采用正规和准确样本打印字迹数据中的一部分作为训练集样本，所述样本1，样本3，样本5和样本7作为训练集样本；将上述数据中的另一部分作为验证集样本，所述样本2，样本4，样本6作为验证集样本；所述计算光密度参数，由上述实验结果看见，在建模下，随着训练集样本打印字迹时间变化，光密度参数不断增加，同样验证集样本也得到同样的结论。
此外，所述样本1，样本3，样本5和样本7作为训练集样本，建立线性模型，如图2所示。把样本1中2010年10月30日打印字迹命名为第一天，以此类推：线性方程的关系表达公式为y＝0.5192x+328.87(R2＝1)，相关性良好。以样本2,样本4和样本6以光密度数值进行回归并计算日期，从结果可知同样本发明能够良好预测对所述样本2，样本4，样本6中打印字迹的制成时间能够良好预测。
由上述实验结果看见，对检材第1、2、3页上的打印字迹分别进行检测分析。所述计算光密度参数分别为520.93，497.39和328.96，通过回归和计算可知，检材的第1页、第2页、第3页上的打印字迹制成时间不一致，不是相同时间段打印制成的。由此实现稳健准确的样本打印字迹时间快速辨识，本发明提供的方法可用于样本打印字迹制成间快速有效的辨识。
表2为本发明实施例2中检材和样本的打印字迹制成时间光密度参数
检材 标注日期 光密度参数
检材第1页：打印字迹 2010年10月31日 520.93
检材第2页：打印字迹 2010年10月31日 497.39
检材第3页：打印字迹 2010年10月31日 328.96
样本
样本1 2010年10月30日 328.96
样本2 2010年12月21日 355.82
样本3 2010年12月31日 360.87
样本4 2011年3月8日 395.03
样本5 2011年9月5日 490.25
样本6 2011年9月18日 498.32
样本7 2011年11月2日 519.63
实施例3印章印迹制成时间鉴定方法
1仪器和拍照条件
选用便携式手持放大镜、SZX7奥林巴斯体式显微镜、SYW-600A视频荧光文检仪。采用EPSON-V330扫描仪专业模式，文稿类型为反射；图像类型为24位全彩；分辨率为1200dpi，获取检材和样本的RGB图像。为了减少误差，扫描仪需要预热15分钟。采用日本佳能600D照相机(配有1800万有效像素、CMOS传感器系统等)中的微距拍照模式，获取检材和样本的RGB图像。
2数据处理及软件
本实施例采用分析软件对检材和样本的RGB图像进行预处理和计算。采用MATLAB软件工具(美国Mathwork公司)计算。
步骤(1)：检材和样本印章印迹清楚的确定
采用日本佳能600D照相机，采用EPSON-V330扫描仪，采集全部检材和样本的印章印迹的数据如图1所示。各检材和样本的印章印迹图，选用便携式手持放大镜、SZX7奥林巴斯体式显微镜、SYW-600A视频荧光文检仪等系列观察方法，结果是均为印章印迹清楚，可供检验。
步骤(2)：RGB图像规范转化
物体对光的吸收程度与其浓度的关系符合朗伯-比尔(Lamber-Beer)定律。对图像而言应表示为:
A(x，y)＝Log[Iin(x，y)/Iout(x，y)]＝Log[Lin(x，y)/Lout(x，y)]
＝K(x，y)C(x，y)b(x，y)
L为灰度(x,y)，显微图像中测量像素点的空间位置；A:光密度；Iin:入射光强度；Iout:出射光强度；K:吸光系数；C:被测物浓度；；b:被测物厚度。
将图像传感器和图像采集卡作特殊设计，将Lamber-Beer定律中的对数计算由传感器和采集卡共同完成，使图像灰度与光强度之间呈准确的对数关系。这样灰度L与光强度I之间的关系为L＝CLog(Ⅰ),Lamber-Beer定律就成了简便的代数运算:
A(x，y)＝Log[Iin(x，y)/Iout(x，y)]＝LogIin(x，y)-LogIout(x，y)
＝C[Lin(x，y)-Lout(x，y)]，C为转换系数
采用分析软件：1.点击软件子菜单下测量项下出现的强度窗口；2.点击强度窗口里的新建按钮，新建一个转化子集，在点击系统下标准光密度，完成检材和样本的RGB图像从灰度数值转换为光密度参数，如图2所示。
步骤(3)：检材和样本印章印迹确认
所述软件编码程序将在count/size窗口里选中manual，并点selectcolor调出segmentation窗口。窗口里有两个表单，一个是colorcubebased，另一个是histogrambased。采用colorcubebased中的吸管就选择测量的检材和样本印章印迹区域并指认为绿色。
步骤(4)：设定范围的光密度参数计算
所述软件编码程序将在选好绿色颜色范围，点close关闭segmentation窗口，回到count/size窗口，点measure的selectmeasurement，选中IOD，再回到count/size窗口中点count计数，从而获得各样本的光密度参数(参见表3)。
为建立良好的模型，采用正规和准确样本印章印迹数据中的一部分作为训练集样本，所述样本1，样本3，样本5和样本7作为训练集样本；将上述数据中的另一部分作为验证集样本，所述样本2，样本4，样本6、样本8作为验证集样本；所述计算光密度参数，由上述实验结果看见，在建模下，随着训练集样本印章印迹时间变化，光密度参数不断增加，同样验证集样本也得到同样的结论。
此外，所述样本1，样本3，样本5和样本7作为训练集样本，建立线性模型，如图3所示。把样本1中2009年8月25日印章印迹命名为第一天，以此类推：线性方程的关系表达公式为y＝0.4614x+633.11(R2＝1)，相关性良好。同样对所述样本2，样本4，样本6、样本8能够良好预测。
步骤(5)：印章印迹制成时间的测定
根据样本训练集和验证集模型的建立，以及检材预测项光密度参数，分析检材和样本印章印迹制成时间差异，确定检材印章印迹制成的时间，以实现快速、准确、有效的辨识。
综上，本发明提供的方法可用于印章印迹制成时间的辨识。
表3为本发明实施例3中检材和样本的印章印迹制成时间光密度参数
检材 标注日期 光密度参数
检材1：印章印迹 2009年10月31日 719.85
样本
样本1 2009年8月25日 633.47
样本2 2009年8月26日 633.93
样本3 2010年3月29日 732.41
样本4 2010年7月15日 782.33
样本5 2010年11月23日 842.59
样本6 2011年4月21日 911.67
样本7 2011年5月10日 921.01
样本8 2011年5月16日 924.28

Claims (7)

1.一种文件制成时间鉴定方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将待鉴定文件以及至少两件不同已知时间文件数码化为RGB图像；
2)将待鉴定文件和已知时间文件的RGB图像从灰度数值转换为光密度参数；
3)选取步骤2)所得RGB图像目标区域，分别计算目标区域的光密度参数；
4)以最早已知时间文件的日期作为第一天，并以此为基准，推算其它已知时间文件日期对应的天数；
5)以已知时间文件对应的天数为横坐标，以已知时间文件的光密度参数为纵坐标生成标准曲线；
6)将待鉴定文件RGB图像的光密度参数在步骤5)生成的标准曲线上回归，获得对应的天数，再根据最早已知时间文件日期推算待鉴定文件目标区域的制成时间。
2.根据权利要求1所述的文件制成时间鉴定方法，其特征在于，目标区域的种类选自书写区域、打印区域和/或印章区域，且待鉴定文件目标区域和已知时间文件目标区域的种类相同。
3.根据权利要求1-2任一项所述的文件制成时间鉴定方法，其特征在于，步骤1)中已知时间的文件数量至少为3件，优选至少为4件、至少为5件、至少为6件、至少为7件、至少为8件、至少为9件、至少为10件。
4.根据权利要求1-3任一项所述的文件制成时间鉴定方法，其特征在于，步骤3)是选取RGB图像中目标区域的多个检测点，并对选取的检测点进行光密度参数分析，优选地，所述的多个检测点覆盖整个目标区域。
5.根据权利要求4所述的文件制成时间鉴定方法，其特征在于，对选取的检测点进行光密度参数统计分析。
6.根据权利要求1-5任一项所述的文件制成时间鉴定方法，其特征在于，除了生成标准曲线的已知时间文件外，还包括以两件已知时间文件光密度参数值对步骤5)的标准曲线进行验证的步骤。
7.根据权利要求1-6任一项所述的文件制成时间鉴定方法，其特征在于，文件数码化的方法为，以相机拍摄或以扫描仪进行扫描。
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