多光谱成像技术检验富士施乐C2220彩色激光打印机

梁立峥

（中国人民公安大学 北京 100038）

多光谱成像技术检验富士施乐C2220彩色激光打印机

梁立峥

（中国人民公安大学 北京 100038）

研究富士施乐C2220彩色激光打印机的跟踪代码，对富士施乐C2220彩色激光打印机进行个体识别。

多光谱成像技术 跟踪代码 富士施乐C2220

1 实验部分

1.1 实验原理

跟踪代码（Tracing Code），是指彩色激光打印机的生产商预先在其产品中设置一个微小的芯片，机器在执行打印、复印操作时该芯片会在输出的文件上嵌入隐蔽的标记，这种标记无法通过肉眼直接观察到。在一定条件下观察，可以发现彩色激光打印机制作的文件上有一定数量的黄色小点按照一定的规律排列成一定的点阵图形，这些小点及其组成的点阵图形被称为彩色激光打印机的跟踪代码。

根据报道，目前各大品牌的彩色激光打印机都设置有专属于自己的跟踪代码。生产商预先在机器的激光器边上设置一个微小的芯片，打印时芯片控制光源以大约十亿分之二十秒的速度迅速在感光鼓上曝光来嵌入吸附的墨粉小颗粒，从而在纸张上形成不能被肉眼直接观察到的跟踪代码小点。这些墨粉颗粒面积相当微小，在纸张上大约每英寸出现一次。由于承载此项技术的芯片紧挨着打印机激光器，任何企图破坏该芯片以毁灭证据的行为都可能会导致机器损坏而无法得逞。

彩色激光打印机都是使用黄（Y）、品红（M）、青（C）、黑（K）四色墨粉分别转印到纸张上，来还原自然彩色的，为了使跟踪代码不易被人的肉眼识别，芯片的程序设置为：当需要嵌入墨粉时，激光器只激发能够吸附黄色墨粉的激光，此时感光鼓只吸收黄色的墨粉颗粒并将其嵌入纸张。黄色墨粉和白色纸张的结合，加上墨粉颗粒面积微小，使得跟踪代码无法被肉眼识别，而需要借助专门的检测设备才能被发现。

不同的物质，在不同波段的光波下有不同的反射、吸收、透射属性或者受激发光特性。多光谱成像技术（Multi-spectral Imaging） 通过多光谱成像仪记录被检验物体在一定光谱范围内密集均匀分布的多个窄波段单色光的反射光亮度分布或荧光亮度分布，并形成图谱合一的海量数据源。这些数据源同时包含了图像信息和光谱信息，能够给出各个波段上每个像素的光谱强度数据，并且光谱分辨率很高。多光谱成像的数据是一叠连续多个波段成像获得的景色或样品的图像，即图像立方体（Image cube）。这个图像立方具有两个空间维度（X和Y），第三维为每个像素的波长或辐射强度。多光谱成像的技术优势在于，其可在窄波段光谱条件下扫描物体上的每一个影像点，并将扫描的信息以一系列图像的形式记录下来；且能对不同的物质进行伪彩色自定义，形成不同颜色的伪彩色图像和曲线图。

1.2 实验仪器

美国CRI（CambridgeResearch&Instrumentation）公司生产的Nuance-macro多光谱成像仪（以下简称Nuance多光谱成像仪）及其Nuance多光谱成像系统。

1.3 实验样品

在市面上收集了三台富士施乐C2220彩色激光打印机在不同时间打印在A4静电复印纸上的文件材料作为实验样本，其中既有彩色打印样本，又有黑白打印样本，将打印样本分别标记为YB1-YB3。

1.4 影像采集

将样本置于Nuance多光谱成像仪的载物台上，镜头距检验对象16cm；光圈设置为3；以多光谱成像仪仪自带光源为照明光源，亮度调整为75；放大倍率设置为10×；采用自动曝光模式，波长范围为420nm～480nm，间隔波长为10nm，实时采集影像立方体（Image cube）。

1.5 影像处理

为了进一步增强跟踪代码与纸张的反差，对跟踪代码做伪彩色处理。在实时影像中获取立方体（Acquiring cube），将特征点分别取在跟踪代码小点和背景纸张上，并分别定义为红色和白色，采用去混合（Unmix）的方法对影像立方体进行分析和处理，即可使得跟踪代码与纸张的反差更为明显。由于跟踪代码小点面积很小，在选取特征点时先使用Nuance多光谱成像系统的放大（Zooming）功能将图像放大后再在跟踪代码小点上仔细点选特征点。

2 结果与分析

2.1 从曲线图看跟踪代码与纸张物质成分的差异

多光谱成像技术能对不同的物质进行伪彩色自定义，形成不同颜色的伪彩色图像和曲线图。通过观察曲线图，可以判断自定义的物质成分是否存在差异。如果自定义的不同曲线能够重合或基本重合，则说明定义的物质成分相同或基本相同；反之，则说明定义的物质成分不同。将跟踪代码小点和背景纸张分别定义为红色和白色，去混合后观察，所有样本曲线图均不能重合，说明跟踪代码与纸张的物质成分不同，为使用多光谱成像技术检验富士施乐C2220彩色激光打印机跟踪代码提供了可能。

2.2 跟踪代码点阵图形的分布

通过观察发现，所有样本中都含有跟踪代码。富士施乐C2220制作的文件中，不但彩色文件中能显出跟踪代码，黑白文件中也能显出跟踪代码，且跟踪代码形态、大小、点阵图形和分布均与它们彩色样本上的跟踪代码一致。所有样本上的跟踪代码有规律性地分布于整个纸面，图文印迹处和空白处都有，且相同点阵图形重复出现。

2.3 不同样本之间跟踪代码点阵图形的差异

虽然所有样本上都有跟踪代码分布，但是不同样本之间的跟踪代码点阵图形不尽相同（如图）。如YB2与YB3均为8行15列的点阵图形，但它们在各行各列的点阵分布不同。YB2共计有小点43个，第一行在1、4、8、9、10、11、14列有小点分布，第二行在1、2、4、8、9、11、15列有小点分布，第三行在1、4、6、9、10列有小点分布，第四行在2、5、6、8、10、14、15列有小点分布，第五行在1、3、4、5、6、14、15行有小点分布，第六行仅在第5列有小点分布，第七行仅在第6有小点分布，第八行在1、2、4、6、7、11、12、13列有小点分布。而YB3共计有小点45个，且各行的小点分布与YB2全然不同，在第6～13列的小点分布与YB2一致。

图 不同样本之间的跟踪代码点阵图形不尽相同

2.4 时间对跟踪代码点阵图形的影响

通过对上述三台富士施乐C2220连续打印和不同时期打印的样本进行观察，发现同一台机器打印样本跟踪代码的形态和大小完全一致，不随时间变化而变化。因此，目前尚无法根据同一机器跟踪代码的差异来判断文件制成时间。

3 结论

多光谱成像技术是一种新兴的物证无损检验技术，能够快速、简便地将彩色激光打印机的跟踪代码显现出来。其强大的伪彩色和去混合处理功能允许操作人员重新定义需要显现及加强彩色激光打印机的跟踪代码点阵图形，从而增大反差，使得对彩色激光打印机跟踪代码的观察与分析更为直观、便捷。由于组成跟踪代码的小点的面积很小，在将图像放大后选取特征点时需十分谨慎，不可将小点周围的纸张也当作特征点选入，否则会造成去混合后跟踪代码与周围纸张背景反差减小而无法准确观察分析。

1.位洪明，黄建同，许可，等.EPSON C1100彩色激光打印机暗记特征研究[A].刑事科学技术研究论丛（第三卷上）[C].北京：中国人民公安大学出版社，2009

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

3.梁立峥，黄建同.彩色打印机跟踪密码初探[A].第三届证据理论与科学国际研讨会论文集（下）[C]，2011

4.王桂强.光谱成像检验技术[J].刑事技术，2004，(1)

5.Ranjeet Kumar Nigam and Priyanka Mishra.ForensicExamination of Questioned Documentby Hyperspectral Image Spectroscopy[A].Proceeding of the 3rd International Conference on Evidence Law and ForensicScience(ForensicScience)[C].2011

注：本文系中国人民公安大学第一批研究生科研创新项目资助，项目编号：11LGS009。