梁立崢

（中國人民公安大學(xué) 北京 100038）

多光譜成像技術(shù)檢驗富士施樂C2220彩色激光打印機(jī)

梁立崢

（中國人民公安大學(xué) 北京 100038）

研究富士施樂C2220彩色激光打印機(jī)的跟蹤代碼，對富士施樂C2220彩色激光打印機(jī)進(jìn)行個體識別。

多光譜成像技術(shù) 跟蹤代碼 富士施樂C2220

1 實(shí)驗部分

1.1 實(shí)驗原理

跟蹤代碼（Tracing Code），是指彩色激光打印機(jī)的生產(chǎn)商預(yù)先在其產(chǎn)品中設(shè)置一個微小的芯片，機(jī)器在執(zhí)行打印、復(fù)印操作時該芯片會在輸出的文件上嵌入隱蔽的標(biāo)記，這種標(biāo)記無法通過肉眼直接觀察到。在一定條件下觀察，可以發(fā)現(xiàn)彩色激光打印機(jī)制作的文件上有一定數(shù)量的黃色小點(diǎn)按照一定的規(guī)律排列成一定的點(diǎn)陣圖形，這些小點(diǎn)及其組成的點(diǎn)陣圖形被稱為彩色激光打印機(jī)的跟蹤代碼。

根據(jù)報道，目前各大品牌的彩色激光打印機(jī)都設(shè)置有專屬于自己的跟蹤代碼。生產(chǎn)商預(yù)先在機(jī)器的激光器邊上設(shè)置一個微小的芯片，打印時芯片控制光源以大約十億分之二十秒的速度迅速在感光鼓上曝光來嵌入吸附的墨粉小顆粒，從而在紙張上形成不能被肉眼直接觀察到的跟蹤代碼小點(diǎn)。這些墨粉顆粒面積相當(dāng)微小，在紙張上大約每英寸出現(xiàn)一次。由于承載此項技術(shù)的芯片緊挨著打印機(jī)激光器，任何企圖破壞該芯片以毀滅證據(jù)的行為都可能會導(dǎo)致機(jī)器損壞而無法得逞。

彩色激光打印機(jī)都是使用黃（Y）、品紅（M）、青（C）、黑（K）四色墨粉分別轉(zhuǎn)印到紙張上，來還原自然彩色的，為了使跟蹤代碼不易被人的肉眼識別，芯片的程序設(shè)置為：當(dāng)需要嵌入墨粉時，激光器只激發(fā)能夠吸附黃色墨粉的激光，此時感光鼓只吸收黃色的墨粉顆粒并將其嵌入紙張。黃色墨粉和白色紙張的結(jié)合，加上墨粉顆粒面積微小，使得跟蹤代碼無法被肉眼識別，而需要借助專門的檢測設(shè)備才能被發(fā)現(xiàn)。

不同的物質(zhì)，在不同波段的光波下有不同的反射、吸收、透射屬性或者受激發(fā)光特性。多光譜成像技術(shù)（Multi-spectral Imaging） 通過多光譜成像儀記錄被檢驗物體在一定光譜范圍內(nèi)密集均勻分布的多個窄波段單色光的反射光亮度分布或熒光亮度分布，并形成圖譜合一的海量數(shù)據(jù)源。這些數(shù)據(jù)源同時包含了圖像信息和光譜信息，能夠給出各個波段上每個像素的光譜強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并且光譜分辨率很高。多光譜成像的數(shù)據(jù)是一疊連續(xù)多個波段成像獲得的景色或樣品的圖像，即圖像立方體（Image cube）。這個圖像立方具有兩個空間維度（X和Y），第三維為每個像素的波長或輻射強(qiáng)度。多光譜成像的技術(shù)優(yōu)勢在于，其可在窄波段光譜條件下掃描物體上的每一個影像點(diǎn)，并將掃描的信息以一系列圖像的形式記錄下來；且能對不同的物質(zhì)進(jìn)行偽彩色自定義，形成不同顏色的偽彩色圖像和曲線圖。

1.2 實(shí)驗儀器

美國CRI（CambridgeResearch&Instrumentation）公司生產(chǎn)的Nuance-macro多光譜成像儀（以下簡稱Nuance多光譜成像儀）及其Nuance多光譜成像系統(tǒng)。

1.3 實(shí)驗樣品

在市面上收集了三臺富士施樂C2220彩色激光打印機(jī)在不同時間打印在A4靜電復(fù)印紙上的文件材料作為實(shí)驗樣本，其中既有彩色打印樣本，又有黑白打印樣本，將打印樣本分別標(biāo)記為YB1-YB3。

1.4 影像采集

將樣本置于Nuance多光譜成像儀的載物臺上，鏡頭距檢驗對象16cm；光圈設(shè)置為3；以多光譜成像儀儀自帶光源為照明光源，亮度調(diào)整為75；放大倍率設(shè)置為10×；采用自動曝光模式，波長范圍為420nm～480nm，間隔波長為10nm，實(shí)時采集影像立方體（Image cube）。

1.5 影像處理

為了進(jìn)一步增強(qiáng)跟蹤代碼與紙張的反差，對跟蹤代碼做偽彩色處理。在實(shí)時影像中獲取立方體（Acquiring cube），將特征點(diǎn)分別取在跟蹤代碼小點(diǎn)和背景紙張上，并分別定義為紅色和白色，采用去混合（Unmix）的方法對影像立方體進(jìn)行分析和處理，即可使得跟蹤代碼與紙張的反差更為明顯。由于跟蹤代碼小點(diǎn)面積很小，在選取特征點(diǎn)時先使用Nuance多光譜成像系統(tǒng)的放大（Zooming）功能將圖像放大后再在跟蹤代碼小點(diǎn)上仔細(xì)點(diǎn)選特征點(diǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 從曲線圖看跟蹤代碼與紙張物質(zhì)成分的差異

多光譜成像技術(shù)能對不同的物質(zhì)進(jìn)行偽彩色自定義，形成不同顏色的偽彩色圖像和曲線圖。通過觀察曲線圖，可以判斷自定義的物質(zhì)成分是否存在差異。如果自定義的不同曲線能夠重合或基本重合，則說明定義的物質(zhì)成分相同或基本相同；反之，則說明定義的物質(zhì)成分不同。將跟蹤代碼小點(diǎn)和背景紙張分別定義為紅色和白色，去混合后觀察，所有樣本曲線圖均不能重合，說明跟蹤代碼與紙張的物質(zhì)成分不同，為使用多光譜成像技術(shù)檢驗富士施樂C2220彩色激光打印機(jī)跟蹤代碼提供了可能。

2.2 跟蹤代碼點(diǎn)陣圖形的分布

通過觀察發(fā)現(xiàn)，所有樣本中都含有跟蹤代碼。富士施樂C2220制作的文件中，不但彩色文件中能顯出跟蹤代碼，黑白文件中也能顯出跟蹤代碼，且跟蹤代碼形態(tài)、大小、點(diǎn)陣圖形和分布均與它們彩色樣本上的跟蹤代碼一致。所有樣本上的跟蹤代碼有規(guī)律性地分布于整個紙面，圖文印跡處和空白處都有，且相同點(diǎn)陣圖形重復(fù)出現(xiàn)。

2.3 不同樣本之間跟蹤代碼點(diǎn)陣圖形的差異

雖然所有樣本上都有跟蹤代碼分布，但是不同樣本之間的跟蹤代碼點(diǎn)陣圖形不盡相同（如圖）。如YB2與YB3均為8行15列的點(diǎn)陣圖形，但它們在各行各列的點(diǎn)陣分布不同。YB2共計有小點(diǎn)43個，第一行在1、4、8、9、10、11、14列有小點(diǎn)分布，第二行在1、2、4、8、9、11、15列有小點(diǎn)分布，第三行在1、4、6、9、10列有小點(diǎn)分布，第四行在2、5、6、8、10、14、15列有小點(diǎn)分布，第五行在1、3、4、5、6、14、15行有小點(diǎn)分布，第六行僅在第5列有小點(diǎn)分布，第七行僅在第6有小點(diǎn)分布，第八行在1、2、4、6、7、11、12、13列有小點(diǎn)分布。而YB3共計有小點(diǎn)45個，且各行的小點(diǎn)分布與YB2全然不同，在第6～13列的小點(diǎn)分布與YB2一致。

圖 不同樣本之間的跟蹤代碼點(diǎn)陣圖形不盡相同

2.4 時間對跟蹤代碼點(diǎn)陣圖形的影響

通過對上述三臺富士施樂C2220連續(xù)打印和不同時期打印的樣本進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)同一臺機(jī)器打印樣本跟蹤代碼的形態(tài)和大小完全一致，不隨時間變化而變化。因此，目前尚無法根據(jù)同一機(jī)器跟蹤代碼的差異來判斷文件制成時間。

3 結(jié)論

多光譜成像技術(shù)是一種新興的物證無損檢驗技術(shù)，能夠快速、簡便地將彩色激光打印機(jī)的跟蹤代碼顯現(xiàn)出來。其強(qiáng)大的偽彩色和去混合處理功能允許操作人員重新定義需要顯現(xiàn)及加強(qiáng)彩色激光打印機(jī)的跟蹤代碼點(diǎn)陣圖形，從而增大反差，使得對彩色激光打印機(jī)跟蹤代碼的觀察與分析更為直觀、便捷。由于組成跟蹤代碼的小點(diǎn)的面積很小，在將圖像放大后選取特征點(diǎn)時需十分謹(jǐn)慎，不可將小點(diǎn)周圍的紙張也當(dāng)作特征點(diǎn)選入，否則會造成去混合后跟蹤代碼與周圍紙張背景反差減小而無法準(zhǔn)確觀察分析。

1.位洪明，黃建同，許可，等.EPSON C1100彩色激光打印機(jī)暗記特征研究[A].刑事科學(xué)技術(shù)研究論叢（第三卷上）[C].北京：中國人民公安大學(xué)出版社，2009

2.Jason Tuohey.Government Uses Color Laser Printer Technology to Track Documents[EB/OL].http：//www.pcworld.com，2004-11-22

3.梁立崢，黃建同.彩色打印機(jī)跟蹤密碼初探[A].第三屆證據(jù)理論與科學(xué)國際研討會論文集（下）[C]，2011

4.王桂強(qiáng).光譜成像檢驗技術(shù)[J].刑事技術(shù)，2004，(1)

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注：本文系中國人民公安大學(xué)第一批研究生科研創(chuàng)新項目資助，項目編號：11LGS009。