基于高光譜成像技術的字跡鑒定檢測算法和實驗研究

本研究應用400-1000nm的高光譜相機，可采用杭州彩譜科技有限公司產品FS13進行相關研究。光譜范圍在400-1000nm，波長分辨率優于2.5nm，可達1200個光譜通道。采集速度全譜段可達128FPS，波段選擇后最高3300Hz（支持多區域波段選擇）。

人眼對可見光范圍內的光很敏感，可根據顏色來區分材料。然而，人眼無法區分兩種相同的顏色。中性筆墨水穩定，字跡不褪色。很多重要的文件都是用中性筆寫的，比如合同、收據、證書、支票等文件。這些文件上的數字、時間和文字很容易被添加或篡改。辨認被篡改的筆跡和重新逼真地覆蓋筆跡是刑事訴訟中的重要證據，因此筆跡檢測技術在刑事訴訟中非常重要。筆跡鑒定的主要方法有破壞性檢驗和非破壞性檢驗。破壞性試驗，如薄層色譜法，是一種破壞性試驗，其中筆跡的混合物通過毛細管作用分離成其組分的混合物。無損檢測主要是高光譜成像技術。高光譜成像技術能夠捕捉到筆跡反射光譜的細微差異，在筆跡分析中具有重要價值。

本文對可擦中性筆、藍色中性筆和黑色中性筆的筆跡鑒別進行了實驗研究，并對可擦中性筆色痕的出現和鑒別進行了研究。對原始高光譜圖像進行定標和降噪后，利用主成分分析算法對實驗數據進行分析和處理。結合高光譜數據高光譜分辨率和高空間分辨率的特點，擦除后的筆跡色痕可以重新顯示，識別效果良好。本文對黑色中性筆和藍色中性筆的筆跡鑒定場進行了定量分析。對不同品牌同一顏色中性筆的相互篡改筆跡進行了研究。對實驗數據進行預處理、MNF變換和降噪處理，然后采用ISODATA算法進行處理。建立眼膜文件，去除筆跡背景信息的干擾。最后，對實驗數據進行主成分分析、特征波段提取和假彩色合成處理，得到實驗結果。實驗結果表明，該方法對筆跡的修改部分有很好的識別效果。因為本文的實驗數據是用“掃描式”高光譜相機采集的，采集的實驗樣本波段是相連的，通道數多，但數據量大，相鄰波段之間的信息是冗余的。給后續的數據處理帶來麻煩。本文對不同品牌同一顏色的中性筆書寫的蒙版筆跡的識別效果有待提高。手寫處理方法要不斷改進，我們下一步的工作將集中在以下幾個方面:(1)提出更有效的數據降維算法。(2)除了可擦中性筆和黑藍中性筆的筆跡鑒定，還可以擴展到物證鑒定的其他領域。(3)提出了一種新的隱藏筆跡識別算法，進一步提高了隱藏筆跡的識別率。