暗记特征检验技术研究现状及发展趋势

李江春

（湖北警官学院侦查系 湖北 武汉 430035）

1 引言

一直以来，印刷机具的检验鉴别是可疑文件检验领域的重点与难点。目前对彩色激光印刷机具检验鉴别仍然停留于依靠印刷机具在使用、维修、保养等过程中遗留在印刷文表面的各种印刷痕迹特点，如感光鼓及周围部件、稿台等印刷特征[1-3]，是对或对印刷文件的纸张、墨粉等要素进行理化检验[4-5]，从而鉴别文件是何种机具打印或复印、是否同一机台打印或复印形成，实现对文件物证进行种属和同一认定。但由于印刷机具品牌种类繁多，成份复杂，各种检验的手段和方法都有其局限性。同时，自20世纪办公自动化设备的迅速普及和更新，彩色激光印制机具（如彩色激光打印机、复印机）已逐渐步入到社会各行各业中，利用彩色激光印制机具进行伪造各种文件物证的案件也随之增加。在这种形势下我们认识到：传统的检验鉴定方法虽然能在一定程度上发挥作用，但是我们必须另辟途径寻找检验鉴定的新方法。

自美国电子前线基金会（Electronic Frontier Foundation，EFF）[6]报道并破译部分暗记特征以来，引起各国各地区法庭科学研究人员注意并开展了相关研究。我国自2002年引进该方法以来，公安部物证鉴定中心、中国刑事警察学院等有关科研机构最早开展研究。暗记特征的生成是由于在彩色激光打印机或复印机、彩色激光数码复合机中嵌入芯片，导致在输出的打印、复印文件中分布有规律性的、毫米量级的小黄点暗记特征。根据不同物质对光的反射特性及蓝色与黄色互补特性的原理，利用暗记特征是对彩色激光打、复印文件检验鉴别的一种有效方法，并开始应用于文件检验领域。现阶段，暗记特征检验技术在暗记特征显现方法，暗记特征小点形态和大小，暗记特征点阵形态和暗记特征信息化建设方面呈现出较多的研究成果。

2 暗记特征的显现方法研究

这些暗记特征是以小黄点形式有规律地出现并分布于纸张上，小黄点的尺寸为毫米量级，由于白色纸张和黄色小点之间反差小，导致白色背景上的黄色印迹被人眼分辨的概率极低，在不借助仪器的情况下不易被识别。因此，清晰、简捷、方便地显现这些暗记就成为我们的首要任务。2008年，周茜、王涛红等[7]撰文提出在暗记特征显现方法上有分色照相显现法、紫外荧光显现法和扫描显现法三种方法，并比较了各自显现优劣：她们报道分色照相显现法可得到白底黑点的暗记图，当选择411nm～501nm波段光源可以较清晰地显现出暗记特征，其中411nm～441nm之间显现效果最佳；紫外显现法可以得到蓝底黑点暗记图，在312nm和254nm则显现出暗记特征，但在365nm波段光源未能显现出暗记特征；扫描显现法需要扫描仪与Abode Photoshop软件配合，只有当文件设置成600dpi以上分辨率时，才能清楚地显现出暗记特征，600dpi以下分辨率扫描得到的图形在放大后辨别不清。这种方法扫描得到的图像放大可以直接观察到暗记特征，为白底黄色图案，也可进行亮度/对比度及色相/饱和度调试得到较佳效果。三种方法中扫描显现法最为便捷，只要有一台安装有Abode Photoshop软件和普通扫描仪的计算机就可以进行工作。2015年王琳、黄文林[8]等报道使用蓝光扫描观察法进行显现，使用了UV-CS高清扫描式文检仪在蓝光条件下扫描文件正面即可直接得到浅蓝底深蓝色小点的全部纸幅面的暗记特征图，使用Abode Photoshop软件处理后得到黑底白点效果。

3 暗记小点形态特征研究

暗记小点形态特征是暗记特征的一种，主要表现在暗记小点的大小和距离方面。通过文检仪的放大和测量功能，对不同的品牌及型号的彩色激光印刷机具输出的文件进行观察，记录跟踪暗码小点的形态特征并测量其大小，发现不同品牌或是同一品牌的印刷机具的暗码小点在形态和大小上存在着差异，通过这种差异可以将不同品牌、型号的印刷机具输出的文件区别开来。

2009年李江春[9]报道暗记小点有三种不同微观形态，分别为圆形、横向长方形和圆点长方形组合形态。最常见形状是圆形，发现有0.2mm、0.1mm和0.05mm三种直径。横向长方形小点的尺寸为0.2mm×0.1mm。圆点长方形组合形态是由两部分叠加构成的，上部直径大小为0.1mm×0.1mm的小圆点，下部直径大小为0.1mm×0.2mm的长方形小点；同时，对各文件暗记小点之间及暗记之间的距离进行测量，小点与相邻小点的距离均为0.1mm（正负相差小于0.01mm）；两个独立的暗记图形的间距则是有差别的。2011年梁立峥、黄建同[10]报道，在收集的15种彩色激光打印机打印文件的暗记小点直径均在0.05mm～0.02mm之间， 在小点形状上有5种图形：空心圆、由两个竖椭圆并列成的图形、实心圆及由实心圆组成的图形、扁椭圆和由一个竖椭圆和两个小圆点两部分组成的图形。同时，对同一台机具不同时间形成的暗记小点进行了观察，发现其大小和形态完全一致。2014年王楠、杨旭[11]等撰文对6种品牌不同型号彩色激光打印文件进行了实验，发现存在0.2mm×0.2mm正方形、0.2mm×0.1mm长方形、0.2mm×0.1mm椭圆形、直径为0.1mm圆形、暗记小点，有的存在两个小点上下并排出现共同构成一个完整小点情况。

4 暗记点阵形态特征

暗记点阵形态特征是暗记特征的主要特征，包括出现位置、点阵形态轮廓图、点阵形态排列含义，不同品牌或型号彩色激光打印、复印机所打印文件的暗记特征在出现位置规律、轮廓特征和点阵形态排列含义等方面存在差异，也就是说彩色激光印刷机具输出文件的暗记特征可以作为初步鉴别形成机具品牌、型号和打印时间的依据，具有一定的防伪价值。通过分析暗记的形态可以识别打印机具种类、品牌、机器序列号及文件的打印时间，在暗记特征数据库和查询检索上进行了积极探索。

4.1 暗记特征出现位置

暗记特征出现位置即暗记特征是否会出现，会出现在文件的何处，出现后各单独的暗记点阵形态是如何排列构成整体暗记特征的。暗记特征只有在打印或复印彩色图文时才会出现，纯黑白打印或复印是不会出现的，这一点早已形成共识；2008年和2009年李江春[12]报道暗记分布规律上，大部分品牌及型号机具输出文件夹暗记均分布在图文与纸张空白处，而Sharp ukog 0283fczz输出文件的暗记则只分布在图文内，图文外无暗记出现。HP4500彩色激光打印件无暗记特征。2014年王楠等人研究认为少数机型在黑白打印模式的彩色文件上可见暗记特征，同时发现Xerox系列暗记特征不是连续出现而是交替出现的。2015年王琳等人对富士系列彩色激光打印件的暗记特征进行整体分布规律的研究，认为该系列暗记特征是有规律的交叉分布，经统计A4纸张上存在35×6个暗记特征单位阵。

4.2 暗记点阵形态排列含义

暗记点阵形态排列含义的解读一方面用于防伪，2006年Jan Seaman Kelly，Brian S. L indblom[13]在其论著中指出彩色打印件能够反映出暗记特征并代表某种信息；另一方面用于暗记点形态排列含义的解码，目前，我们仅仅只能对施乐系列生成的暗记特征进行解码，而解码依据借助的是美国EFF组织在20世纪对该系列的成功解码，他们认为一个完整的暗记点阵可以划分成若干独立的部分，不同的部分包含关于印制机具的特定信息，包括机型、生产日期时间、序列号等。暗记点阵的水平方向第2至第5列范围内包含日期信息，第6至第8列范围包含时间信息，第10列为分隔线，第11至第14列范围包含机器序列号信息，即可识别印制该文件机具的相关信息。2005年以后陈春涛、裴雷[14]，刘宁[15]，王世全[16]，李江春，王楠等人分别介绍了施乐系列暗记特征排列所包含的意义。

4.3 暗记特征形态轮廓图

2005年刘宁、裴雷提出利用数字水印技术对彩色打印机、复印机同一认定的新方法；2006年王世全、林红等人提出利用暗记特征是鉴别彩色激光打印复印文件的一种新方法和新技术；2008年和2009年李江春分别撰文讨论了暗记点阵形态轮廓，认为可以分两类，一类是以Xerox为代表的矩形点阵轮廓图，另一类是如HP、Canon、Sharp等的非矩形点阵轮廓图，并着重对HP系列暗记点阵形态轮廓图作了研究，认为该系列点阵形态轮廓是由两个15×8矩形排列和逆时针旋转90°的“W”排列组合形成的，具有鲜明的特点；2011年王楠等人测量了HP、FuJi Xerox、Canon、Brother、Lexmark、Minolta单个暗记特征点阵轮廓大小和点阵形态行列，HP系列也有明显轮廓图，可以作为识别该系列彩色激光打印机的依据。

5 暗记特征的信息化发展

信息化建设是当前法庭科学研究和发展过程相当重要的一个环节，运用各种信息技术和方法可以缩短暗记特征查询检索时间，提升工作效率，提高暗记特征应用率。当前暗记特征的信息化建设主要表现在显现方法、解码软件和查询系统三个方面。

2006年陈春涛、裴雷通过施乐DocuColor系列打印机15×8点阵暗记特征的研究，认为暗记特征每一点列就是其所代表信息的二进制编码，其中第0行是编码的最低位，第6行是编 码的最高位，只需将二进制码转换为十进制就可以解码，并用VisualC++编制了一款基于Exell的解码软件，当用户通过鼠标将点阵输入之后，软件自动输出解 码结果。软件还包含了利用奇偶校验校正点阵错误的功能，以及对用户输入错误提出警示的功能。对于此施乐系列机型的打印文件检验具有十分重要的价值。2010年大连理工大学申请了一项信号与通信技术方面的专利“一种彩色激光打印文档中黄色斑点阵列信息提取方法”[17]，主要解决的是自动提取彩色激光打印机制造黄色斑点阵列信息。它是通过迭代比较获得打印文档中单个周期的黄色斑点信息，通过迭代比较的方法获得栅格信息的周期，再将全体斑点信息累加到一个周期中，实现对单个周期的黄点信息获得。2014年湖北警官学院与武汉市公安局合作，立足于武汉市城区，收集各种品牌型号的彩色激光打印复印件，建立了暗记特征纸质和电子数据库，联合研制了暗记特征查询系统以进行计算机辅助分析[18]。通过分析暗记特征点阵形态可以识别彩色激光印刷机具机型、机器序列号及文件的印刷时间，进而比较快速地查找出印刷机具或拥有者。

6 暗记特征应用范围及案例报道

暗记特征作为彩色激光打印或复印文件生成的一种特殊信息，可以对其利用进行文件的鉴别。通过对暗记特征点阵排列、形态、含义、暗记小点形态、出现位置等方面进行了论述，发现不同品牌暗记特征暗记小点在形态和大小上存在差异，可以在种类鉴别、个体鉴别、文件制成时间、变造文件检验等方面进行识别，该项技术突破了以往对印刷机具的种类和个体鉴别的局限：只能利用对印刷机具印迹特征及对墨粉的理化检验手段来鉴别，为鉴别彩色激光打印或复印文件提供了一种新方法和新思路。

1998年Chi-Keung Li， Leung S C[19]报道香港地区查获大量可疑香港500港元银行支票，运用显微检验法检验发现重复出现的暗记特征点阵轮廓，认定为Xerox A-color635复印机印刷形成，同时收集和调查了Canon和Ricoh品牌彩色复印机暗记特征，可以确定该案的暗记特征是唯一的。

2001年 Tweedy J S[20]撰文评述了通过运用位图测量法， 对市场上流行的彩色激光复印机进行了种类和个体鉴别，认为可以利用唯一的、重复再现的暗记特征鉴别彩色复印机的品牌、型号和序列号。

2004年，Chi Keung Li，Wai-chung Chan[21]等人调查了7种品牌彩色激光打印机的暗记特征，发现不同品牌产生不同点阵形态，可以利用这些独特的点阵形态进行个体鉴别。

2005年刘宁等人撰文认为暗记特征可以进行机器种类鉴别、同一认定和判断文件制成时间，并报道2004年利用暗记特征检验一起利用伪造出租车营运证使用证向银行进行巨额贷款的诈骗案件，鉴别出伪造件为同一机台不同时间印刷形成。

2006 年王世全对彩色激光打印、复印文件的暗记特征出现的位置、暗记所含信息的意义及检验方法进行了论述，并总结了相关的复印机型。

2009年李江春认为可以利用暗记特征点阵列阵的规律性图形进行种类鉴别，也可利用暗记特征进行个体鉴别，但在判断时须区分该机型暗记特征是否会随着时间推移而出现变化，如果没有变化则可同一认定，若有变化则要慎重判断。而能否进行文件制成时间判断还有待进一步研究。

2011年梁立峥等人认为可以根据暗记小点形态和大小差异区分不同打印机打印文件，可以判断可疑文件与样本文件是否由同一机台打印，但有的品牌（如施乐）不能依据小点形态和大小来区分相同品牌不同型号的打印机打印文件，但可以确定属于哪个品牌。对于是否可以利用暗记小点差异来判断文件制成时间尚无依据。

2013年Beusekom J，Shafait F，Breuel T M[22]等人报道彩色激光打印件上存在跟踪点阵，可以用以对打印机进行种类鉴别，并比较了两份不同文件上的跟踪点阵，认为可以区分为不同机具印刷形成，同时对鉴别准确率进行了评估，种类鉴别准确率达到93.0%。

2013年Pascari S，Grigore I[23]报道破获一起伪造100RON货币的案件，通过采用紫外光365nm照射显现黄色小点，发现它们点阵排列相同，形状大小一致，最终认定它们来自HP 2600n打印机。

2014年王楠等人认为暗记特征的实践应用可以表现在三个方面：一是如果建立不同品牌和型号暗记特征信息库，则可以帮助解决确定打印文件制作机具的品牌和型号；二是确定打印文件的制作时间，但也仅仅限于施乐品牌，其他品牌和型号的彩色激光打印机情况需要进一步研究；三是利用暗记特征的重影现象来确定打印文件是否经过添加打印。

7 暗记特征研究过程中存在的问题

7.1 暗记特征称谓不统一

国内外研究人员对暗记特征称谓可以说是五花八门，至今为止还未达成统一。据EFF组织网站资料可知最早称之为“manufacturing code（2004年）”、“yellow tracking dots（2004年）”、“secret code（2005年）”、“printer dots（2008年）”、而Beusekom J等人则称之为“tracking patterns or machine identification codes（2013年）”，我国港澳地区的可疑文件研究人员则称之为“dotted patterns on printouts”、“a series of repeated dotted patterns”，也称之为“counterfeit protection system（CPS）code”、“printer code”。我国内地则以湖北警官学院和司法部司法鉴定科学技术研究所为代表的称之为“暗记特征”，但英文表述又不相同，分别为“printer code”和“tracking code”；以江苏警官学院为代表的称之为“数字水印”，英文表述为“digital watermark”，或“隐写点阵”（英文表述未查阅到）；以中国人民公安大学为代表的称之为“跟踪暗码”，英文表述为“tracking code”。鉴于现状，我们可以在合适机会进行讨论商议，根据我国实际情况进行称谓统一，以利于该项技术的持续发展。

7.2 暗记点阵形态轮廓图识别不规范

暗记点阵形态轮廓图是识别不同品牌彩色激光打印或复印机具的重要特征，对于检验鉴定可疑文件起到非常关键的作用。但我们可以看到无论国外还是国内的研究，对于点阵形态轮廓图形的识别尚未形成一个统一的标准，施乐系列都认可为15×8点阵轮廓图，但其他品牌则不同人有不同识别标准，得到不同的点阵轮廓图。以HP系列为例，王世全等人认为其点阵形态轮廓图有一个“小鱼的尾巴”，李江春认为其由三部分组成，左边为上下结构，为两个15×8点阵构成，右边是由一个逆时针旋转90度的“W”构成，王楠等人认为该系列也分为三个部分，上半部分由完全一致的6×10点阵构成，下半部分左右边分别为6列或8列点阵构成。究其原因，是因为在检验识别时每一位研究者对暗记点阵轮廓图划分的范围上存在明显不同，而点阵轮廓图本身具有重复出现的特点，必然导致识别轮廓图上出现差异。

7.3 暗记特征识别误差问题

暗记特征是由黄色微米级小点构成的点阵，肉眼无法识别，所以，识别暗记点阵形首先必须显现之后才能接续识别工作。因此，误差的产生会在显现和识别两个阶段产生。一般来说存在三个方面的误差：一是显现方法造成的识别误差。无论是光学仪器直接显现获得，还是软件处理后获得的点阵图形，这两种方法各有利弊，光学仪器（如文件检验仪）直接显现法比较直接、简单，软件处理法便捷有效、成本低。但光学仪器直接显现法最大弊病在于难以完全消除强光源光斑干扰，导致暗记图明暗分布不均匀，光斑中心处暗记点阵位置和数量难以识别，从而会干扰我们的比对分析。而软件处理法虽然显现效果对比度强，较容易进行辨认，但是在显现过程中，对于色彩曲线、亮度、对比度的调整可能会出现错误地将印刷过程中随机散落的、大小相同的墨粉颗粒当做暗记点阵来进行识别和比对，或者是很容易将部分不太明显的暗记小点忽略。二是文件背景复杂造成暗记特征显现和识别困难。在显现过程中被显现文件可能会出现背景复杂或背景色彩浓重等情况，现有显现方法难以去除复杂背景，难以形成良好的色彩反差而造成对暗记特征辨认困难，不易识别暗记点阵形态的位置关系和具体小点数量。三是暗记点阵重影造成的识别困难。在识别暗记点阵形态特征过程中，有时我们会看到部分样本的暗记点阵形态特征排列看似不合规律，但仔细观察可以发现，它们是由两个点阵位置错位，但数量和形状完全相同的暗记点阵形态组成。这种现象的产生是由于操作彩色激光打印、复印机时，同一文件纸张经过两次或多次印刷（如在一张A4纸上复印身份证正反两面时）形成的。

7.4 暗记特征信息化建设迫在眉急

信息化建设是利用暗记特征技术鉴别可疑文件的未来发展方向之一，但从目前情况来看，各研究单位均存在各自为政、信息闭塞、交流缺乏、资源封闭不共享等现象，可能每一个研究单位都有收集到的暗记特征资料，大部为纸质档案以电子文档形式存储，且收集的样本在品牌、型号、数量、方式上不齐全，影响了暗记特征鉴别技术的发挥。因此，建立全国性的、统一的、可供刑技部门查询检索的数据库势在必行。

8 展望

暗记特征检验技术为鉴别彩色激光打印或复印文件是否属于同一品牌机具印刷，是否同一机台印刷形成，是否存在变造事实，是否同一时间制作形成等方面提供了快速、便捷、无损的检验方法，虽然这依旧是形态学研究的内容，但形成了由显性特征向隐性特征的跨越，拓宽了印刷文件检验内容，为解决打印或复印文件检验提供了新方法和新途径。

目前，暗记特征检验技术研究过程中还存在理论依据论证和技术瓶颈，在种类鉴别和同一认定上存在一些关键问题尚未解决和突破，如暗记特征点阵形态轮廓图标准化建设，暗记特征点阵形态识别程序与规范化建设，暗记特征数据库建设和资源共享等是未来此项技术亟待解决的问题，当前的研究仍停留在实验室阶段，还不能满足实践案件检验鉴定的需求，不能满足现场快速检验查询比对的需求。随着信息化建设发展和互联网＋时代的强大推动力，研发快速显现仪和多功能、多平台信息查询检索比对系统的建立，都是未来可疑文件检验应用暗记特征检验技术的发展方向和发展趋势。

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