CN107643269B - 交叉字迹时序鉴别方法、系统及计算装置 - Google Patents

交叉字迹时序鉴别方法、系统及计算装置 Download PDF

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CN107643269B CN201710775700.1A CN201710775700A CN107643269B CN 107643269 B CN107643269 B CN 107643269B CN 201710775700 A CN201710775700 A CN 201710775700A CN 107643269 B CN107643269 B CN 107643269B
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Abstract

本发明涉及了一种基于透反光谱成像的交叉字迹时序鉴别方法、系统及计算装置，该交叉字迹时序鉴别方法包括：在对光源及样品进行透射光谱成像时，分别采集光源、背景纸张、背景纸张上第一字迹区域、背景纸张上第二字迹区域和背景纸张上交叉字迹区域的透射光谱强度；在对光源及样品进行反射光谱成像时，分别采集光源、背景纸张、第一字迹区域、第二字迹区域和交叉字迹区域的反射光谱强度；分别获取第一字迹、第二字迹和交叉字迹的透射光谱，以及第一字迹和第二字迹的反射光谱强度；分别确定第一字迹先第二字迹后的第一光谱特征，以及第二字迹先第一字迹后的第二光谱特征；确定第一字迹和第二字迹的时序。实施本发明的技术方案，可获得准确的鉴定结果。

Description

交叉字迹时序鉴别方法、系统及计算装置
技术领域
本发明涉及司法鉴定领域，尤其涉及一种基于透反光谱成像的交叉字迹时序鉴别方法、系统及计算装置。
背景技术
在当前的刑事案件中，涉及异质笔迹交叉顺序鉴定案件越来越多，如印章、印文与签名的时间顺序、打印文件与签名的时间顺序等，确定两种异质笔迹交叉顺序一直是司法鉴定领域极具挑战性的难题。
针对交叉笔迹的颜色、形貌、纹理、轮廓、材质与成分等物理化学特征，诸多检验方法和检测仪器设备应用于案件分析鉴定，如可见光检验、红外线检验、紫外线检验、荧光检验、光学显微检验等无损光学检验，以及断面高分辨电子显微分析、吸附与转移法检验、化学检验等。
在交叉字迹时序鉴别中，断面显微理化分析对检材带来不可逆转的损伤破坏，在非破坏性的鉴别方法中，电子显微镜或光学显微镜获得交叉字迹形貌纹理，依赖鉴别分析人员经验进行时序判断，分析结果通常具有不确定性；全息成像或轮廓仪可获得交叉字迹的三维信息，但对于打印字迹或暗淡印章，三维信息模糊，且易受到其他划痕影响，通常难以做准确判断。光谱分析(连续谱可见光近红外、荧光光谱或拉曼光谱等)可对两种交叉字迹油墨材质进行识别，但交叉字迹的反射光谱混合两种字迹油墨及背景纸张的光谱信息，仅从反射光谱曲线形态难以进行定量分析，得到确定性结论。
光谱成像是近年来得到快速发展的一种新的检测技术，光谱成像结合了光谱采集与数字成像的优点，即可以通过光谱成像得到检材图像的每个像素对应光谱特征，为检材细节分析提供空间和光谱信息。但目前光谱成像设备仅能采集反射光谱图像，而在笔记交叉时序鉴别中，字迹是以纸张作为载体，因此获得的反射光谱图像数据是包含纸张背景的混合光谱，特别是笔迹交叉处混合了两种笔迹油墨及纸张背景反射光谱及透射光谱，从而无法得到两种笔迹的分离的光谱特征，也无法进一步确认两种笔迹的先后顺序。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中两种异质笔迹交叉顺序鉴定结果不准确的缺陷，提供一种基于透反光谱成像的交叉字迹时序鉴别方法、系统及计算装置，使得两种异质笔迹交叉顺序鉴定结果更准确。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于透反光谱成像的交叉字迹时序鉴别方法，包括：
S10.在对光源及样品进行透射光谱成像时，分别采集光源、背景纸张、背景纸张上第一字迹区域、背景纸张上第二字迹区域和背景纸张上交叉字迹区域的透射光谱强度；
S20.在对光源及样品进行反射光谱成像时，分别采集光源、背景纸张、背景纸张上第一字迹区域、背景纸张上第二字迹区域和背景纸张上交叉字迹区域的反射光谱强度；
S30.根据所采集的透射光谱强度和反射光谱强度，分别获取第一字迹、第二字迹和交叉字迹的透射光谱，以及第一字迹和第二字迹的反射光谱强度；
S40.根据所述第一字迹、第二字迹和交叉字迹的透射光谱，以及第一字迹和第二字迹的反射光谱强度，分别确定第一字迹先第二字迹后的第一光谱特征，以及第二字迹先第一字迹后的第二光谱特征；
S50.根据背景纸张上交叉字迹区域的反射光谱强度、第一光谱特征和第二光谱特征确定第一字迹和第二字迹的时序。
优选地，所述步骤S30包括：
S31.根据公式11计算第一字迹的透射光谱；
Figure BDA0001395860820000031
其中，为第一字迹的透射光谱，
Figure BDA0001395860820000033
为背景纸张的透射光谱强度，
Figure BDA0001395860820000034
为背景纸张上第一字迹区域的透射光谱强度；
S32.根据公式12计算第二字迹的透射光谱；
Figure BDA0001395860820000035
其中，
Figure BDA0001395860820000036
为第二字迹的透射光谱，
Figure BDA0001395860820000037
为背景纸张上第二字迹区域的透射光谱强度；
S33.根据公式13计算交叉字迹的透射光谱；
Figure BDA0001395860820000038
其中，
Figure BDA0001395860820000039
为交叉字迹的透射光谱，
Figure BDA00013958608200000310
为背景纸张上交叉字迹区域的透射光谱强度。
优选地，所述步骤S30还包括：
S34.根据公式21计算背景纸张的反射光谱；
Figure BDA00013958608200000311
其中，RB(λ)为背景纸张的反射光谱，
Figure BDA0001395860820000041
为光源的反射光谱强度，
Figure BDA0001395860820000042
为背景纸张的反射光谱强度；
S35.根据公式22计算第一字迹的反射光谱强度；
Figure BDA0001395860820000043
其中，
Figure BDA0001395860820000044
为第一字迹的反射光谱强度，
Figure BDA0001395860820000045
为背景纸张上第一字迹区域的反射光谱强度；
S36.根据公式23计算第二字迹的反射光谱强度；
Figure BDA0001395860820000046
其中，
Figure BDA0001395860820000047
为第二字迹的反射光谱强度，为背景纸张上第二字迹区域的反射光谱强度。
优选地，所述步骤S40包括：
S41.根据公式31确定第一字迹先第二字迹后的第一光谱特征；
Figure BDA0001395860820000049
其中，为第一光谱特征；
S42.根据公式31确定第二字迹先第一字迹后的第二光谱特征；
Figure BDA00013958608200000411
其中，
Figure BDA00013958608200000412
为第二光谱特征。
优选地，所述步骤S50包括：
S51.根据公式41计算背景纸张上交叉字迹区域的反射光谱强度与第一光谱特征的第一相关系数；
Figure BDA0001395860820000051
其中，为第一相关系数，令Zi为
Figure BDA0001395860820000053
各波段的光对应的灰度值，令Yi为
Figure BDA0001395860820000054
各波段的光对应的灰度值，N为光谱波段数目；
S52.根据公式42计算背景纸张上交叉字迹区域的反射光谱强度与第二光谱特征的第二相关系数；
Figure BDA0001395860820000055
其中，
Figure BDA0001395860820000056
为第二相关系数，令Xi为
Figure BDA0001395860820000057
各波段的光对应的灰度值；
S53.比较第一相关系数和第二相关系数，若第一相关系数大于第二相关系数，则确定第一字迹和第二字迹的时序为第一字迹先第二字迹后，若第一相关系数小于第二相关系数，则确定第一字迹和第二字迹的时序为第二字迹先第一字迹后。
本发明还构造一种基于透反光谱成像的交叉字迹时序鉴别系统的计算装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序并实现以上所述的方法。
本发明还构造一种基于透反光谱成像的交叉字迹时序鉴别系统，包括：
透射光谱成像装置，用于分别对光源及样品进行透射光谱成像；
反射光谱成像装置，用于分别对光源及样品进行反射光谱成像；
以上所述的计算装置。
优选地，所述透射光谱成像装置和所述反射光谱成像装置集成为一透反光谱成像装置。
优选地，所述透反光谱成像装置包括依次设置的光源、第一半透半反镜、第二光阑、第二半透半反镜，所述第一半透半反镜及所述第二半透半反镜均与光路入射方向45°设置，所述第二半透半反镜的反射光路上设置有样品台，所述第二半透半反镜的透射光路上设置有光谱成像仪，所述第一半透半反镜的反射光路上设置有第一光阑、第一反光镜，且所述第一反光镜与光路入射方向45度设置，所述第一反光镜的反射光路上设置有第二反光镜，且所述第二反光镜与光路入射方向45度设置，且所述第二反光镜的反射光路与所述光谱成像仪的成像光路同轴。
优选地，所述光谱成像仪为基于液晶可调谐滤波器的凝视式光谱成像仪。
实施本发明的技术方案，首先通过采用透射光谱成像和反射光谱成像方式来采集样品光谱数据，然后解算从混合光谱中得到与背景纸张无关的两种字迹分离的特征光谱，再利用计算仿真获得交叉字迹不同先后次序的光谱特征，最后将实测的交叉字迹光谱特征分别与仿真的不同先后次序的交叉字迹光谱特征进行比对，来确认两种字迹的先后次序。整个分析过程排除了鉴定人员主观判定，因此可获得准确的鉴定结果，而且，鉴定结果不依赖于字迹本身的光谱结构而取决于两种字迹的光谱差异，因此，该方法不受字迹老化、磨损的影响，对新旧检材的适应能力强。
进一步地，在使用本发明的透反光谱成像装置对光谱数据采集时，仅需两次操作便可得到背景纸张、两种字迹及交叉字迹在相同的光学条件下的光谱曲线，不需移动检材和检测仪器，操作简单，数据稳定可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
图1是本发明基于透反光谱成像的交叉字迹时序鉴别方法实施例一的流程图；
图2是本发明基于透反光谱成像的交叉字迹时序鉴别系统实施例一的逻辑结构图；
图3是本发明透反光谱成像装置实施例一的成像光路示意图；
图4是本发明一个实施例中背景纸张、背景纸张上第一字迹区域、第二字迹区域及交叉字迹区域的示意图；
图5A至图5D是在对印文与签名的时序进行鉴定时框选不同区域的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在对交叉字迹的时序进行鉴别时，字迹通常以背景纸张为载体，目前，实际案件中通常无法获取分离的每种字迹的光谱特征，而本申请采用透设光谱成像和反射光谱成像的方法，获得两种字迹的透射光谱曲线和反射光谱曲线，联立透射光谱函数和反射光谱函数，解算获得两种字迹分离的光谱特征，以两种确定的、分离的光谱数据作为输入条件，利用计算仿真获得交叉字迹不同先后次序的光谱特征，对仿真的不同先后次序的交叉字迹光谱特征与实测的交叉字迹光谱特征进行相关性检测，以定量的相关系数值来确认字迹的先后次序，解决交叉字迹时序确定性问题。
图1是本发明基于透反光谱成像的交叉字迹时序鉴别方法实施例一的流程图，该实施例的交叉字迹时序鉴别方法包括以下步骤：
S10.在对光源及样品进行透射光谱成像时，分别采集光源、背景纸张、背景纸张上第一字迹区域、背景纸张上第二字迹区域和背景纸张上交叉字迹区域的透射光谱强度；
在该步骤中，需说明的是，光源为宽谱光源，利用透射光谱成像装置采集光源的透射光谱图像，可获得该光源各波段的光对应的透射光谱强度值，记为
Figure BDA0001395860820000081
背景纸张是两种字迹的载体，交叉字迹时序鉴别过程中所获得的交叉字迹的透射光谱实是交叉字迹与背景纸张的混合光谱，因此背景纸张的光谱特征是最基础的数据。在采集时，在样品的透射光谱图像中选取不含字迹像素点的区域，背景纸张的各波段光的透射光谱强度记为另外，在样品的透射光谱图像中选取第一字迹处的像素点或像素区域，第一字迹区域的各波段光的透射光谱强度记为
Figure BDA0001395860820000083
在样品的透射光谱图像中选取第二字迹处的像素点或像素区域，第二字迹区域的各波段光的透射光谱强度记为
Figure BDA0001395860820000084
在样品的透射光谱图像中选取第一字迹和第二字迹交叉区域的像素点或像素区域，交叉字迹区域的各波段光的透射光谱强度记为
Figure BDA0001395860820000085
S20.在对光源及样品进行反射光谱成像时，分别采集光源、背景纸张、背景纸张上第一字迹区域、背景纸张上第二字迹区域和背景纸张上交叉字迹区域的反射光谱强度；
在该步骤中，需说明的是，该步骤的光源也为宽谱光源，且可与步骤S10的光源为同一光源，也可为不同的光源。首先，利用反射光谱成像装置采集光源经过漫反射白板反射的反射光谱图像，获得光源各波段光对应的反射光谱强度值，记为
Figure BDA0001395860820000091
然后，在样品的反射光谱图像中选取第一字迹的像素点或像素区域，第一字迹区域的各波段光的反射光谱强度记为
Figure BDA0001395860820000092
在样品的反射光谱图像中选取第二字迹的像素点或像素区域，第二字迹区域的各波段光的反射光谱强度记为
Figure BDA0001395860820000093
在样品的反射光谱图像中选取交叉字迹的像素点或像素区域，交叉字迹区域的各波段光的反射光谱强度记为
Figure BDA0001395860820000094
S30.根据所采集的透射光谱强度和反射光谱强度，分别获取第一字迹、第二字迹和交叉字迹的透射光谱，以及第一字迹和第二字迹的反射光谱强度；
在该步骤中，在获取了步骤S10和步骤S20所采集的透射光谱强度和反射光谱强度后，可计算出两种字迹分离的光谱特征。
S40.根据所述第一字迹、第二字迹和交叉字迹的透射光谱，以及第一字迹和第二字迹的反射光谱强度，分别确定第一字迹先第二字迹后的第一光谱特征，以及第二字迹先第一字迹后的第二光谱特征；
在该步骤中，在获取了两种字迹的分离的光谱特征后，再以两种字迹的分离的光谱特征作为输入条件，利用计算仿真分别获得交叉字迹不同先后次序的光谱特征。
S50.根据背景纸张上交叉字迹区域的反射光谱强度、第一光谱特征和第二光谱特征确定第一字迹和第二字迹的时序。
在该步骤中，可通过对仿真的不同先后次序的交叉字迹光谱特征与实测的交叉字迹光谱特征进行相关性检测，以定量的相关系数值来确认字迹的先后次序。
在一个具体实施例中，步骤S30中获取第一字迹、第二字迹和交叉字迹的透射光谱的步骤可包括：
S31.根据公式11计算第一字迹的透射光谱；
Figure BDA0001395860820000101
其中，
Figure BDA0001395860820000102
为第一字迹的透射光谱，
Figure BDA0001395860820000103
为背景纸张的透射光谱强度，
Figure BDA0001395860820000104
为背景纸张上第一字迹区域的透射光谱强度；
S32.根据公式12计算第二字迹的透射光谱；
Figure BDA0001395860820000105
其中，
Figure BDA0001395860820000106
为第二字迹的透射光谱，为背景纸张上第二字迹区域的透射光谱强度；
S33.根据公式13计算交叉字迹的透射光谱；
Figure BDA0001395860820000108
其中，
Figure BDA0001395860820000109
为交叉字迹的透射光谱，
Figure BDA00013958608200001010
为背景纸张上交叉字迹区域的透射光谱强度。
另外，还可根据以下公式计算背景纸张的透射光谱：
Figure BDA00013958608200001011
其中，TB(λ)为背景纸张的透射光谱，
Figure BDA00013958608200001012
为光源的透射光谱强度。
进一步地，在该实施例中，步骤S30中获取第一字迹和第二字迹的反射光谱强度的步骤可包括：
S34.根据公式21计算背景纸张的反射光谱；
其中，RB(λ)为背景纸张的反射光谱，为光源的反射光谱强度，
Figure BDA0001395860820000112
为背景纸张的反射光谱强度；
S35.根据公式22计算第一字迹的反射光谱强度；
Figure BDA0001395860820000113
其中，
Figure BDA0001395860820000114
为第一字迹的反射光谱强度，
Figure BDA0001395860820000115
为背景纸张上第一字迹区域的反射光谱强度，
Figure BDA0001395860820000116
为透过第一字迹入射背景纸张的反射光谱强度，
Figure BDA0001395860820000117
为第一字迹与背景纸张叠加的反射率；
在该步骤中，需说明的是，背景纸张上第一字迹区域的反射光谱强度
Figure BDA0001395860820000118
是由第一字迹的反射光谱强度
Figure BDA0001395860820000119
叠加透过第一字迹由背景纸张反射光的反射光谱强度
Figure BDA00013958608200001110
即，可得到以下等式：
Figure BDA00013958608200001111
通过对该等式变形，可得出公式22。
S36.根据公式23计算第二字迹的反射光谱强度；
Figure BDA00013958608200001112
其中，
Figure BDA00013958608200001113
为第二字迹的反射光谱强度，
Figure BDA00013958608200001114
为背景纸张上第二字迹区域的反射光谱强度，
Figure BDA00013958608200001115
为透过第二字迹入射背景纸张的反射光谱强度，
Figure BDA00013958608200001116
为第二字迹与背景纸张叠加的反射率。
同样地，在该步骤中，背景纸张上第二字迹区域的反射光谱强度
Figure BDA00013958608200001117
是由第二字迹的反射光谱强度叠加透过第二字迹由背景纸张反射的反射光谱强度即，可得到以下等式：
Figure BDA00013958608200001120
通过对该等式变形，可得出公式23。
在本发明的一个具体实施例中，步骤S40可通过以下步骤仿真计算出两种时序的光谱特征：
S41.根据公式31确定第一字迹先第二字迹后的第一光谱特征；
Figure BDA0001395860820000121
其中，
Figure BDA0001395860820000122
为第一光谱特征，
Figure BDA0001395860820000123
是透过第二字迹的入射光谱强度，
Figure BDA0001395860820000124
是第一字迹经第二字迹后的反射率，
Figure BDA0001395860820000125
是透过第一字迹和第二字迹的入射光谱强度，
Figure BDA0001395860820000126
是背景纸张经第一字迹和第二字迹后的反射率。
S42.根据公式31确定第二字迹先第一字迹后的第二光谱特征；
Figure BDA0001395860820000127
其中，
Figure BDA0001395860820000128
为第二光谱特征，是透过第一字迹的入射光谱强度，
Figure BDA00013958608200001210
是第二字迹经第一字迹后的反射率，
Figure BDA00013958608200001211
是透过第一字迹和第二字迹的入射光谱强度，是背景纸张经第一字迹和第二字迹后的反射率。
在本发明的一个具体实施例中，步骤S50可包括以下步骤：
S51.根据公式41计算背景纸张上交叉字迹区域的反射光谱强度与第一光谱特征的第一相关系数；
Figure BDA00013958608200001213
其中，
Figure BDA00013958608200001214
为第一相关系数，令Zi为各波段的光对应的灰度值，令Yi为
Figure BDA0001395860820000131
各波段的光对应的灰度值，N为光谱波段数目，N例如为51；
S52.根据公式42计算背景纸张上交叉字迹区域的反射光谱强度与第二光谱特征的第二相关系数；
Figure BDA0001395860820000132
其中，
Figure BDA0001395860820000133
为第二相关系数，令Xi为各波段的光对应的灰度值；
S53.比较第一相关系数和第二相关系数，若第一相关系数大于第二相关系数，则确定第一字迹和第二字迹的时序为第一字迹先第二字迹后，若第一相关系数小于第二相关系数，则确定第一字迹和第二字迹的时序为第二字迹先第一字迹后。
在该步骤中，在计算出第一相关系数和第二相关系数后，比较第一相关系数和第二相关系数的大小，若
Figure BDA0001395860820000135
则样品中两种字迹的时序为第一字迹先第二字迹后；若则样品中两种字迹的时序为第二字迹先第一字迹后。
图2是本发明基于透反光谱成像的交叉字迹时序鉴别系统实施例一的逻辑结构图，该实施例的交叉字迹时序鉴别系统包括透射光谱成像装置11、反射光谱成像装置12和计算装置20。
在本发明的实施例中，计算装置20包括存储器和处理器，其中，存储器存储有计算机程序，处理器用于执行存储器中存储的计算机程序并实现以上交叉字迹时序鉴别方法，具体参照以上实施例，在此不做赘述。
在本发明的实施例中，透射光谱成像装置11用于分别对光源及样品进行透射光谱成像。反射光谱成像装置12用于分别对光源及样品进行反射光谱成像。另外，透射光谱成像装置11和反射光谱成像装置12可为两个独立的成像装置，也可集成为一透反光谱成像装置。
优选地，如图3所示的本发明透反光谱成像装置实施例一的成像光路图，该实施例的透反光谱成像装置包括依次设置的光源101、第一半透半反镜102、第二光阑103、第二半透半反镜104，光源101为宽谱光源，例如采用400nm-1000nm的宽谱光源。第一半透半反镜102及第二半透半反镜104均与光路入射方向45°设置，第一半透半反镜102的反射光路上设置有第一光阑105、第一反光镜106，且第一反光镜106与光路入射方向45度设置，第一反光镜106的反射光路上设置有第二反光镜107，且第二反光镜107与光路入射方向45度设置，第二半透半反镜104的反射光路上设置有样品台108，第二半透半反镜104的透射光路上设置有光谱成像仪109，且光谱成像仪109的成像光路与第二反光镜107的反射光路同轴。
优选地，光谱成像仪109采用基于液晶可调谐滤波器的凝视式光谱成像仪，凝视式光谱成像仪的光谱分辨率为10nm*550nm，探测器像素数为2048*2048。
优选地，本发明的透反光谱成像装置还包括设置在光源与第一半透半反镜之间的准直物镜，当然，该准直物镜可设置在光源装置中。
在图4所示的实施例中，两种字迹的时序为第一字迹先第二字迹后。下面结合图3和图4说明该透反光谱成像装置的成像原理：光源101准直均匀化后，经过第一半透半反镜102后，分为两路：关闭第二光阑103，打开第一光阑105，经过第一反光镜106和第二反光镜107后，对样品台108上的样品进行透射照明，透射光进入光谱成像仪109，获得样品的透射光谱图像；关闭第一光阑105而打开第二光阑103，经过第二半透半反镜104后，以和光谱成像仪109的成像光路同轴的方式对样品台108上的样品进行照明，反射光进入光谱成像仪109，获得样品的反射光谱图像。另外，透射和反射照明光的强度分别通过第一光阑105和第二光阑103来调节。
以上实施例的技术方案可在司法鉴定领域广泛应用，例如，可对印章、印文与签名、打印文件与签名等中的对两种异质笔迹的顺序进行鉴定。以印章印文与签名的鉴定为例，由于印章、印文以及签名是文件真实、有效的重要凭证，利用印章印文进行违法犯罪活动的主要方式偷盖印章或印文后在其上签名，以制成非法文件。通过本发明的技术方案来进行透反光谱成像，解算得到印章印文和签名的光谱特征，利用印章印文和签名的光谱特征计算先签名再盖印的混合光谱特征，以及先盖印后签名的混合光谱特征，再计算两种混合光谱特征分别与实测光谱特征的相关系数，用定量的相关系数值来追溯印章印文和签名先后次序。
在一个具体实施例中，若对样品中印文与签名的时序进行鉴定，结合图5A至图5D，设定第一字迹为印文，第二字迹为签名。
在进行透射光谱数据的采集时，对于图3所示的透反光谱成像装置，首先应打开第一光阑，同时，关闭第二光阑。然后，移除样品台上样品，使均匀的透射照明光直接进入光谱成像仪，光谱成像仪在450nm-950nm范围内，以10nm步长进行光谱扫描，采集透射光源的光谱图像，获得光源各波段对应的透射光谱强度值。接着，在样品台上放入样品，选取透射光谱图像中无字迹的空白处像素区域A，如图5A所示，此时，获得区域A各波段光对应的透射光谱强度；再选取光谱图像中的像素区域B(第一字迹区域)，如图5B所示，此时，获得区域B各波段光对应的透射光谱强度；再选取光谱图像中的像素区域C(第二字迹区域)，如图5C所示，此时，获得区域C各波段光对应的透射光谱强度；再选取光谱图像中的像素区域D(交叉字迹区域)，如图5D所示，此时，获得区域D各波段光对应的透射光谱强度。
在进行反射光谱数据的采集时，首先应打开第二光阑关闭第一光阑。然后，移除样品台上样品，利用光谱成像仪采集光源经过漫反射标准光学白板反射光谱图像，获得光源各波段的光对应的反射光谱强度值。接着，在样品台上放入样品，选取反射光谱图像中无字迹的空白处像素区域A，如图5A所示，此时，获得区域A各波段光对应的反射光谱强度；再选取光谱图像中的像素区域B(第一字迹区域)，如图5B所示，此时，获得区域B各波段光对应的反射光谱强度；再选取光谱图像中的像素区域C(第二字迹区域)，如图5C所示，此时，获得区域C各波段光对应的反射光谱强度；再选取光谱图像中的像素区域D(交叉字迹区域)，如图5D所示，此时，获得区域D各波段光对应的反射光谱强度。
在此需说明的是，区域A、B、C、D的选取可由计算装置自动选取，也可由人工框选。
当采集完透射光谱数据和反射光谱数据后，根据上述步骤S20至步骤S40的方法可计算出两种字迹顺序分别所对应的光谱特征。然后，再计算实测的区域D的反射光谱强度分别与两种光谱特征的相关系数，所计算的两个相关系数分别为：由于
Figure BDA0001395860820000162
所以，可确定两种字迹的先后顺序为第二字迹先第一字迹后，即，该样品文件是先签名再印文。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种基于透反光谱成像的交叉字迹时序鉴别方法，其特征在于，包括：
S10.在对光源及样品进行透射光谱成像时，分别采集光源、背景纸张、背景纸张上第一字迹区域、背景纸张上第二字迹区域和背景纸张上交叉字迹区域的透射光谱强度；
S20.在对光源及样品进行反射光谱成像时，分别采集光源、背景纸张、背景纸张上第一字迹区域、背景纸张上第二字迹区域和背景纸张上交叉字迹区域的反射光谱强度；
S30.根据所采集的透射光谱强度和反射光谱强度，分别获取第一字迹、第二字迹和交叉字迹的透射光谱，以及第一字迹和第二字迹的反射光谱强度；
S40.根据所述第一字迹、第二字迹和交叉字迹的透射光谱，以及第一字迹和第二字迹的反射光谱强度，分别确定第一字迹先第二字迹后的第一光谱特征，以及第二字迹先第一字迹后的第二光谱特征；
S50.根据背景纸张上交叉字迹区域的反射光谱强度、第一光谱特征和第二光谱特征确定第一字迹和第二字迹的时序；
其中：
所述步骤S30包括以下子步骤：
S31.根据公式11计算第一字迹的透射光谱；
Figure FDA0002237009080000011
当中，
Figure FDA0002237009080000012
为第一字迹的透射光谱，为背景纸张的透射光谱强度，
Figure FDA0002237009080000014
为背景纸张上第一字迹区域的透射光谱强度；
S32.根据公式12计算第二字迹的透射光谱；
Figure FDA0002237009080000021
当中，
Figure FDA0002237009080000022
为第二字迹的透射光谱，
Figure FDA0002237009080000023
为背景纸张上第二字迹区域的透射光谱强度；
S33.根据公式13计算交叉字迹的透射光谱；
当中，为交叉字迹的透射光谱，
Figure FDA0002237009080000026
为背景纸张上交叉字迹区域的透射光谱强度；
S34.根据公式21计算背景纸张的反射光谱；
Figure FDA0002237009080000027
当中，RB(λ)为背景纸张的反射光谱，为光源的反射光谱强度，
Figure FDA0002237009080000029
为背景纸张的反射光谱强度；
S35.根据公式22计算第一字迹的反射光谱强度；
Figure FDA00022370090800000210
当中，为第一字迹的反射光谱强度，为背景纸张上第一字迹区域的反射光谱强度；
S36.根据公式23计算第二字迹的反射光谱强度；
当中，
Figure FDA00022370090800000214
为第二字迹的反射光谱强度，
Figure FDA00022370090800000215
为背景纸张上第二字迹区域的反射光谱强度；
所述步骤S40包括以下子步骤：
S41.根据公式31确定第一字迹先第二字迹后的第一光谱特征；
Figure FDA0002237009080000031
当中，
Figure FDA0002237009080000032
为第一光谱特征；
S42.根据公式32确定第二字迹先第一字迹后的第二光谱特征；
当中，为第二光谱特征；
所述步骤S50包括以下子步骤：
S51.根据公式41计算背景纸张上交叉字迹区域的反射光谱强度与第一光谱特征的第一相关系数；
Figure FDA0002237009080000035
当中，为第一相关系数，令Zi为
Figure FDA0002237009080000037
各波段的光对应的灰度值，令Yi为
Figure FDA0002237009080000038
各波段的光对应的灰度值，N为光谱波段数目；
S52.根据公式42计算背景纸张上交叉字迹区域的反射光谱强度与第二光谱特征的第二相关系数；
Figure FDA0002237009080000039
当中，
Figure FDA00022370090800000310
为第二相关系数，令Xi为
Figure FDA00022370090800000311
各波段的光对应的灰度值；
S53.比较第一相关系数和第二相关系数，若第一相关系数大于第二相关系数，则确定第一字迹和第二字迹的时序为第一字迹先第二字迹后，若第一相关系数小于第二相关系数，则确定第一字迹和第二字迹的时序为第二字迹先第一字迹后。
2.一种基于透反光谱成像的交叉字迹时序鉴别系统的计算装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序并实现权利要求1所述的方法。
3.一种基于透反光谱成像的交叉字迹时序鉴别系统，其特征在于，包括：
透射光谱成像装置，用于分别对光源及样品进行透射光谱成像；
反射光谱成像装置，用于分别对光源及样品进行反射光谱成像；
权利要求2所述的计算装置。
4.根据权利要求3所述的基于透反光谱成像的交叉字迹时序鉴别系统，其特征在于，所述透射光谱成像装置和所述反射光谱成像装置集成为一透反光谱成像装置。
5.根据权利要求4所述的基于透反光谱成像的交叉字迹时序鉴别系统，其特征在于，所述透反光谱成像装置包括依次设置的光源、第一半透半反镜、第二光阑、第二半透半反镜，所述第一半透半反镜及所述第二半透半反镜均与光路入射方向45°设置，所述第二半透半反镜的反射光路上设置有样品台，所述第二半透半反镜的透射光路上设置有光谱成像仪，所述第一半透半反镜的反射光路上设置有第一光阑、第一反光镜，且所述第一反光镜与光路入射方向45度设置，所述第一反光镜的反射光路上设置有第二反光镜，且所述第二反光镜与光路入射方向45度设置，且所述第二反光镜的反射光路与所述光谱成像仪的成像光路同轴。
6.根据权利要求5所述的基于透反光谱成像的交叉字迹时序鉴别系统，其特征在于，所述光谱成像仪为基于液晶可调谐滤波器的凝视式光谱成像仪。
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Denomination of invention: Cross handwriting timing identification method, system and computing device

Effective date of registration: 20220415

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Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Shenzhen Xinian sub branch

Pledgor: SHENZHEN WAYHO TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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