利用可见光对可擦笔笔痕进行光学显现

摘 要 可擦笔的可擦写特征带来伪造、变造文件的司法问题，显现可擦笔擦除的字迹有利于此类案件司法鉴定工作的开展。采集常见品牌的可擦笔制作样本，利用可见光光学显现方法进行实验，尝试显现可擦笔字迹擦除后的字痕。实验结果表明，可见光下利用偏角定向反射配光、光致可见荧光照相两种方法，配合使用微距镜头能够较高质量显现可擦笔笔痕。

关键词 可擦笔 可见荧光照相 定向反射配光

作者简介：姚园园，河南警察学院刑事科学技术系，讲师，研究方向：刑事影像技术。

中图分类号：D918.9 文献标识码：A DOI：10.19387/j.cnki.1009-0592.2018.12.365

可擦笔书写之后使用特质笔擦即可轻易擦除字迹，因此给不法分子带来可趁之机，在司法案例中不乏利用可擦笔伪造、变造各种合同、文件、票据等的犯罪手法。目前对可擦笔消除字迹进行显现的研究主要有光学和化学两类方法。化学方法虽然有效，但会破坏检材。光学显现方法目前主要针对特种照相方法进行研究，如紫外反射照相法、红外发光照相法等，此类方法虽然有效，但对设备器材的要求较高，使用普通相机不能进行。而直接利用可见光对可擦笔笔痕进行显现的方法简便易行，同时对设备要求较低。

一、可见光显现可擦笔笔痕原理

（一）可擦笔擦除原理

目前市面上的可擦水性笔消除原理主要为高温消色类，使用专门的笔擦在可擦笔笔痕上进行摩擦，温度升高从而使笔迹消除掉。由此可见，笔迹虽然消除，但相应的油墨物质仍然存留在笔痕处。纸张与可擦笔油墨存在物质差异，其物理特性必然存在差异，为分辨书写内容奠定物理基础。

（二）光学显现原理

物证照相中的光学显现指利用不同物质的光谱吸收与反射特性的差异，将痕迹或物证的细节特征显现出来。光学显现可利用不同性质或不同波段的光源對物证配光，如分色照相、偏振光照相、红外反射照相、紫外反射照相、光致发光照相、显微照相等，从而实现对痕迹物证的无损显现与检验。下文主要针对可见光作为光源的光学显现方法进行研究。

1.分色照相法

可见光就是在电磁波谱中人眼能够感知到的波长范围，这个范围约在400nm～760nm之间。自然光中可见光呈现为白色，而可见光波段中不同的波长，人眼感知为不同的色彩。分色照相使用分色装置，选择性的接收和记录被摄物体反射的某单色光的亮度分布。分色方法能够加强或减弱物质间的亮度差异，因此可尝试对有色可擦笔笔痕进行显现。

2.微距照相法及光学显微照相法

微距照相法使用微距镜头进行拍摄。微距镜头是专门为近距离拍摄微小物体而设计的镜头，其放大倍率为1：2及至更大。因此微距镜头会使成像的精细度提高，可能显现出可擦笔笔痕影像的细节特征。同理光学显微照相法使用单反机身，利用光学显微镜目镜成像，获得更大放大倍率的影像，显示更多的影像细节。

3.可见光致可见荧光照相法

光致发光指物质在某种激发光源的照射下，受激发出电磁辐射的现象。根据斯托克斯定律，光致发光的光波长大于或等于激发光的波长。可见光致可见荧光照相指以可见光中较短波长的光作为激发光，记录被摄物体辐射的较长波长的可见光摄影方法。当可擦笔笔痕与纸张的光致发光特性不同时，可使用该方法显现字痕。

（三）使用配光方法原理

1.均匀配光

可擦笔笔痕属于平面性客体，可采用常规的均匀配光方法进行配光。具体方法为，使用两个光强相同的可见光源，距被摄物中心相同距离，使用相同入射角度进行配光，则被摄物上受光均匀。

2.正透射配光

笔迹通常书写在纸张上，纸张具有不同的厚度，较薄的纸张具有较高的透光性。如果可擦笔笔痕的透光性与纸张的透光性具有差异，纸张与笔痕会形成不同的亮度分布，则笔痕能够被显现出来。具体方法为，面光源从纸张的背面入射光线，入射角为180o，相机从纸张的正面，令镜头光轴垂直于纸张平面进行拍摄。

3.侧光配光

可擦笔的书写方式与正常笔的书写方式一致，因此可擦笔的书写笔痕同样可以在纸张上形成压印痕迹。书写压痕属于立体痕迹，适用于侧光配光方法。侧光配光能够将立体痕迹的凹凸通过阴影更好地显现出来，因此对可擦笔笔痕的显现中具有可行性。具体方法为，单侧光线以入射角为60o-80o进行配光，具体入射角根据立体痕迹的宽度与深度进行调整。

4.偏角定向反射配光

定向反射配光利用物质对光的反射性质的差异加强反差。载体为光滑表面时对光产生定向反射，在与入射角相等的反射角上有较强反射光线；痕迹物质为粗糙表面时对光有漫反射作用，在反射角上的反射分量较小，两者呈现出亮度反差，痕迹被显现出来。可擦笔笔痕呈漫反射特性，而纸张有一定的混合反射特性，因此可尝试定向反射配光。具体方法为：检材平放，光源以较小入射角配光，相机光轴与光源相对同样角度进行拍摄。

二、实验验证

（一）实验准备

1.实验器材

Nikon D810全画幅单反机身、105mm微距镜头、多波段光源、滤光镜、脱影灯箱、痕迹物证翻拍架。

2. 实验样本

实验收集7种可擦笔，为不同品牌不同颜色。使用可擦笔在A4打印纸上进行书写，并翻拍记录下来。随后使用可擦笔自带橡胶擦头进行擦除，再次拍摄擦除后的状态以作对比。实验用笔信息列表如下。

7个样本中，佰利通品牌的样本4、5的擦除效果较差，擦除后字痕仍隐约可辨。其余5个样本擦除效果较好，基本无法由视觉直接辨认字迹。

（二）实验结果与分析

实验结果显现等级说明：I级显现等级为字痕清晰可辨；II级显现等级为字痕不十分清晰，但通过仔细分析能够辨认；III级显现等级为字痕只能辨认出部分笔划，或完全无显现。

1.使用微距镜头正面均匀配光，背面透射配光翻拍

由实验结果可见，使用微距镜头均匀配光翻拍能够比使用普通镜头显示更多的字迹形态特征，同时结合背面透射，进一步增大背景亮度，加深字迹。绝大多数品牌型号的可擦笔痕均可达到基本显现，再通过仔细辨认便可识别笔痕所书写的文字。缺点是字痕只能够微弱的显现出来，反差较小，可能需要后期通过图像处理辅助分析判断。

2.使用微距镜头偏角定向反射配光拍摄

使用微距镜头偏角定向反射配光的效果要好于使用均匀配光拍摄。由上图可知，字痕与纸张的反差增大，使得字痕更加清晰，无需图像处理即可清晰辨别内容。分析原因，由于纸张表面具有一定的光滑度，属于光泽表面，对光具有混合反射特性，而可擦笔痕具有漫反射特性。入射光以一定入射角入射时，纸张的混合反射特性使反射光主要的分量分布在与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，纸张与字痕的亮度反差增大，使得更多的字痕特征显现出来。该方法缺点在于，字迹形态有一定的透视变形。

3.使用多波段光源及光谱成像系统进行可见光致可见荧光照相，均匀配光

实验表明7种书写在A4纸上的可擦笔笔痕，都能够通过光致发光方法清晰地显现出来。由于热擦除的可擦笔通过摩擦生热消除字迹，其墨痕仍然残留在纸张上。但各种品牌的可擦笔的油墨成分有差异，因此光致发光的现象有所不同，即使由同一波段激发及同一波段接收也会呈现不同的显现效果。由于在不同波长激发光源的激发下，字痕与纸张的发光程度存在差异，由此形成了深色背景浅色字迹纹线与浅色背景深色字迹纹线的两种显现效果。

4.无效或结果较差的方法

单纯透射配光方法只在本身擦除效果较差、字迹已经隐约可辨的样本4、5中有效，可以达到基本辨认的结果，在其他5个样本中均只能够辨认出部分笔划，难以准确判断文字的内容。分析原因应为纸张由于厚度问题，本身的透光性较差且与字痕透光性差异不大，同时纸张的纤维聚集并不完全均匀，导致纸张纤维的团状汇集影响到对字痕的辨认。

白光源直接侧光配光方法也难以获得较好效果。分析原因，侧光配光主要针对立体痕迹进行拍摄，通过阴影显示立体痕迹的凹凸特征，而可擦笔在书写时虽然存在笔痕，但由于书写人书写力度存在差异，笔痕本身的立体特征较弱，同时在用笔擦擦除的过程中摩擦力使其立体特征进一步减弱，因此侧光配光失去了作用基础。

分色照相主要针对有色对象，加强其色彩之间的差异。可擦笔目前主要使用的颜色类型为黑色、红色、蓝色。而有色可擦笔字迹经擦除后，原本的颜色遗留较微弱，實验结果所见与不使用分色方法的加强反差效果不明显，因此该方法不具备普适性。

三、实验结论

通过选择光学显现拍摄方法与配光方法进行了多组实验，实验结果表明使用可见光方法可以较好的显现各种品牌及颜色的可擦笔笔痕。可见光方法操作简便，设备器材要求不高，使用普通相机、微距镜头、滤光镜、物证照相常规光源以及多波段光源即可进行。

在实际工作中，除非书写纸张非常薄或高度透明或色彩遗留较多，直接透射配光方法以及分色法可以不予考虑。从使用的设备由少至多、由一般到特殊的角度考虑，建议的操作路线为：首先分析检材的纸张属性，若为A4纸，稿纸类具有混合反射特性的纸张，优先考虑使用偏角定向反射法拍摄。若此方法效果不佳，则使用可见光致可见荧光照相方法通常可得到较好的显现效果。

参考文献：

[1]陈露、杨志超.紫外照相技术显现可擦签字笔形成的消退字迹.影像技术.2017，29（5）.

[2]刘辉、王江涛、代雪晶.采用光致红外荧光摄影显现可擦笔消退字迹.四川警察学院学报.2018（2）.

[3]林如意、吕荫妮.可擦笔字迹色痕的鉴定研究.中国司法鉴定.2017（2）.