引用本文
吴尚, 郝红光, 韩星周, 秦达. 印文迭代复印特征变化的实验研究[J]. 刑事技术,2016,41(2): 116-119
WU Shang, HAO Hongguang, HAN Xingzhou, QIN Da. Characters’ Specifics Changing along with Times of Iterative Copying[J]. Forensic Science and Technology,2016,41(2): 116-119  
Permissions
Copyright©2016, 《刑事技术》编辑部
《刑事技术》编辑部
印文迭代复印特征变化的实验研究
吴尚1, 郝红光2, 韩星周2, 秦达2
1.中国人民公安大学刑事技术学院,北京 100038
2.公安部物证鉴定中心,北京100038

作者简介： 吴尚,硕士研究生,研究方向为刑事科学技术。 E-mail:noblewu@qq.com

基金: 基本科研业务费（No.2015JB013）
摘要

目的 文件检验实践中,经常遇到检材为复印件的案例。复印件一般会因复印过程而在疵点、形态等特征上较原件存在一定的差异,而不同代次复印件之间的差异通常也不一致。本文以印文为对象,研究分析印文经多次迭代复印后图文特征的变化规律。方法 显微放大、比对印文经过多次迭代复印后图文特征的变化;利用Adobe Photoshop中的测量工具测量并记录印文经迭代复印后,在其变化方向上位移量的分布;统计印文的变化位移量并利用SPSS数据分析软件对其进行量化分析。结果 随着迭代复印次数的增多,复印件和原件之间的重合度逐渐降低,而笔画和复杂程度又会使文字的图文信息辨识度进一步衰减。结论 在迭代复印次数和沿复印文件垂直方向上的位移之间存在着一定程度的线性关系。

关键词: 文件检验; 印文; 迭代复印; 位移量; 量化分析
中图分类号:DF794.2 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2016)02-0116-04 doi: 10.16467/j.1008-3650.2016.02.008
Characters’ Specifics Changing along with Times of Iterative Copying
WU Shang1, HAO Hongguang2, HAN Xingzhou2, QIN Da2
1. School of Criminal Science and Technology, People’s Public Security University of China, Beijing 100038, China
2. Institute of Forensic Science, Ministry of Public Security, Beijing 100038, China
Abstract

Objective Copied documents are often come into contact in the field of documents examination. Compared with the original ones, those copied always have continuously increased their differences arisen from the iterative copying because the master copy gradually lost its information along with each time when the preceding copied converted its scanned optical signal into the printed image, causing the copied holding less specifics and configuration than its previous one. Whether a relationship between the copied ones and the master copy is able to deduce from the differences produced as above is of importance. Therefore, a research was in this paper conducted by one photosensitive seal’s impressed characters as the studied object to investigate the characters’ specifics changing concomitant to the times of iterative copying.Methods A document was made with the selected photosensitive seal and successively subjected to iterative copying for 15 times. The specific variations were scrutinized through microscopic magnification and compared among each of the iteration-copied documents. The distribution of displacement following the direction of gradual changing between every two consecutive documents produced with the iterative copying, was measured and recorded by the software of Adobe Photoshop. The quantitative analysis was carried out by the software of SPSS based on the statistic amount of the changing displacements.Results The degree of superposition between the copied ones and the seal’s impression of master copy is decreasing with the times of iterative copying which also result in the further attenuation of character’s figure-and-stroke information when the relevant word is of more strokes and complexity.Conclusion There is a certainty of linear relationship between the times of iterative copying and the displacements along the vertical direction of the copied documents.

Keyword: documents examination; seal; iterative copying; displacement; quantitative analysis

复印文件检验是文件物证鉴定的重要内容之一[1]。已有很多区分辨别复印件与原件的研究[2], 其区分方法主要包括显微观察、理化分析以及灰度值量化分析[3], 而通过复印件因复印次数所引起的特征变化判断其与原件之间的差异与关系罕有报道。为此, 需要了解复印件相关特征点的变化是否因连续复印而产生, 是否具有规律性。本文以印文为研究对象, 通过显微观察比较、变化量统计分析, 探索印文经迭代复印后的变化规律, 以期为这类问题的研究与解决寻找参考依据。

1 实 验

本实验使用理光牌mp 4 000 bst复印机对实验样本以迭代方式连续复印15次。对样本的各代次复印件扫描后进行显微观察、比对, 测量位置偏移量并对所得数据做统计分析, 寻找印文经迭代连续复印后的变化规律。

1.1 实验原理

当前数码复印机均采用扫描加打印的方式工作。复印机首先对原稿进行光学扫描, 然后将光学图像传送到光电转换器中转变成模拟电信号[4]。复印机因类型不同或将模拟信号直接传递到成像组件, 或将模拟信号转换为数字信号后再传入复印机的芯片内而由成像系统进行打印。上述过程的信号转换通常会使原稿内容的信息缺失, 故相应的复印件上也就表现出印文特征的变化。

1.2 实验样本制备

实验样本的页面规格采用A4幅面, 印章则选择日常工作和生活中常见的光敏印章。实验样本概貌如图1。

图 1 实验样本概貌图Fig.1 Original version of the sample

1.3 实验过程

（1）使用EPSON GT 2 000型扫描仪对各代复印件进行扫描, 设定扫描分辨率为1 200 dpi。（2）利用Photoshop图层工具进行重合比对, 观察印文特征变化区域分布。（3）利用Photoshop中的标尺工具测量印文图像在水平方向、竖直方向上的位移量。（4）使用SPSS数据分析软件将测量所得数据进行相关性分析, 拟合出相应位移量变化关系曲线[5]。

2 实验结果及数据分析
2.1 显微观察

使用扫描仪将实验样本各代次复印件扫描, 利用DV4显微镜进行显微放大观察, 并用Photoshop进行重合比对, 发现印文随着复印代次的增加, 印文内容轮廓变化不大, 但细节特征逐渐模糊, 差异愈加明显。

（1）汉字部分的变化主要集中在其笔画细节上, 随着复印代次的增加, 汉字笔画越来越多的以黑色线条形式呈现。通过比对观察, 发现字体的变化情况与其本身的笔画复杂程度高度相关：汉字笔画越少则越能保持较高的辨识度; 汉字笔画越多、复杂程度越高则其辨识度降低越明显, 字体的线条化程度越高（见图2、图3）。

图 2 从左至右依次为第1、2、5、10、15代次复印件印文中“ 公” 字细节特征变化Fig.2 Changing of specifics of the Chinese character ‘ 公’ along with 1st, 2ed, 5th, 10th and 15th times of iterative copying from left to right

图 3 从左至右依次为第1、2、5、10、15代次复印件印文中“ 解” 字细节特征变化Fig.3 Changing of specifics of the Chinese character ‘ 解’ along with 1st, 2ed, 5th, 10th and 15th times of iterative copying from left to right

（2）数字、英文字母等内容由于其本身的笔画较为简单, 与汉字笔画相比细节特征不够明显, 但随着复印代数的增加横向线条化趋势愈加明显（见图4、图5）。

图 4 从左至右依次为第1、5、10、15代次复印件印文中“ 86792” 5个数字细节特征变化Fig.4 Changing of specifics of the five digits ‘ 86792’ along with 1st, 5th, 10th and 15th times of iterative copying from left to right

图 5 从左至右依次为第1、5、10、15代次复印件印文中“ ALPOMY” 6个英文字母细节特征变化Fig.5 Changing of specifics of the six letters ‘ ALPOMY’ along with 1st, 5th, 10th and 15th times of iterative copying from left to right

（3）印文中心的五角星图样经迭代复印轮廓较为完整, 但内部点状填充逐渐变成横向线条, 黑色糊状痕迹更加明显（见图6）。

图 6 从左至右依次为第1、5、10、15代次复印件印文中五角星图案细节特征变化Fig.6 Changing of specifics of the pentacle along with 1st, 5th, 10th and 15th times of iterative copying from left to right

2.2 重合比对

选择印文中心五角星图形的一角作为比对基点, 利用Photoshop进行重合比对。图7为样本印文与其第11代次复印件重合比对结果。图中用圆圈标示重合比对的参考基准点。

将实验各代复印件以上述方式分别与原件印文进行重合比对, 发现随着复印代数的增加复印件与原件之间的重合度逐渐降低。经连续对比观察发现, 在垂直方向上复印件的印文以圆心为中心向内缩小。图7显示印文下半部变化较为明显, 与原件难以重合, 但离基准点越近的地方变化越小。

图7 样本原件与其第11代次复印件重合比对Fig.7 Overlying of the original piece of the seal sample with its copied version produced from the 11th iterative copying

2.3 位移数据采集

印文向内缩小的变化是一个随复印代次增加而逐渐放大的过程, 且其变化部位主要集中在垂直方向上。为了解这种变化的趋势及程度, 笔者利用Photoshop测量工具选取垂直方向上5个参考位置（图8中圆圈）, 从上至下定义各位置变量名称分别为A、B、C、D、E。测量各代复印件上印文在以上5个位置上的位移量, 单位以像素点（pix）表示（图9）, 数据统计记录于表1。

图8 位移量测量参考点选取示例Fig.8 Illustration of selecting five reference points (A, B, C, D, E) to measure the displacements

图 9 从左至右分别为第11代次复印件与样本在A、B、C、D、E五个位置的位移测量Fig.9 Displacements in Fig.8’ s A, B, C, D, E positions of the 11th iteration-copied version from the original piece of seal sample

表1 样本印文与其各代次复印件在垂直方向上位移量统计表(单位：pix) Table 1 Displacements of A, B, C, D, E points on vertical direction (unit:pix) of each iteration-copied version from the original one of seal sample
2.4 位移数据分析

（1）利用SPSS数据分析软件对表1中数据进行分析。使用曲线估计工具分析各个因变量基于同一自变量（复印次数）情况下的线性拟合情况, 得出其模型汇总及其参数估计值（表2）。

（2）为比较研究各因变量之间的线性变化程度, 利用SPSS软件构建各因变量在同一自变量（复印次数）条件下的线性变化情况散点分布图（图10）。

表2 模型汇总和参数估计值 Table 2 Summary of models and estimated parameters by fitting into linearity with SPSS software

图 10 A、B、C、D、E位移变量变化散点分布图Fig.10 Scatter diagram of distribution of variation in the displacements of A, B, C, D, E points along with the times of iterative copying

3 结 论

印文经迭代复印后, 其变化有如下特征：

（1）五角星图案呈现横向线条化特征。而汉字的辨识度高于数字和英文字母, 对于汉字, 简单笔画字的辨识度要高于复杂笔画字, 即随复印次数增加, 笔画复杂程度越高, 则图文信息辨识度衰减越严重。其原因也是由于图文的线条化变化导致笔画复杂部位模糊不清。

（2）随着样本复印代次的增加, 复印件与原件之间的重合度逐渐降低。在纵向上复印件的印文以圆心为中心向内缩小, 从而导致复印件上的印文圆度逐渐减小。

分析原因, 复印时文件纵向即沿扫描方向放置于扫描台上, 而扫描头是一根冷阴极灯管提供的线性光源。该光源与稿件横（即A4纸宽度）向平行但沿纵向扫描稿件, 从而导致复印件的特征变化集中在纵向。类似地, 当文件横向放置时特征变化就主要集中在横向上。

（3）在线性拟合条件下, R方即决定系数会趋于最大而向1靠近, 这说明两变量之间满足线性关系, 将五个位置变量的模型汇总与参数估值统计于表2。由表2可知, B、C、D、E四位置处的位移变化具有很高的线性度, 而A位置的线性拟合程度虽较低但同样满足线性变化。这说明纵向上各参考位置均具有稳定的位移变化。其次, 当将五组数据进行同类比对时, 图10中由A至E五个变量线性变化的斜率逐渐增大, 这说明印文复印件在纵向位置上的变化是不均匀的, 呈现为从上至下变化程度逐渐增大的趋势。分析原因, 扫描光源为线光源, 在多次扫描的情况下, 从光源中心位置至光源两端的扫描误差会逐渐增大。实验中被扫描稿件沿纵向放置并按此方向扫描, 而印文位于被扫描稿件页面的下半部分, 故离光源中心位置越近的地方误差变化越小。

因此, 通过观察印文的细节变化程度, 并测量变化方向上的线性位移, 可以探查某一复印机经连续复印后其所产生的相应印文的变化情况, 从而能帮助文检工作者评价同台复印机复印的不同代次印文与其原件的关联程度。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 于彬. 复印文件底灰特征的定量化检验[J]. 中国人民公安大学学报: 自然科学版, 2012, 18(2): 26-29. [本文引用:1]
[2] 于建民, 高原, 侯建中. 复印、打印伪造印章印文的特点[J]. 刑事技术, 2001, (2): 38. [本文引用:1]
[3] 梁政, 韩星周, 郝红光. 利用ImageXpress系统灰度特征区分激光打印复印一体机的打印及复印文件初探[J]. 刑事技术, 2013, (4): 36-40. [本文引用:1]
[4] 江文杰, 施建华. 光电技术[M]. 北京: 科学出版社, 2009: 135-160. [本文引用:1]
[5] 谢龙汉、尚涛. SPSS统计分析与数据挖掘[M]. 北京: 电子工业出版社, 2014: 286-209. [本文引用:1]