DE10046199A1

DE10046199A1 - Verfahren zur forensischen Schriftenanalyse

Info

Publication number: DE10046199A1
Application number: DE2000146199
Authority: DE
Inventors: Werner Knebel; Juergen Hoffmann
Original assignee: Leica Microsystems Heidelberg GmbH; Leica Microsystems CMS GmbH
Current assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date: 2000-09-19
Filing date: 2000-09-19
Publication date: 2002-03-28
Anticipated expiration: 2020-09-20
Also published as: DE10046199B4

Abstract

Die Erfindung offenbart ein Verfahren zur forensischen Schriftenanalyse. In einem ersten Schritt erfolgt ein Auswählen (30) eines zu untersuchenden Bereichs der Schrift. Dieser wird in mehreren Ebenen mit dem Fokus mindestens eines Lichtstrahls (2) abgetastet. Durch Ausblenden (34) des nicht von der Fokusregion ausgehenden Lichtes und ebenenweise Detektion (36) des von der Fokusregion ausgehenden Detektionslichtes (10) wird eine dreidimensionale Darstellung des zu untersuchenden Bereichs erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur forensischen Schriftenanalyse. Im Besonderen betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Schriftenanalyse, bei dem besonders die Strichkreuzungen untersucht werden.

Die Untersuchung von Schriftstücken ist seit geraumer Zeit ein Hauptschwerpunkt der forensischen Wissenschaften insbesondere bei der Untersuchung von Belegmanipulationen oder der Altersbestimmung von Schriftstücken.

Mehrere Ziele stehen im Mittelpunkt der Schriftstückuntersuchung. Häufig ist es von besonderem Interesse herauszufinden, in welcher Reihenfolge Beschriftungen aufgebracht wurden. In diesem Zusammenhang spielt die Strichkreuzuntersuchung eine besondere Rolle. Ganz besonders bei der Untersuchung auf Beleg- oder Urkundenmanipulation ist von besonderer Wichtigkeit festzustellen, welche Schreibmittel verwendet wurden, wie alt eine Beschriftung ist und woraus die Schrift besteht.

Die Reihenfolge des Schriftenauftrages ist mit konventionellen Lichtmikroskopen kaum zu ermitteln, da sie nur ein flächiges Abbild erzeugen können. Die Topographie bleibt dem konventionellen Lichtmikroskop verborgen. Stereomikroskope liefern zwar eine dreidimensionale Abbildung, jedoch sind Stereomikroskope aufgrund ihrer kleinen numerischen Apertur sowohl in der Auflösung, als auch in der Vergrößerung zu stark eingeschränkt. Auch um die Beeinflussung des Papiers beim Schreiben oder beim Druck untersuchen zu können, benötigt man Informationen über die Topographie des Schriftstücks.

Die meisten den gleichen visuellen Eindruck hinterlassenden Schreibmittel unterscheiden sich in ihrem Fluoreszenzverhalten oft sehr wesentlich.

Aus der DE 198 25 947 ist ein forensisches Mikroskop bekannt, das durch getaktete wechselseitige Veränderung des Beleuchtungswinkels vor dem Mikroskopobjektiv und/oder des Winkels der Beobachtung nach dem Mikroskopobjektiv eine dreidimensionalen Eidruck des Schriftstücks ermöglicht. Nachteil des erwähnten Standes der Technik ist das nach wie vor beschränkte Auflösungsvermögen und die technisch umständlich gelöste Fluoreszenzanalyse.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren anzugeben, das eine höhere Auflösung trotz dreidimensionaler Darstellung und einfachere Bedienung ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, dass durch folgende Schritte gekennzeichnet ist

- Auswählen eines zu untersuchenden Bereichs der Schrift,
- Abrastern des zu untersuchenden Bereichs mit dem Fokus mindestens eines Lichtstrahls in mehreren Ebenen,
- Ausblenden des nicht von der Fokusregion ausgehenden Lichtes,
- Ebenenweise Detektion des von der Fokusregion ausgehenden Lichtes, und
- Erzeugen einer dreidimensionalen Darstellung des zu untersuchenden Bereichs aus den detektierten Daten der Fokusregionen.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrenes ist es, den Widerspruch, bei hoher Vergrößerung und hoher Auflösung gleichzeitig eine dreidimensionales Abbild des Schriftstücks bzw. des interessierenden Teils des Schriftstücks zu erhalten, zu lösen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass bei Beleuchtung mit einer Lichtquelle, die Licht mehrerer Wellenlängen emittiert, eine Fluoreszenzanalyse des zu untersuchenden Bereichs möglich ist. Dabei kann der Benutzer die ihn interessierende Anregungswellenlänge frei wählen.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren durch eine Vorrichtung ausgeführt, die mehrere Lichtquellen, die Licht unterschiedlicher Wellenlänge emittieren, bzw. Lichtquellen, die Licht mehrerer Wellenlängen aussenden, um die zu untersuchenden Schriften zur Fluoreszenz anzuregen, umfaßt.

Insbesondere werden Mehrlinien-Laser als Lichtquelle und Mittel zur Auswahl des Lichtes der aktuell gewünschten Wellenlänge verwendet. Besonders vorteilhaft zur Wellenlängenselektion ist die Verwendung eines akustooptischen Filters (AOTF). Filter dieser Art sind sehr flexibel einstellbar und somit ohne großen Aufwand den wechselnden Anforderungen an die Beleuchtungslichtwellenlänge anpaßbar.

In Kombination mit der Mehrfarbbeleuchtung ist es von Vorteil, das Fluoreszenzlicht in mehreren Wellenlängenbereichen simultan detektieren zu können. Zu diesem Zweck sind mehrere Detektoren vorgesehen, denen mit Hilfe dichroitischer Strahlteiler das Fluoreszenzlicht der unterschiedlichen Spektralbereiche zugeleitet wird.

Die zuvor genannte, zur Selektion und Detektion mindestens zweier Spektralbereiche eines Lichtstrahls dienende Vorrichtung, erfordert für jede interessierende Fluoreszenzchrakeristik der Schrift ausgewählte Filter. Insbesondere im Hinblick auf die Möglichkeit der Detektion des Fluoreszenzlichtes verschiedener Schriften hat dies zur Folge, daß eine Vielzahl von Filtern - systembedingt - bereitgestellt sein muß. Ferner wird die Leistung des vom Schriftstück ausgehenden Lichtes durch Filter verringert.

Besonders vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hat sich die Verwendung eines Multibanddetektors, wie er beispielsweise aus der Patentschrift DE 43 30 347 bekannt ist, erwiesen. Ein solcher Multibanddetektor zeichnet sich dadurch aus, daß die Lichtselektionseinrichtung Mittel zur spektralen Zerlegung des Lichtstrahls und Mittel einerseits zum Ausblenden eines ersten Spektralbereichs und andererseits zur Reflexion zumindest eines Teils des nicht ausgeblendeten Spektralbereichs und die Detektionseinrichtung einen im Strahlengang des ausgeblendeten ersten Spektralbereichs angeordneten ersten Detektor und einen im Strahlengang des reflektierten Spektralbereichs angeordneten zweiten Detektor umfaßt.

Ein Multibanddetektor dieser Art ist kaskadierbar, so daß innerhalb einer großen Anzahl von Spektralbereichen nahezu beliebig einstellbarer spektraler Breite detektiert werden kann.

In der erfindungsgemäßen Kombination mit einem Multibanddetektor wird eine hohe Flexibilität bei der Schriftuntersuchung anhand des Fluoreszenzlichtes erzielt.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figur nachfolgend beschrieben. Dabei zeigen

Fig. 1 einen schematischen Aufbau der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Schriftkreuzung.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Aus dem von einem Beleuchtungssystem 1, das in dieser Ausführungsform als Mehrlinien-Laser ausgeführt ist, kommende Lichtstrahl 2 (gepunktet dargestellt) wird mit Hilfe eines akustooptischen Filters 7, der über einen Ultraschallsender 8 angesteuert wird, das Licht der zur Beleuchtung des Schriftstücks 6 bzw. der Beschriftung benötigten Wellenlänge ausgekoppelt und von einem Strahlteiler 3 zur Strahlablenkeinrichtung 4 reflektiert, die einen kardanisch aufgehängten Scanspiegel 18 beinhaltet, der den Strahl durch die Mikroskopoptik 5 hindurch lateral über den zu untersuchenden Bereich des Schriftstücks 6 führt. Das Licht der nicht gewünschten Wellenlängen versumpft in einem Strahlfänger 9. Das Schriftstück liegt auf einem in axialer Richtung, die durch den Doppelpfeil 21 angedeutet ist, verschiebbaren Feinpositioniertisch 19, der es erlaubt, das Schriftstück relativ zur Fokalebene zu verschieben, so daß das Schriftstück bzw. die Beschriftung in verschiedenen Schichttiefen untersucht werden kann. Das vom Schriftstück ausgehende Detektionslicht 10 (ausgezogen dargestellt) gelangt durch die Mikroskopoptik 5 und über die Strahlablenkeinrichtung 4 zum Strahlteiler 3, passiert diesen und trifft auf die Blende 11, die den nicht aus der Fokusregion stammenden Anteil ausblendet. Nach der Blende 11 folgt ein Mittel zur spektralen, räumlichen Aufspaltung 12 des Detektionslichtstrahles 10, das als Prisma ausgeführt ist. Eine weitere Möglichkeit der spektralen Aufspaltung ist die Verwendung eines Reflexions-, oder Transmissionsgitters. Der Spektral aufgespaltene Lichtfächer 22 wird mit der Fokussieroptik 13 fokussiert und trifft anschließend auf eine Spiegelblendenanordnung 14, 15. Die Spiegelanordnung 14, 15, die Mittel zur spektralen, räumlichen Aufspaltung 12, die Fokussieroptik 13 und die Detektoren 16 und 17 werden zusammen als Multibanddetektor 24 bezeichnet. Ein Teil des aufgespaltenen Lichtfächers 22 des Detektionslichtes 10, der nur Licht eines vorgewählten Spektralbereichs umfaßt, passiert die Spiegelblendenanordnung und wird von dem Detektor 16, der als Photomultiplier ausgeführt ist detektiert. Ein anderer Teil des aufgespaltenen Lichtfächers 22 wird an der Spiegelblende 14 reflektiert und gelangt zu Detektor 17, der ebenfalls als Photomultiplier ausgeführt ist. Die Spiegelblenden sind, in den durch die Doppelpfeile illustrierten Richtungen verschiebbar, so daß die spektralen Detektionsbereiche des den Detektoren 16, 17 zugeführten Lichtes kontinuierlich einstellbar sind. Es ist möglich, jedoch der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt, noch weitere Detektoren einzubauen und weiteren Spiegelblenden zuzuordnen. In den Detektoren 16, 17 werden elektrische, zur Leistung des vom Objekt ausgehenden Lichtes 10 des jeweiligen Spektralbereichs proportionale Detektionssignale erzeugt, die in einer nicht gezeigten Steuer- und Verarbeitungseinheit den in der Strahlablenkeinrichtung mit Hilfe eines Positionssenors 20 erfaßten Positionssignalen zugeordnet werden. Anschließend werden sie mit einem PC zu einem Abbild zusammengesetzt. Dieser Vorgang ist dem Fachmann geläufig und der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt. Weggelassen sind wegen der besseren Anschaulichkeit außerdem einige optische Elemente zur Führung und Formung der Lichtstrahlen. Diese sind einem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann hinlänglich bekannt.

Fig. 2 zeigt einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten Schritt 30 wird das Auswählen eines zu untersuchenden Bereichs der Schrift durchgeführt. Dabei sind Schriftkreuzungen, Radierungen, Ausbesserungen von besonderem Interesse. Das Auswählen wird vom Benutzer vorgenommen. Dabei wird das Schriftstück entsprechend der Auswahl mit dem Feinfokussiertisch positioniert. Anschließend erfolgt ein Abrastern 32 des zu untersuchenden Bereichs mit dem Fokus mindestens eines Lichtstrahls in mehreren Ebenen. Der Fokus des Lichtstrahles wird durch kardanisch aufgehängten Scanspiegel 18 in einer Probenebene bewegt, wobei die Ablenkachsen senkrecht aufeinander stehen. Die Bewegung des Scanspiegels 18 wird beispielsweise mit Hilfe von Galvanometer- Stellelementen bewerkstelligt.

Die Leistung des von der Probe kommenden Lichtes wird in festen Zeitabständen während des Abrasterns gemessen. Der Meßwert muß eindeutig der dazugehörigen Scanposition zugeordnet werden, um aus den Meßdaten ein Bild erzeugen zu können.

Idealer Weise beschreibt die Bahn des Fokusses in der Fokusebene einen Mäander. Dieser Prozeß wird für mehrere Ebenen innerhalb des interessierenden Bereichs des Schriftstücks 6 wiederholt. Der Benutzer kann dabei die Anzahl der Aufzunehmenden Ebenen eingeben.

Während des Abrasterns erfolgt für jeden Rasterpunkt ein Ausblenden 34 des nicht von der Fokusregion ausgehenden Lichtes mit einer Blende 11.

Ebenenweise erfolgt eine Detektion 36 des von der Fokusregion ausgehenden Lichtes. Aus den detektierten Daten der Fokusregionen erfolgt ein Erzeugen 38 einer dreidimensionalen Darstellung des zu untersuchenden Bereichs. Auf einem Display kann der zu untersuchende Bereich für den Benutzer dreidimensional dargestellt werden.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Schriftkreuzung 40. Der zeitlich ältere Strich 41 wurde entlang der mit dem Pfeil 46 angedeuteten Richtung aufgebracht. Strich 42 ist der zeitlich jüngere Strich, der, wie Pfeil 48 illustriert, über Strich 40 hinweg geführt wurde. Bereich 44 deutet Partikel des zeitliche älteren Striches 41 an, die bei der Aufbringung des Striches 42 in Schreibrichtung 48 des Striches 42 verschleppt wurden. Falls der zeitlich ältere Strich 41 mit einem anderen Schreibmittel (z. B. Tinte, Graphit, Toner, Farbpigmente, etc.) erzeugt wurde, als der zeitlich jüngere Strich 42, läßt sich anhand einer Fluoreszenzanalyse im Bereich 44 eindeutig die Reihenfolge des Schreibmittelauftrags ermitteln.

Die Erfindung wurde in Bezug auf eine besondere Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, dass Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1

Beleuchtungssystem

2

Lichtstrahl

3

Strahlteiler

4

Strahlablenkeinrichtung

5

Mikroskopoptik

6

Schriftstück

7

Akusto-Optischer-Filter

8

Ultraschallquelle

9

Strahlfänger

10

Detektionslicht

11

Blende

12

Prisma

13

Fokussieroptik

14

Spiegelblende

15

Spiegelblende

16

Detektor

17

Detektor

18

Kardanisch aufgehängter Spiegel

19

Feinpositioniertisch

20

Positionssensor

21

Axiale Richtung

22

spektral aufgespaltener Lichtfächer

24

Multibanddetektor

30

erster Schritt

32

Abrastern

34

Ausblenden

36

Detektion

38

Erzeugen

40

Schriftkreuzung

41

zeitlich ältere Strich

42

zeitlich jüngerer Strich

44

Bereich

46

Schreibrichtung von

41

48

Schreibrichtung von

42

Claims

1. Verfahren zur forensischen Schriftenanalyse, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Auswählen (30) eines zu untersuchenden Bereichs der Schrift,
- Abrastern (32) des zu untersuchenden Bereichs mit dem Fokus mindestens eines Lichtstrahls in mehreren Ebenen,
- Ausblenden (34) des nicht von der Fokusregion ausgehenden Lichtes,
- Ebenenweise Detektion (36) des von der Fokusregion ausgehenden Detektionslichtes (10), und
- Erzeugen (38) einer dreidimensionalen Darstellung des zu untersuchenden Bereichs aus den detektierten Daten der Fokusregionen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Fokusebene ausgehende Detektionslichtes (10) aus Reflexions- und Fluoreszenzlicht zusammengesetzt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Fokusebene ausgehende Detektionslichtes (10) aus Reflexions- oder Fluoreszenzlicht zusammengesetzt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrahl (2) durch einen Laser erzeugt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion des von der Fokusregion ausgehenden Detektionslichtes (10) ein Multibanddetektor (24) verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt:
Nachweisen eines Bereichs (44) innerhalb einer Schriftkreuzung (40), der Partikel eines zeitlich älteren Striches (41) beinhaltet, die bei der Aufbringung eines Striches (42) verschleppt wurden.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Lichtquelle (1), die einen Lichtstrahl (2) erzeugt, eine Mikroskopoptik (5) zum Fokussieren des Lichtstrahles auf ein Schriftstück (6), eine Blende (11), des nicht aus der Fokusregion stammenden Lichtes, mindestens einen Detektor (16, 17) und eine Strahlablenkeinrichtung (4) umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Blende (11) ein Multibanddetektor (24) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass, der Lichtquelle (1) ein Mittel zur Wellenlängenselektion nachgeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Wellenlängenselektion ein AOTF (7) ist.