印刷品彩虹全息图案采集与比对方法
廉哲1,2, 石高军1, 梁鲁宁1, 杨瑞琴2,*
1.公安部物证鉴定中心,北京100038
2.中国人民公安大学,北京100038
* 通信作者简介:杨瑞琴,女,内蒙古包头人,博士,教授,研究方向为刑事科学技术。E-mail: yangruiqin@ppsuc.edu.cn

第一作者简介:廉哲,男,山东济南人,硕士,助理研究员,研究方向为书写材料检验。E-mail: lianzhe@cifs.gov.cn

摘要

近年来,彩虹全息图案被广泛应用于商品包装、货币和证件的防伪。这一制作技术也逐渐被造假者掌握,用于假印刷品彩虹全息图案的仿制。在案件实践中,需要对印刷品上的彩虹全息图案进行比对,以鉴定样品真伪、追溯制假源头。本文结合实际案例,探讨文检仪和激光全息鉴别仪在相关检验中的应用,对真伪商品及货币上印刷的彩虹全息图案进行了分析,建立了印刷品彩虹全息图案信息采集与比对方法,并对检验中的相关技术问题进行了探讨。该方法可有效区分彩虹全息图案真伪,并可进一步实现伪品的串并溯源。

关键词: 印刷品; 彩虹全息; 假商品; 假币
中图分类号:DF794.2 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2021)06-0600-05
Forensic Comparison into Image Acquisition from Rainbow Holograms on Prints
LIAN Zhe1,2, SHI Gaojun1, LIANG Luning1, YANG Ruiqin2,*
1. People's Public Security University of China, Beijing 100038, China
2. Institute of Forensic science, Ministry of Public Security, Beijing 100038, China
Abstract

Rainbow hologram is at present widely used in commodity packaging, anti-counterfeiting with both the currency and certificate. However, some counterfeiters are also able to fabricate holographic patterns into their purposed prints of fake goods. Thus, a correlative forensic comparison is required to identify the authenticity of the involving samples and track their sources when the related rainbow holograms are suspicious of genuineness or becoming the crucial evidential item. Integrated into real cases, this paper compared the power of document examination workstation (VSC6000) and laser holographic identification instrument (Regula 2303) to discriminate the rainbow holographic patterns printed on genuine and counterfeit commodities and/or currencies. Consequently, a universal method was established about forensic comparison into image acquisition from rainbow hologram, demonstrating effective for forensic identification with the tested results. Additionally, discussions were made about the relevant technological problems, with the feasibility and applicability being illustrated of concatenating cases and tracking the sources of counterfeits.

Key words: printed goods; rainbow hologram; counterfeits; counterfeit banknote

狭义的全息术一般指的是记录和重构光波(电磁波)场的科学技术, 这种技术是Gabor在1948年发明的[1], 后Gabor因此技术获1971年诺贝尔物理学奖。1968年, Benton发明彩虹全息术(rainbow holograms), 使全息图可在白光照射下显现, 不再需要相干光源[2]。使用这种技术制作的光学可变图像(optically variable device)用肉眼观察可以看到色彩丰富的彩虹图像, 且图像会随观察者视角移动而变换, 具有天然的公众防伪功能, 逐渐被应用于商品包装、货币和证件等印刷品的防伪。国内印刷行业在上世纪80年代末90年代初引入这种技术, 并进行了相关学术研究和商业开发[3, 4, 5]。这种技术在应用初期起到了很好的防伪效果。

但是, 随着社会发展, 制假技术壁垒被打破, 假商品包装仿造的全息图案与真品越来越相似, 消费者仅凭借肉眼已难以辨别真伪。基层公安部门在打假工作中, 需要对真假商品(如烟、酒)包装上的彩虹全息图案进行比对, 以鉴定样品真伪并追溯制假源头。在涉及伪造证件、制作假币的案件中, 相关的检验要求也越来越多。当前, 国内外法庭科学领域较少见到对彩虹全息图案检验的研究报道。本文结合近年实际案例讨论彩虹全息图案的信息采集方法和比对鉴别方法。

1 材料与方法
1.1 实验材料

1) 某系列制假案件缴获的3件疑似假冒M牌白酒外包装, 分别编为M-a、M-b、M-c; 另提取同型号不同批次真品2件, 分别编为M-d、M-e。

2) 某制假案件缴获的假冒F牌香烟一件, 编为F-j; 提取对应同型号真品编为F-y。

3) 某地收缴的疑似伪造E货币1张; 编为E-j; 中国银行提供同版本真币编为E-y。

1.2 实验仪器

FOSTER+FREEMAN VSC 6000文检仪(法斯特公司, 英国), Regula 2303激光全息鉴别仪(尼古拉公司, 白俄罗斯)。

1.3 实验方法

1.3.1 文检仪采样

将样本置于文检仪下, 选择可见光源, 选择适宜的放大倍数, 调焦后对样品拍照。

1.3.2 激光全息鉴别仪采样

将样本置于激光全息鉴别仪下, 选择基本光源, 调节光源面板, 选择适宜的光源亮度、长宽和高度。设定光源旋转程序, 自0° ~355° 每次旋转5° 并拍照, 进行样品预检。预检时观察样品, 当其呈现较为明显的彩虹全息现象时, 记录光源照射角度。预检结束后, 将光源角度依次调节至预检中记录的角度, 在± 5° 范围内对角度进行微调, 得到样品最佳彩虹效果图像, 选择适宜的放大倍数, 调焦后对样品拍照。

2 实验结果
2.1 M牌白酒

提取M-a、M-b、M-c外包装全息图案部位和真品M-d、M-e对应部位, 使用VSC 6000文检仪进行采样, 采集图案见图1。

图1 疑似假冒M牌白酒包装及对应真品图案Fig.1 The packaging holograms from the fake and real brand M of liquor

将M-a、M-b、M-c外包装全息图案部位和真品M-d、M-e对应部位在激光全息鉴别仪下预检, 调整光源参数, 发现样品在基本光源0° 、90° 、180° 角度照射时, 呈现较有代表性的彩虹全息图像(见表1)。

表1 M牌疑似假品与真品在不同角度光源下的商标图案 Table 1 The trademark holograms revealed from illuminating under different angles onto the suspected fake and real brand M of liquor

在预检过程中发现, 为了提升防伪能力, 该白酒彩虹全息图案中还印刷了缩微文字。这种缩微文字仅在特定角度光源照射下可观察到, 其他角度光源照射均不可见。在特定光源角度下, 使用10倍物镜采集样品该部位图像(见表2)。

表2 M牌疑似假品与真品在不同角度光源下的缩微文字 Table 2 The micro-printed characteristics revealed from illuminating under different angles onto the suspected fake and real brand M of liquor
2.2 F牌香烟

使用激光全息鉴别仪对疑似假冒香烟F-j及对应真品F-y的外包装全息图案进行检验, 发现F-y在140° 光源下可见细节丰富的彩虹图案, 而F-j的主景图案在180° 光源下彩虹效果更好(表3)。

表3 F牌香烟疑似假品与真品在两种角度光源下的商标图案 Table 3 The holograms revealed from illuminating under two angles onto the suspected fake and real brand F of cigarette
2.3 E货币

使用激光全息鉴别仪对疑似伪造E货币E-j与真币E-y进行初检, 在0° 、92° 光源下采集图像见表4

表4 疑似假币与真币在不同角度光源下的全息图案 Table 4 The holograms revealed from illuminating under different angles onto the counterfeit and real banknotes
3 讨论
3.1 检验仪器比较

比较图1与表1可知, 在文检仪的光源下, 样品彩虹全息图案相当部分不可见, 彩虹效果呈现不佳, 后续比对有困难, 而在激光全息鉴别仪下, 获得了较佳采集效果, 为下一步的比对检验提供了很好的图像条件。这是因为, 彩虹全息防伪图案与一般防伪图案不同, 它的防伪功能通过入射光角度和观察角度变化来实现, 其细节特征需要一组多个角度光源照射来呈现和固定, 检验中经常需对光源的角度进行准确和精细的调节, 激光全息鉴别仪针对性配置了可调节的光源, 相关检验功能较为完备, 而文检仪在该项检验中存在一定局限。

3.2 激光全息鉴别仪比对检验方法

根据以上实际案例检验结果, 将彩虹全息图案的比对检验方法归纳为以下项次。

3.2.1 概貌特征比对

一般认为, 在无法获得原印版的情况下, 彩虹全息图案是不能被完全复制和再制作的, 因此, 伪造的印版图文总会与原版存在差异, 不同印版的伪造品之间也同样存在差异。概貌特征可以较为完整地表征这些信息, 因此应当作为检验的首选项。

例如对M牌白酒, 从表1可以看出, 在0° 、90° 、180° 光源下, M-a、M-b的彩虹效果与真品均有较大差异, 而M-c与真品M-d、M-e较为相似。据此可以初步判断M-a、M-b为假冒。

对F牌香烟, 由表3可见, F-j与F-y在特定角度光源下照射呈现的图文特征存在很大差异。F-j商标的花朵图案在180° 光源下可见, 而F-y需140° 光源照射。检验图案细节特征可发现, F-j与F-y的主景图案的细节也存在差异(见表3红圈内部分), 据此可以认定F-j是假冒的。

3.2.2 专业防伪特征比对

随着制假技术的进步, 伪品的仿真程度越来越高, 仅检验主景图案的差异可能不足以满足检验要求, 在进行检验时, 应注意观察全息图案的其他深层次防伪手段, 提取特征点用于比对。

例如从表2对缩微文字的对比可以发现, M-a、M-b该部位图文与M-d、M-e存在较大差异, 且照射光源的角度也与真品不同, 而M-c与M-d、M-e较为相似。结合3.2.1分析可得出更为明确的结论:M-a、M-b两外包装应为伪造, 且版本不同; M-c应为回收的真品包装(用以灌注假酒后出售冒充真品)。

3.2.3 制作工艺比对

由于生产成本和生产技术的问题, 伪品的制作工艺一般比真品差, 这也是比对检验中应当注意的方面。

例如, 由表4可见, 相同角度光源下, E-j图案颜色相对单调, 彩虹效果不佳, 与E-y存在差异。特别是在92° 光源照射下, E-y中心部位的彩虹效果不可见, E-j中心部位残留了较弱的彩虹效果; 此时可观察到底层金属覆膜的形态, E-j金属覆膜边缘粗糙, 穿孔相较E-y呈不规则状。这说明E-j的印刷工艺较E-y差, 呈现伪造特征。

3.2.4 其他检验项次与图像处理

从实际案例来看, 上述三项检验已可基本满足鉴定需要。但是, 新技术和新工艺的引入可能对鉴定提出更多的要求。例如, 目前有部分货币全息图案上使用了动态图像技术, 调整货币与视线的角度, 可观察到图像有生动的动态效果。必要时, 此类防伪特征需采集视频或合成动图来展示和比对, 这可由软件的图像处理功能实现。因实际案例中尚未见此类伪造, 在此不作进一步讨论。

4 思考与展望

本文结合实际案例, 初步探讨了检验彩虹全息图案的一般方法。在实际检验中, 样本的选择是非常重要的, 对于首次接触或了解较少以及技术含量较低的商品或证件, 应收集尽可能多的比对样本, 充分了解其版本的更迭和印刷工艺的稳定性, 选择稳定的特征点用于真伪比对。透明基材(如塑料钞)的使用是未来票据证件制作的发展趋势, 在塑料基材上, 彩虹全息技术可以和液晶(liquid crystal)、微光学(micro-optic)等技术复合使用, 制作技术含量更高的光学可变图像。

可以预见, 未来会出现更加频繁和逼真的伪造, 公安机关在打假工作中对彩虹全息图案相关的鉴定需求会越来越多, 案件检验的难度也会越来越大。对法庭科学工作者而言, 应当持续追踪彩虹全息技术发展, 及时掌握生产工艺革新, 不断更新检验技术和检验方法, 适时建立相关行业标准。

参考文献
[1] GABOR D. A new microscope principle[J]. Nature, 1948, 161(4098): 777. [本文引用:]
[2] WEI S. Introduction to holographic imaging [M]. Hefei: Anhui University Press, 2013: 5-32. [本文引用:]
[3] 谢敬辉, 赵业玲. 全息图模压复制技术(Ⅲ): 模压复制及热冲压转印技术[J]. 光学技术, 1990(5): 14-17.
(XIE Jinghui, ZHAO Yeling. Embossing and copying technology of hologram (III): embossing and hot stamping transfer technology[J]. Optical Technique, 1990(5): 14-17. ) [本文引用:]
[4] 蔡雪强, 柯重来. 真彩色模压全息图[J]. 光学技术, 1992(4): 42-43.
(CAI Xueqiang, KE Zhonglai. True color embossed hologram[J]. Optical Technique, 1992(4): 42-43. ) [本文引用:]
[5] 佚名. 通向21世纪的全息照相印刷术[J]. 云南印刷, 1995(1): 43.
(Anon. Holographic printing in the 21st century[J]. Yunnan Printing, 1995(1): 43. ) [本文引用:]