引用本文
陈强, 杨志超, 孙阳, 曹广涛, 李然. 发光光谱成像检验人民币真伪研究[J]. 刑事技术,2012,37(2): 16-21
CHEN Qiang, YANG Zhi-chao, SUN Yang, et al. Research on identification of the authenticity of currency by fluorescence spectral imaging[J]. Forensic Science and Technology,2012,37(2): 16-21  
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《刑事技术》编辑部
发光光谱成像检验人民币真伪研究
陈强1, 杨志超1, 孙阳1, 曹广涛1, 李然2
1.中国人民公安大学研究生部,100038
2.河北省石家庄市公安局,050000

作者简介:陈 强(1986—),男,河北省承德市人,硕士研究生,主要从事刑事图像技术专业的研究。E-mail:ycheng86@163.com

摘要

目的 建立鉴别人民币真伪和假币来源同一的检验方法。方法 运用发光光谱成像技术对1999版和2005版真币人民币各50张、1999版和2005版假币各12张进行检验。结果 真假人民币之间和不同来源的假币之间均能较好的区分开,区分效果明显。结论 发光光谱成像技术可以有效鉴别真假人民币和假币来源是否同一。

关键词: 发光光谱成像; 人民币; 伪币; 鉴别
中图分类号:DF794.2 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2012)02-0016-06
Research on identification of the authenticity of currency by fluorescence spectral imaging
CHEN Qiang, YANG Zhi-chao, SUN Yang, et al
Chinese People's Public Security University, Beijing 100038, China
Abstract

Objective To explore the capability of fluorescence spectral imaging for identification of the authenticity of currency and determine whether the counterfeit money came from the same source.Methods 50 pieces of real 100yuan in 1999 edition, 50 pieces of real 100yuan in 2005 edition, 12 pieces of counterfeit 100yuan in 1999 edition, and 12 pieces of counterfeit 100yuan in 2005 edition were analyzed by fluorescence spectral imaging.Results The counterfeit money and the money coming from the different source were distinguished.Conclusion The fluorescence spectral imaging was a very effective method for distinguishing the counterfeit money and the money of different source.

Keyword: fluorescence spectral imaging; RMB; counterfeit money

鉴别货币真伪对于打击国际犯罪、维护正常的经济秩序具有非常重要的意义。随着货币防伪技术的日益完善和进步, 假币的仿真程度也在不断的提高。如何快速、有效的对货币真伪进行鉴别, 并对假币的来源进行是否同一的认定, 是公安机关打击经济犯罪、维护金融秩序的重要手段。

目前社会上多数货币的检验方法还局限于货币本身的防伪措施上。比如:纸张防伪, 包括水印、安全线和纤维丝; 油墨防伪, 包括荧光油墨、光学变色油墨和磁性油墨; 制版和印刷技术防伪, 包括凹版印刷和凸版印刷等[1]。由于犯罪分子制造假币的技术日益成熟和不断提高, 许多真币的防伪措施如凹凸版印刷、荧光油墨、磁性油墨、变色油墨等也均出现在假币上, 甚至达到了以假乱真的程度, 许多假币只能由专业人士通过丰富的鉴定经验和专门的技术手段才能验明正身。但是由于人民币油墨配方的保密性, 尽管无法用肉眼通过油墨辨别人民币真假, 但二者在成分上还是有很大差别的, 成分的不同导致了其荧光光谱信息的差异。本文研究重点即是利用真假币油墨不同的荧光光谱信息对真假币进行区分。

1 实验原理

本次研究以第五套百元人民币为实验样本, 以人民币上的红色油墨和荧光油墨为实验对象。由于伪造人民币印刷所使用的油墨多为市场上流通的普通红色油墨, 该油墨的主要成分是聚合性预聚物、感光性单体、光引发剂, 辅助成分是着色颜料、填料、添加剂(流平剂、阻聚剂)等, 该成分中包含有大量结构复杂、分子量庞大的共轭不饱和体系, 且含有刚性平面分子结构, 这些分子结构决定了红色油墨在蓝绿光的照射下会激发出橙红色的荧光。荧光油墨是人民币本身的防伪措施, 但目前社会上流通的人民币假币多数同样具有荧光油墨, 仅凭肉眼难以区分真假币之间的差别。本研究就是通过短波光源对人民币油墨进行激发, 利用多波段成像光谱仪对红色油墨和荧光油墨的荧光光谱信息进行接收, 通过分析光谱信息的差异来鉴别人民币真伪和假币来源是否同一。

光谱成像(Spectral Imaging)是通过成像光谱仪记录被检验物体在一定光谱范围内密集均匀分布的多个窄波段单色光的反射光亮度分布或荧光亮度分布, 形成由许多单色光影像构成的光谱影像集。光谱成像技术也被称为多光谱成像或超光谱成像(Hyper-spectral Imaging)以及化学成像(Chemical Imaging)[2]。2003年9月澳大利亚联邦警察在J Forensic Sciences发表了第一篇光谱成像检验指印的文章, 目前英美等国家也正在积极研究这项技术。在国内, 王桂强研究员撰文[2]论证了光谱成像技术应用于物证检验的可行性、先进性、技术性; 并提出了光谱成像技术应包含反射光光谱成像技术和发光光谱成像技术两方面内容。发光光谱成像又称荧光光谱成像, 与传统的反射光光谱成像不同, 发光光谱成像主要是通过接收客体激发出的荧光进行光谱分析, 从而认定物质成分是否同一的检验方法。在实验研究方面, 黄威[3]在运用光谱成像技术进行文件检验和指印显现加强方面做了初步研究工作。在人民币真伪检验方面, 张小磊等人利用人民币油墨组分的不同, 在可见光波段接收反射光并分析其光谱, 得到了较好的区分效果。而利用发光光谱成像技术进行鉴别人民币真伪的研究相对较少。

2 材料和方法
2.1 材 料

成像光谱仪:美国Cambridge Research & Instrumentation, Inc.(CRi)公司Nuance Multispecreal Imaging System;

液晶可调波长滤光镜波段范围:420nm~720nm, 所提供的单色波段波长带宽为10nm, 最小间隔波长为1nm, 最大间隔波长300nm;

镜头:Nikon 50mm标准光学镜头;

光源:UV400长波紫外灯, 波长365nm; PL500SC多波段光源, 最短波长350nm, 最长波长650nm;

计算机软件:光谱成像分析软件Nuance lp46。

2.2 实验样本

本实验以第五套人民币为实验样本, 包含真币1999版和2005版两个版面各50张, 假币1999版和2005版两个版面各12张。其中包含2张1999版经验证为相同来源同号假币PC13998709, 其他假币来源均不相同。收集的假币编号详见表1。

表1 实验中所收集的假币编号

分别选取1999版和2005版人民币真币上2个紫外荧光特征点和10个可见荧光特征点, 经预实验确定这12个特征点均具有非常好的稳定性, 满足进行真假币鉴别的实验要求。最终确定的紫外荧光特征点和可见荧光特征点详见表2。

表2 第五套100元人民币选择特征点
2.3 实验条件

在暗环境条件下, 采用UV400 365nm长波紫外灯作为紫外荧光激发光源, PL500SC多波段光源作为可见荧光激发光源, 输出波长调整为415nm; 550nm可见光下自动曝光; 在计算机影像摄取窗口(Acquire)上设定8bit的数位输出, 选择采集影像集光谱范围为420nm~720nm可见光之间, 设定每间隔10nm采集一幅影像, 每个影像集包含31张单色影像。

2.4 实验方法

2.4.1 真假币鉴别 1999版真假币鉴别:选取一张1999版真币和12张1999版假币组成12对真假币组合, 分别命名为组1~组12。在2个紫外荧光特征点和10个可见荧光特征点进行比对研究, 共获得144个影像集组合。采用分类(classify)和去混合(unmix)的方法获取到结果影像。

2005版真假币鉴别:选取一张2005版真币和12张2005版假币组成12对真假币组合, 分别命名为组13~组24。在2个紫外荧光特征点和10个可见荧光特征点进行比对研究, 共获得144个影像集组合。采用分类和去混合的方法获取到结果影像。

2.4.2 假币来源同一认定 1999版不同来源假币鉴别:对1号~5号假币两两组合共10组, 分别命名为组25~组34。在2个紫外荧光特征点和10个可见荧光特征点进行比对研究, 共获得120个影像集组合。采用分类和去混合的方法获取到结果影像。

2005版不同来源假币鉴别:对13号~17号假币两两组合共10组, 分别命名为组35~组44。在2个紫外荧光特征点和10个可见荧光特征点上进行比对研究, 共得到120个影像集组合。采用分类和去混合的方法获取到结果影像。

1999版相同来源假币鉴别:对11号和12号同编号假币PC13998709进行组合, 命名为组45。对其分别在2个紫外荧光特征点和10个可见荧光特征点进行比对研究, 共获得12个影像集组合。采用分类和去混合的方法获取到结果影像。

在真假币检验实验中, 进行紫外荧光特征点检验时, 影像上半部分为真币特征点。进行可见荧光特征点检验时, 将真币压在下面, 假币放在上面。

将实验获得的效果影像分为3个等级, 等级1代表区分效果显著, 获得的对比影像没有颜色混杂或混杂较少, 用“ +++” 表示; 等级2代表区分效果明显, 有部分颜色混杂, 但可以达到区分要求, 用“ ++” 表示; 等级3代表颜色混杂较多或完全混杂, 无法达到鉴定要求, 用“ +” 表示。

3 结果与讨论
3.1 真假币鉴别

3.1.1 1999版真假币鉴别 实验中共获得144个结果影像, 将获得的结果影像按照设定的效果等级进行分类。统计结果详见表3; 各特征点影像效果详见表4。1999版假币AB13554236与真币YS71420388比对部分等级效果见图1~图3。

表3 1999版真假币区分结果统计
表4 1999版真假币区分效果

图1 隐形面额数字

图2 背面荧光油墨

图3 正面左上角国徽

3.1.2 第五套2005版100元人民币 实验中共获得144个结果影像, 将获得的结果影像按照设定的效果等级进行分类, 统计结果详见表5; 各特征点影像效果详见表6。2005版假币TE61925802与真币LH42702344比对部分等级效果见图4~图6。

表5 2005版真假币区分结果统计
表6 2005版真假币区分效果

图4 隐形面额数字

图5 背面左上角“ 100”

图6 盲文面额标记

3.2 假币来源同一认定

3.2.1 1999版不同来源假币鉴别

实验共获得120个影像集组合。将获得的结果影像按照设定的效果等级进行分类, 各特征点影像效果详见表7; 统计结果详见表8。1999版不同来源假币PC13998709-AB13554236比对部分等级效果见图7、图8。

表7 1999版不同来源假币区分效果
表8 1999版不同来源假币区分结果统计

图7 隐形面额数字

图8 正面右上角“ 100”

3.2.2 2005版不同来源假币鉴别 实验共获得120个影像集组合。将获得的结果影像按照设定的效果等级进行分类, 统计结果详见表9; 各特征点影像效果详见表10。2005版不同来源假币TE61925802-AS12093407比对部分等级1效果见图9、图10。

表9 2005版不同来源假币区分结果统计
表10 2005版不同来源假币区分效果

图9 背面右上角“ 100”

图10 正面右上角“ 100”

3.2.3 1999版相同来源假币鉴别 实验共获得12个影像集组合。将获得的结果影像按照设定的效果等级进行分类, 各特征点影像效果详见表11; 统计结果详见表12。1999版同号假币PC13998709比对部分等级3效果见图11~图14。

表11 1999版相同来源假币区分效果
表12 1999版相同来源假币区分结果统计

图11 隐形面额数字

图12 背面荧光油墨

图13 正面汉字“ 中国”

图14 正面左上角国徽

实验结果显示, 对于相同来源的假币12个特征点均无法区分开, 光谱曲线差异较小甚至完全吻合, 验证了本方法对假币的来源是否同一有非常好的检

验能力。

4 讨 论

通过实验结果可知, 利用发光光谱成像检验人民币真伪和假币来源的同一认定具有非常好的检验效果, 且操作简便快捷, 检验效果直观, 无损检验不破坏检材。利用荧光光谱成像进行人民币真伪和伪造人民币来源同一的检验, 主要是因为客体在激发光源照射下所激发出的荧光, 在不同波长范围内其荧光光谱信息很难达到完全一致。由于人民币油墨配方的保密性, 伪造人民币的犯罪分子使用的油墨虽然肉眼难以和真币的油墨区分开来, 但是其成分的不同导致了在激发光源照射下所激发出的荧光光谱信息的很大差异, 而且不同来源的假币油墨成分均不相同, 荧光光谱信息的差异同样明显, 这就为通过荧光光谱成像进行真伪币鉴别和假币溯源鉴定提供了可能性和理论支持。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 廖志文. 人民币防伪印刷技术[J]. 中国防伪报道, 2006(1): 10-12. [本文引用:1]
[2] 王桂强. 光谱成像检验技术[J]. 刑事技术, 2004(1): 7. [本文引用:2]
[3] 黄威, 王桂强. 光谱成像在物证检验中的初步实验研究[J]. 刑事技术, 2006(2): 3-7. [本文引用:1]