伪彩色处理技术在文件检验中的应用

秦　静

(中国刑事警察学院，辽宁 沈阳110854)

伪彩色处理技术在文件检验中的应用

秦静

(中国刑事警察学院，辽宁 沈阳110854)

伪彩色图像处理技术通过将图像处理成另一种彩色分布的图像，使人眼能直接作用于有差异且分辨率高的彩色图像上进行分析，从而提高检验者对此类检验结果的辨别能力。本文主要在换页文件检验、添改字迹检验、模糊字迹显现三方面进行了伪彩色处理技术应用的研究。通过实验数据的验证，伪彩色处理技术的可行性有了进一步证明，应用范围也得到了进一步确认。

伪彩色处理技术换页文件检验添改变造文件检验模糊字迹显现伪彩

色处理技术是基于20世纪80年代彩色传感器和彩色图像处理硬件的不断成熟而发展起来的一种图像处理技术，通过伪彩色处理可以达到增强图像的效果，从而对原本辨识度不高的图像进行辨别。

在文件检验中，伪彩色处理可在综合直接观察和间接观察优势的基础上，把仪器分析的结果直观呈现，使在灰度图像下难以分辨或隐藏的信息用彩色表示出来，提高检验员对相似检验结果的辨别能力，实现对换页文件的辨别、添改事实的确定和涂抹掩盖字迹的显现，为进一步得出鉴定结论奠定基础，为公、检、法机关的侦查、诉讼和审判工作提供线索、依据和证据。

1　伪彩色处理技术概述

1.1伪彩色处理技术的定义

伪彩色图像处理技术是在不改变原有图像信息的基础上，将不同的灰度或灰度范围赋予不同的颜色或把彩色图像变成具有另一种彩色分布的图像，使人眼能直接作用于有差异且分辨率高的彩色图像上，并进行分析，提高人眼对图像信息的观察和鉴别能力的技术。

1.2伪彩色处理技术的使用方法

1.2.1灰度图像的伪彩色处理

灰度图像的伪彩色处理过程是将一幅灰度图像转换成彩色图像的过程，是从灰度到彩色的映射过程，也是一对多的映射过程，即把较少的灰度信息量通过关联性的运算分解为用红（R）、绿（G）、蓝（B）三种基色组合表示的多信息量的处理过程。图像的伪彩色处理方法有很多种，从域的角度可以分为空间域和频率域，从数学方法上可以分为线性映射和非线性映射，但图像的伪彩色处理的实现方法主要基于研究对象和研究目的的不同而不同。常用的灰度图像的伪彩色处理方法主要有灰度变换法、灰度分层法和频域法等三种方法。

1.2.2彩色图像和光谱图像的伪彩色处理

（1）彩色图像的伪彩色处理。在一些特定的条件下，为引起人们视觉的关注，需要把自然彩色的图像变成伪彩色图像，或是为了突出图像的某些细节特征，将其变成人眼敏感的彩色，这就需要进行彩色图像的伪彩色处理。其处理形式是：

其中Rf、Gf、Bf为原始彩色图像的三基色分量，Rg、Gg、Bg为处理后的伪彩色图像的三基色分量，αiβiγi（i=1,2,3）所组成的矩阵为彩色变换矩阵。αiβiγi（i=1,2,3）可以根据需要加以选择。

（2）光谱图像的伪彩色处理。光谱图像是用不同波段的光束形成的对同一物体的图像，采用的可以是可见光、近红外、红外甚至远红外，以及经常在物证技术领域使用的多波段光源等。利用多光谱图像直接地配合分析，可以较方便地区分图像的信息。把同一景物的多光谱图像合成为一幅图像，所合成的图像一般采用伪彩色图像的形式输出。多光谱伪彩色处理的形式是：

其中， fi(i=1,2,…,n)为图像的第i波段，TR{},TR{},TR{}分别为红、绿、篮三种基色变换关系，Rg,Gg,Bg分别为所形成的伪彩色图像的红、绿、蓝三基色分量。

2　伪彩色处理技术在文检领域的具体应用

2.1伪彩色处理技术在换页文件检验中的应用

对可疑文件的纸张进行检验，可以解决可疑文件是否换页变造的问题，完成对证件真伪的检验，灰度变换法对于此项检验鉴定效果很好。灰度变换也称灰度级转换，其应用较为普遍。基本步骤是首先对灰度动态范围开窗，然后对窗口内的灰度进行三个独立的变换，变换的结果分别加到彩色监视器的RGB三个通道中去。灰度级变换的方法能更好的实现伪彩色的增强效果，生成颜色的内容由转换函数的性质决定，是对图像的灰度级值的转换。

通过调节滤光片的光谱范围以及激发光波段和接收光波段的频率可以采集不同条件下不同效果的黑白灰度图像，用RGB三种通道选取原始采集图像进行变换，经过灰度变换实现的对纸张灰度的伪彩色处理，在不改变原有图像信息的基础上，使处理后图像中的信息更加醒目，色彩更加丰富，增强了图像的分辨率和观察者对图像信息的检测能力。

由于纸张的制作工艺、填充料、均匀度、白度、色泽度、透明度等方面存在差异，因此，通过伪彩色处理，利用纸张在不同波段下的不同反应，可以鉴别不同种类的纸张，为可疑文件的相关鉴定事项提供技术支撑。

复印纸张检验：将5种不同品牌的复印纸置于VSC6000型的文件检查仪的工作台上，点击入射可见/红外泛光源按钮，可见光下的图像如图1所示，将接收光波长设置为695nm，之后选择伪彩色选项，得到的图像如图2所示。点击强光源，将接收波长分别设置为780nm和830nm，之后选择伪彩色选项，得到的图像如图3所示。由图2和图3可知，可见光条件下，5种不同品牌的复印纸基本无法区分，伪彩色处理之后，可以将5种不同品牌的复印纸分为三类。

图1　可见光条件下5种复印纸张的图像

图2　接收光波长695nm条件下5种复印纸张的伪彩色图像

图3　接收光波长780nm条件下5种复印纸张的伪彩色图像

由图可知，可见光条件下，不能辨别的复印纸张，在伪彩色处理之后可进行有效区分。

2.2伪彩色处理技术在添改字迹检验中的应用

用两种品牌的黑色签字笔进行书写和添加、改写，将制作的材料置于VSC6000型的文件检查仪的工作台上，点击入射可见/红外泛光源按钮，可见光下的图像如图4所示，将接收光波长设置为695nm，之后选择伪彩色选项，得到的图像如图5所示。由图4可知，可见光条件下，每组数字中的各个笔画对光线的吸收能力没有明显差别，无法确定是否存在添加或改写的事实；由图5可知，每组数字中均有两种色调的笔画存在，反映出笔画色料组成成分不同的特点，很好的确定了添写和改写的事实。

用同种颜色的不同种类的书写工具进行书写，同时进行改写。将制作的材料置于VSC6000型的文件检查仪的工作台上，点击入射可见/红外泛光源按钮，可见光下的图像如图6、图7所示。将接收光波长设置为695nm，只能看到蓝色和黑色圆珠笔制作形成的文件材料的笔画图像（如图8所示），看不到红色圆珠笔和中性笔的图像。点击强光源按钮，接收光波长设置为695nm，得到的图像如图9所示。由图8和图9可知，两种条件下均有不能区分改写的情况存在。进行伪彩色处理后得到的图像分别如图10、图11所示。

图4　可见光下的图像

图5　伪彩色处理之后的结果

图6　同色圆珠笔改写后的可见光下图像

图7　同色圆珠笔和中性笔之间改写后的可见光下图像

图8　接收光波长695nm条件下笔画图像

图9　强光源，接收光波长695nm条件下笔画图像

图10　可见光源，接收光波长695nm条件下伪彩色处理后的笔画图像

图11　强光源，接收光波长695nm条件下伪彩色处理后的笔画图像

2.3伪彩色处理技术在模糊字迹显现中的应用

分别用圆珠笔、签字笔和钢笔书写文字内容，再分别用同色和不同色的墨水进行涂抹掩盖，形成文件材料可见光下的图像如图12至图14所示。将制作的文件材料分别置放于VSC6000型的文件检查仪的工作台上，点击入射可见/红外泛光源按钮，将接受光波长设置为695nm，之后选择伪彩色选项，得到的图像如图15至图17所示。

图12　圆珠笔色料形成的涂抹掩盖材料

图13　签字笔色料形成的涂抹掩盖材料

图14　钢笔墨水形成的涂抹掩盖材料

图15　图12伪彩色处理结果

图16　图13伪彩色处理结果

图17　图14伪彩色处理结果

由图可知，可见光条件下，不能清晰辨读的被掩盖内容，在伪彩色处理之后绝大多数能进行有效辨读。

在笔记本纸上用纯蓝墨水书写文字内容，字迹笔画的墨水非常浅淡，可见光条件下无法辨读，如图18所示。将其置放于VSC6000型的文件检查仪的工作台上，点击强光源按钮，将接受光波长设置为715nm，之后选择伪彩色选项，得到的图像如图19所示。由图19可知，可见光条件下，不能清晰辨读的书写的文字内容，在伪彩色处理之后能进行有效辨读。

图18　笔记本纸上的浅淡字迹的可见光图像

图19　笔记本纸上浅淡字迹伪彩色处理后的图像

3　结语

通过应用伪彩色技术手段，对鉴定样本进行了检验，可以初步完成对换页文件、添改字迹的鉴定，实现对模糊字迹的显现。将伪彩色技术作用于伪造文件的检验，可以增强图像的分辨率和检验者对检材特征的检验鉴定能力，从直观上清晰地分辨出表观特征的差异。利用伪彩色处理技术，可以在送检样本多的情况下，以无损检验的方式，快速精确地筛选可疑样本，增强对可疑文件的鉴别能力，加大打击伪造文件的力度，提高文件检验鉴定工作的效率。

［1］王果果.伪彩色技术在鉴别纸张上的应用［J］.中国防伪报道，2006（5）.

［2］王果果.伪彩色技术在防伪领域中的应用［J］.中国防伪报道，2006（8）.

［3］崔岚.印刷文件检验技术规范［M］.北京：印刷工业出版社，2006.

［4］阮俪.伪彩色图像处理技术［J］.中国电化教育，1998（1）.