利用可見光對可擦筆筆痕進行光學顯現

摘 要 可擦筆的可擦寫特征帶來偽造、變造文件的司法問題，顯現可擦筆擦除的字跡有利于此類案件司法鑒定工作的開展。采集常見品牌的可擦筆制作樣本，利用可見光光學顯現方法進行實驗，嘗試顯現可擦筆字跡擦除后的字痕。實驗結果表明，可見光下利用偏角定向反射配光、光致可見熒光照相兩種方法，配合使用微距鏡頭能夠較高質量顯現可擦筆筆痕。

關鍵詞 可擦筆 可見熒光照相 定向反射配光

作者簡介：姚園園，河南警察學院刑事科學技術系，講師，研究方向：刑事影像技術。

中圖分類號：D918.9 文獻標識碼：A DOI：10.19387/j.cnki.1009-0592.2018.12.365

可擦筆書寫之后使用特質筆擦即可輕易擦除字跡，因此給不法分子帶來可趁之機，在司法案例中不乏利用可擦筆偽造、變造各種合同、文件、票據等的犯罪手法。目前對可擦筆消除字跡進行顯現的研究主要有光學和化學兩類方法?；瘜W方法雖然有效，但會破壞檢材。光學顯現方法目前主要針對特種照相方法進行研究，如紫外反射照相法、紅外發光照相法等，此類方法雖然有效，但對設備器材的要求較高，使用普通相機不能進行。而直接利用可見光對可擦筆筆痕進行顯現的方法簡便易行，同時對設備要求較低。

一、可見光顯現可擦筆筆痕原理

（一）可擦筆擦除原理

目前市面上的可擦水性筆消除原理主要為高溫消色類，使用專門的筆擦在可擦筆筆痕上進行摩擦，溫度升高從而使筆跡消除掉。由此可見，筆跡雖然消除，但相應的油墨物質仍然存留在筆痕處。紙張與可擦筆油墨存在物質差異，其物理特性必然存在差異，為分辨書寫內容奠定物理基礎。

（二）光學顯現原理

物證照相中的光學顯現指利用不同物質的光譜吸收與反射特性的差異，將痕跡或物證的細節特征顯現出來。光學顯現可利用不同性質或不同波段的光源對物證配光，如分色照相、偏振光照相、紅外反射照相、紫外反射照相、光致發光照相、顯微照相等，從而實現對痕跡物證的無損顯現與檢驗。下文主要針對可見光作為光源的光學顯現方法進行研究。

1.分色照相法

可見光就是在電磁波譜中人眼能夠感知到的波長范圍，這個范圍約在400nm～760nm之間。自然光中可見光呈現為白色，而可見光波段中不同的波長，人眼感知為不同的色彩。分色照相使用分色裝置，選擇性的接收和記錄被攝物體反射的某單色光的亮度分布。分色方法能夠加強或減弱物質間的亮度差異，因此可嘗試對有色可擦筆筆痕進行顯現。

2.微距照相法及光學顯微照相法

微距照相法使用微距鏡頭進行拍攝。微距鏡頭是專門為近距離拍攝微小物體而設計的鏡頭，其放大倍率為1：2及至更大。因此微距鏡頭會使成像的精細度提高，可能顯現出可擦筆筆痕影像的細節特征。同理光學顯微照相法使用單反機身，利用光學顯微鏡目鏡成像，獲得更大放大倍率的影像，顯示更多的影像細節。

3.可見光致可見熒光照相法

光致發光指物質在某種激發光源的照射下，受激發出電磁輻射的現象。根據斯托克斯定律，光致發光的光波長大于或等于激發光的波長?？梢姽庵驴梢姛晒庹障嘀敢钥梢姽庵休^短波長的光作為激發光，記錄被攝物體輻射的較長波長的可見光攝影方法。當可擦筆筆痕與紙張的光致發光特性不同時，可使用該方法顯現字痕。

（三）使用配光方法原理

1.均勻配光

可擦筆筆痕屬于平面性客體，可采用常規的均勻配光方法進行配光。具體方法為，使用兩個光強相同的可見光源，距被攝物中心相同距離，使用相同入射角度進行配光，則被攝物上受光均勻。

2.正透射配光

筆跡通常書寫在紙張上，紙張具有不同的厚度，較薄的紙張具有較高的透光性。如果可擦筆筆痕的透光性與紙張的透光性具有差異，紙張與筆痕會形成不同的亮度分布，則筆痕能夠被顯現出來。具體方法為，面光源從紙張的背面入射光線，入射角為180o，相機從紙張的正面，令鏡頭光軸垂直于紙張平面進行拍攝。

3.側光配光

可擦筆的書寫方式與正常筆的書寫方式一致，因此可擦筆的書寫筆痕同樣可以在紙張上形成壓印痕跡。書寫壓痕屬于立體痕跡，適用于側光配光方法。側光配光能夠將立體痕跡的凹凸通過陰影更好地顯現出來，因此對可擦筆筆痕的顯現中具有可行性。具體方法為，單側光線以入射角為60o-80o進行配光，具體入射角根據立體痕跡的寬度與深度進行調整。

4.偏角定向反射配光

定向反射配光利用物質對光的反射性質的差異加強反差。載體為光滑表面時對光產生定向反射，在與入射角相等的反射角上有較強反射光線；痕跡物質為粗糙表面時對光有漫反射作用，在反射角上的反射分量較小，兩者呈現出亮度反差，痕跡被顯現出來?？刹凉P筆痕呈漫反射特性，而紙張有一定的混合反射特性，因此可嘗試定向反射配光。具體方法為：檢材平放，光源以較小入射角配光，相機光軸與光源相對同樣角度進行拍攝。

二、實驗驗證

（一）實驗準備

1.實驗器材

Nikon D810全畫幅單反機身、105mm微距鏡頭、多波段光源、濾光鏡、脫影燈箱、痕跡物證翻拍架。

2. 實驗樣本

實驗收集7種可擦筆，為不同品牌不同顏色。使用可擦筆在A4打印紙上進行書寫，并翻拍記錄下來。隨后使用可擦筆自帶橡膠擦頭進行擦除，再次拍攝擦除后的狀態以作對比。實驗用筆信息列表如下。

7個樣本中，佰利通品牌的樣本4、5的擦除效果較差，擦除后字痕仍隱約可辨。其余5個樣本擦除效果較好，基本無法由視覺直接辨認字跡。

（二）實驗結果與分析

實驗結果顯現等級說明：I級顯現等級為字痕清晰可辨；II級顯現等級為字痕不十分清晰，但通過仔細分析能夠辨認；III級顯現等級為字痕只能辨認出部分筆劃，或完全無顯現。

1.使用微距鏡頭正面均勻配光，背面透射配光翻拍

由實驗結果可見，使用微距鏡頭均勻配光翻拍能夠比使用普通鏡頭顯示更多的字跡形態特征，同時結合背面透射，進一步增大背景亮度，加深字跡。絕大多數品牌型號的可擦筆痕均可達到基本顯現，再通過仔細辨認便可識別筆痕所書寫的文字。缺點是字痕只能夠微弱的顯現出來，反差較小，可能需要后期通過圖像處理輔助分析判斷。

2.使用微距鏡頭偏角定向反射配光拍攝

使用微距鏡頭偏角定向反射配光的效果要好于使用均勻配光拍攝。由上圖可知，字痕與紙張的反差增大，使得字痕更加清晰，無需圖像處理即可清晰辨別內容。分析原因，由于紙張表面具有一定的光滑度，屬于光澤表面，對光具有混合反射特性，而可擦筆痕具有漫反射特性。入射光以一定入射角入射時，紙張的混合反射特性使反射光主要的分量分布在與入射光相同的反射角上；字痕的漫反射特性使反射光在相同反射角上只有很少分量。由此，紙張與字痕的亮度反差增大，使得更多的字痕特征顯現出來。該方法缺點在于，字跡形態有一定的透視變形。

3.使用多波段光源及光譜成像系統進行可見光致可見熒光照相，均勻配光

實驗表明7種書寫在A4紙上的可擦筆筆痕，都能夠通過光致發光方法清晰地顯現出來。由于熱擦除的可擦筆通過摩擦生熱消除字跡，其墨痕仍然殘留在紙張上。但各種品牌的可擦筆的油墨成分有差異，因此光致發光的現象有所不同，即使由同一波段激發及同一波段接收也會呈現不同的顯現效果。由于在不同波長激發光源的激發下，字痕與紙張的發光程度存在差異，由此形成了深色背景淺色字跡紋線與淺色背景深色字跡紋線的兩種顯現效果。

4.無效或結果較差的方法

單純透射配光方法只在本身擦除效果較差、字跡已經隱約可辨的樣本4、5中有效，可以達到基本辨認的結果，在其他5個樣本中均只能夠辨認出部分筆劃，難以準確判斷文字的內容。分析原因應為紙張由于厚度問題，本身的透光性較差且與字痕透光性差異不大，同時紙張的纖維聚集并不完全均勻，導致紙張纖維的團狀匯集影響到對字痕的辨認。

白光源直接側光配光方法也難以獲得較好效果。分析原因，側光配光主要針對立體痕跡進行拍攝，通過陰影顯示立體痕跡的凹凸特征，而可擦筆在書寫時雖然存在筆痕，但由于書寫人書寫力度存在差異，筆痕本身的立體特征較弱，同時在用筆擦擦除的過程中摩擦力使其立體特征進一步減弱，因此側光配光失去了作用基礎。

分色照相主要針對有色對象，加強其色彩之間的差異?？刹凉P目前主要使用的顏色類型為黑色、紅色、藍色。而有色可擦筆字跡經擦除后，原本的顏色遺留較微弱，實驗結果所見與不使用分色方法的加強反差效果不明顯，因此該方法不具備普適性。

三、實驗結論

通過選擇光學顯現拍攝方法與配光方法進行了多組實驗，實驗結果表明使用可見光方法可以較好的顯現各種品牌及顏色的可擦筆筆痕?？梢姽夥椒ú僮骱啽?，設備器材要求不高，使用普通相機、微距鏡頭、濾光鏡、物證照相常規光源以及多波段光源即可進行。

在實際工作中，除非書寫紙張非常薄或高度透明或色彩遺留較多，直接透射配光方法以及分色法可以不予考慮。從使用的設備由少至多、由一般到特殊的角度考慮，建議的操作路線為：首先分析檢材的紙張屬性，若為A4紙，稿紙類具有混合反射特性的紙張，優先考慮使用偏角定向反射法拍攝。若此方法效果不佳，則使用可見光致可見熒光照相方法通?？傻玫捷^好的顯現效果。

參考文獻：

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