CN105606564A - 一种朱墨时序断层成像检验仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种朱墨时序断层成像检验仪，其特征在于，该成像检验仪包括一近红外光源、一分光部件、一参考臂光学器件、一样品臂光学器件、一探测器和一数据采集处理装置；所述近红外光源发出的近红外光通过所述分光部件分为参考光和样品光，所述参考光发送到所述参考臂光学器件，所述样品光经所述样品臂光学器件聚焦朱墨样品，经所述朱墨样品散射或反射的光沿原路返回与经所述参考臂光学器件出射的光发生干涉，干涉光经所述探测器发送到所述数据采集处理装置。本发明可以广泛应用于朱墨样品的识别过程中。
Description
技术领域
本发明涉及一种成像检验仪，特别是关于一种朱墨时序断层成像检验仪。
背景技术
朱墨时序，是指文件上印章印文(一般为红色，简称朱)与书写、打印或复印字迹(一般为黑色，简称墨)形成的先后顺序。在我国，正式文件材料需要加盖印章方可生效，正常的形成顺序为先形成文件内容再盖印印文。近年来通过在空白纸张上先盖印印文再伪造文件内容的违法案件数量急剧增多，对经济社会发展造成了严重危害。快速、准确地确定朱墨时序已成为了当前司法鉴定领域的现实需要。而且，随着科技的不断进步，书写色料种类日趋多样化，各种类型打印机也逐渐普及，朱墨时序的识别也成为一大技术难题。
目前朱墨时序的识别方法是通过刀片剥离朱墨交叉处的色料观察下层的色泽，但这种方法需要极强的专业操作能力，不仅会破坏检材，而且多数情况下无法得出正确结论。而采用光学无损识别方法则不会对检材造成破坏，目前通常采用显微镜直接观察法或荧光检验法，但是这些常规光学检验方法只能得到样品表面的二维表观形貌，看不到立体堆积信息。而朱墨时序检验主要目的是确认印章印文与字迹的先后附着顺序，故其在纸张深度方向的立体堆积信息对于鉴定先后顺序尤为重要。因此，除了获取样品表面的二维形貌信息之外，获取样品深度方向的分层、立体、三维信息将有效提高朱墨时序识别的准确度，为鉴别文件的真实性、确定有无伪造事实提供新的判断标准和方法。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够对朱墨样品时序进行准确识别的朱墨时序断层成像检验仪。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种朱墨时序断层成像检验仪，其特征在于，该成像检验仪包括一近红外光源、一分光部件、一参考臂光学器件、一样品臂光学器件、一探测器和一数据采集处理装置；所述近红外光源发出的近红外光通过所述分光部件分为参考光和样品光，所述参考光发送到所述参考臂光学器件，所述样品光经所述样品臂光学器件聚焦朱墨样品，经所述朱墨样品散射或反射的光沿原路返回与经所述参考臂光学器件出射的光发生干涉，干涉光经所述探测器发送到所述数据采集处理装置。
优选地，所述近红外光源采用中心波长为700nm～1500nm的宽谱带近红外光源，当所述近红外光源采用宽谱带近红外光源时，还包括一光谱仪，所述干涉光经所述光谱仪检测参考光和样品光干涉后的干涉光光谱并发送到所述探测器。
优选地，所述光谱仪包括一光纤准直器、一光栅和一透镜组，干涉光经所述分光器件发送到所述光纤准直器，所述光纤准直器将准直后的光发射到所述光栅发生衍射生成若干图像条纹，图像条纹经所述透镜组被所述探测器探测接收。
优选地，所述近红外光源采用近红外扫频光源。
优选地，所述分光部件包括一光纤环形器和一耦合器，所述近红外光源发出的近红外光发射到所述光纤环形器，经所述光纤环形器出射的光经所述耦合器按照设定的分光比分成两部分光。
优选地，所述分光部件采用2×2耦合器，所述近红外光源发出的近红外光发射到所述2×2耦合器按照设定的分光比分成两部分光。
优选地，所述参考臂光学器件包括一光纤准直器、一聚焦透镜和一平面反射镜，经所述分光器件出射的一部分光分别经所述光纤准直器和聚焦透镜聚焦到所述平面反射镜，经所述平面反射镜反射的光按照原光路返回。
优选地，所述样品臂光学器件包括一光纤准直器、一二维电动扫描系统、一物镜系统和一样品台，所述光纤准直器将发散光束准直为平行光发射到所述二维电动扫描系统，所述二维电动扫描系统实现光束二维扫描并将二维光束分别发送到所述物镜系统用于将光束聚焦到所述朱墨样品上，所述样品台用于承载和固定待识别朱墨时序的朱墨样品。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明包括近红外光源、分光部件、参考臂光学器件、样品臂光学器件、探测器和数据采集处理装置，由于基于光学相干断层成像技术(OpticalCoherenceTomography，简称OCT)，因此本发明可以对朱墨样品一定深度范围内进行无损成像，得到包含目标样品内部信息的三维立体图像，根据光在印章印文和字迹中的穿透深度差异和光学散射特性差异，对朱墨时序进行有效识别。2、相比传统的显微检验技术，本发明的成像检验仪利用低相干光成像原理，实现无损、高分辨、断层成像，不仅可以得到样品表面结构信息，而且可以获取样品内部一定深度范围内的结构信息，实现三维立体成像，拓展了信息获取的维度，提高了朱墨时序识别的准确性和可靠性。本发明可以广泛应用于朱墨样品的识别过程中。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2(a)为本发明实施例先墨后朱样品三维图像示意图；
图2(b)为本发明实施例先朱后墨样品三维图像示意图。
具体实施方式
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
当检测朱墨样品时，由于朱和墨对近红外光的散射和吸收特性不同，造成了红外光在朱和墨中具有不同的穿透深度。具体来说，在朱中穿透深度较大，而在墨中穿透深度较小。因此，在先盖印后打印(或书写)的情况下，即先朱后墨(朱在下、墨在上)时，在朱墨交叉区域的内部将存在颗粒状印油，而在先打印(或书写)后盖印的情况下，即先墨后朱(墨在下、朱在上)时，在朱墨交叉区域将只能看到表面有颗粒状印油，内部则由于墨对红外光有较强的吸收而看不到信号。因此可以根据朱墨样品断层图像的差异来识别朱墨样品的朱墨时序，从而判断文件的形成顺序以及鉴定文件的真伪。
如图1所示，基于上述原理本发明提出朱墨时序断层成像检验仪，包括一近红外光源1、一分光部件2、一参考臂光学器件3、一样品臂光学器件4、一光谱仪探测器5和一数据采集处理装置6；近红外光源1发出的近红外光通过分光部件2分为参考光和样品光，参考光发送到参考臂光学器件3；样品光经样品臂光学器件4聚焦至朱墨样品，经朱墨样品散射或反射的光沿原路返回与经参考臂光学器件3出射的光发生干涉，干涉光经探测器5探测并发送到数据采集处理装置6进行数据处理及显示。
在一个优选的实施例中，为保证较好的穿透性和深度分辨率，近红外光源1可以采用宽谱带近红外光源，光源的中心波长可以从700nm到1500nm，光源的光谱带宽决定图像的深度分辨率，带宽越宽，纵向分辨率越高。本实施中的宽谱带近红外光源1采用SLED光源，SLED光源中心波长为832nm，带宽60nm(半高全宽)，但是不限于此。
在一个优选的实施例中，近红外光源1还可以采用近红外扫频光源，近红外扫频光源与SLED光源的不同之处在于，近红外扫频光源是以波长随时间扫描的形式发射光，某一时刻只有单点波长，而SLED光源是一次发出所有带宽范围内的波长的光。
在一个优选的实施例中，分光部件2用于将宽谱带近红外光源1发出的近红外按照设定的分光比光分成两束光，包括一光纤环形器21和一耦合器22，本实施例中光纤环形器21采用三端环形器。宽谱带近红外光源1发出的宽带光发射到光纤环形器21，经光纤环形器21出射的光经耦合器22按照设定的分光比将光分成两部分，本发明实施例中的分光比为9:1，但是不限于此，可以根据实际情况进行选择；另外，分光器件2也可以单独使用2x2耦合器22实现按照设定的分光比将光分成两部分。
在一个优选的实施例中，参考臂光学器件3包括一光纤准直器31、一聚焦透镜32和一平面反射镜33，将耦合器22出射的一部分光发射到光纤准直器31将发散光束准直为平行光并将准直后的平行光发射到聚焦透镜32，聚焦透镜32将平行光束聚焦到平面反射镜33，经平面反射镜33反射的光按照原光路返回。
在一个优选的实施例中，样品臂光学器件4包括一光纤准直器41、一二维电动扫描系统42、一物镜系统43和一样品台44，光纤准直器41将发散光束准直为平行光发射到二维电动扫描系统42，二维电动扫描系统42由偏转方向相互正交的两组振镜及相应的电动控制台组成，电动控制台根据数据采集处理装置6发送的指令给出相应的电压信号控制振镜的偏转，实现光束二维扫描并将二维光束分别发送到物镜系统43，物镜系统43由一个或一组透镜组成，用于将光束聚焦到朱墨样品45上，物镜系统43的焦距决定图像的横向分辨率。样品台44用于承载和固定待识别朱墨时序的朱墨样品45，样品台44可以根据朱墨样品情况调整高低、俯仰等姿态，以得到更清晰图像。
在一个优选的实施例中，当近红外光源1采用SLED光源时，本发明还包括一光谱仪7用于检测参考光和样品光干涉后的干涉光光谱，可以采用现有技术的各种光谱仪，根据实际需要选择即可，本发明实施例中所采用的光谱仪包括一光纤准直器71、一光栅72和一透镜组73，干涉光经耦合器22进入光纤环形器21，经光纤环形器21出射的光经光纤准直器51发射到光栅52发射衍射生成若干条纹，每一条纹分别经透镜被探测器5探测接收后发送到数据采集处理装置6进行图像处理和显示，其中，光栅72可以采用闪耀式反射光栅，也可采用透射式光栅.
在一个优选的实施例中，探测器5可以采用CCD或者CMOS器件。另外，数据采集处理装置6可以采用基于OCT的数据采集与处理过程，包括采集卡、图像工作站以及相应的控制装置，主要完成数据采集、数据处理和图像显示功能，数据处理过程包括去本底、插值校正、色散校正、傅里叶变换、色彩空间显示、三维渲染，由于此部分内容为现有技术，在此不再赘述。
下面通过具体实施例详细说明本发明的朱墨时序断层成像检验仪的具体使用过程为：首先准备两件朱墨样品，朱墨时序分别是先墨后朱和先朱后墨。开启本发明的成像检验仪的宽谱带近红外光源1和数据采集处理装置6，将朱墨样品放置于样品台44上，调节样品台高低，调整样品台俯仰角度，使图像出现在屏幕中。调节参数使图像分辨率最佳。将两件朱墨样品分别成像，得到各自的三维图像。可以看到，如图2(a)所示，先墨后朱的样品内部较为平滑；如图2(b)所示，先朱后墨的样品内部有颗粒状印泥存在，因此本发明可以根据朱墨样品断层图像的差异来识别朱墨样品的朱墨时序，从而判断文件的形成顺序以及鉴定文件的真伪。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (8)
1.一种朱墨时序断层成像检验仪，其特征在于，该成像检验仪包括一近红外光源、一分光部件、一参考臂光学器件、一样品臂光学器件、一探测器和一数据采集处理装置；
所述近红外光源发出的近红外光通过所述分光部件分为参考光和样品光，所述参考光发送到所述参考臂光学器件，所述样品光经所述样品臂光学器件聚焦朱墨样品，经所述朱墨样品散射或反射的光沿原路返回与经所述参考臂光学器件出射的光发生干涉，干涉光经所述探测器发送到所述数据采集处理装置。
2.如权利要求1所述的一种朱墨时序断层成像检验仪，其特征在于，所述近红外光源采用中心波长为700nm～1500nm的宽谱带近红外光源，当所述近红外光源采用宽谱带近红外光源时，还包括一光谱仪，所述干涉光经所述光谱仪检测参考光和样品光干涉后的干涉光光谱并发送到所述探测器。
3.如权利要求2所述的一种朱墨时序断层成像检验仪，其特征在于，所述光谱仪包括一光纤准直器、一光栅和一透镜组器，干涉光经所述分光器件发送到所述光纤准直器，所述光纤准直器将准直后的光发射到所述光栅发生衍射生成若干图像条纹，图像条纹经所述透镜组被所述探测器探测接收。
4.如权利要求1所述的一种朱墨时序断层成像检验仪，其特征在于，所述近红外光源采用近红外扫频光源。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种朱墨时序断层成像检验仪，其特征在于，所述分光部件包括一光纤环形器和一耦合器，所述近红外光源发出的近红外光发射到所述光纤环形器，经所述光纤环形器出射的光经所述耦合器按照设定的分光比分成两部分光。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种朱墨时序断层成像检验仪，其特征在于，所述分光部件采用2X2耦合器，所述近红外光源发出的近红外光发射到所述2X2耦合器按照设定的分光比分成两部分光。
7.如权利要求1或2或4所述的一种朱墨时序断层成像检验仪，其特征在于，所述参考臂光学器件包括一光纤准直器、一聚焦透镜和一平面反射镜，经所述分光器件出射的一部分光分别经所述光纤准直器和聚焦透镜聚焦到所述平面反射镜，经所述平面反射镜反射的光按照原光路返回。
8.如权利要求1或2或4所述的一种朱墨时序断层成像检验仪，其特征在于，所述样品臂光学器件包括一光纤准直器、一二维电动扫描系统、一物镜系统和一样品台，所述光纤准直器将发散光束准直为平行光发射到所述二维电动扫描系统，所述二维电动扫描系统实现光束二维扫描并将二维光束分别发送到所述物镜系统用于将光束聚焦到所述朱墨样品上，所述样品台用于承载和固定待识别朱墨时序的朱墨样品。
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