利用三维立体显微镜判断笔画交叉时序探究

宋朝阳，白晓峰

（中国刑事警察学院，辽宁 沈阳 110035）

三维立体显微镜可用于笔迹检验中常用书写工具笔画交叉时序的判断，对同支笔字迹交叉笔画及不同支笔相同颜色或不同颜色的字迹交叉笔画的判断都有很好的效果。该方法快速、准确、无损，突破了传统的检验技术和方法，在现代检验技术方法中成本适中，应该被广泛应用于文件物证检验鉴定中。

三维立体显微镜的应用原理是根据人类眼睛形成立体空间图像，运用二组液晶镜片，通过三维处理控制器，使液晶透光状态交替变化，利用频闪的液晶镜片精确地将显微镜中左右两组不同角度获得的光学影像分别送达左右眼睛，形成双目视差，使大脑得到的图像深度信息提升，从而形成具有三维立体效果的影像。在三维立体显微镜中观察到的交叉笔画的影像，通过CCD成像技术，同时获得左右光路的观察结果，然后利用电脑模拟人脑，结合pixera图像处理软件进行三维立体图像还原。

在三维立体的目镜下，交叉笔画呈现出纵深不同的现象。通过调节镜头聚焦可以观察到不同深度的物质成像清晰点是不同的。处于笔痕边缘的棱线较高，而处于笔痕中部的笔道较深。当笔痕边缘的棱线处于清晰状态时，笔痕中部的笔道就显现模糊状态，反之亦然。后写笔画的笔棱由于处于同一高度而成连续状态；先写笔画的笔棱被后写笔画推挤，处于交叉部位的笔道部分，因而成不连续状态。据此可以对笔画交叉时序作出判断。

在三维立体显微镜下观察笔画交叉部位的笔尖擦压、色料排斥、油墨光泽、油墨堆积、色料覆盖等表观现象，综合分析其形貌特征，也可以判断笔画交叉时序。

1 材料与方法

1.1 仪器

ZEISS三维立体显微镜，pixera图像处理软件。

1.2 条件的选择

1.2.1 放大倍率的选择

利用三维立体显微镜判断交叉笔画书写的先后顺序，放大倍率的选择是非常关键的，直接影响到实验结果的准确性与否。实验中所用三维立体显微镜有50、100、200、500倍四个放大倍率。放大倍率为50倍时，调节镜头焦距，计算机显示屏上不能清晰出现笔画交叉部位的影像。放大倍率为200倍时，计算机显示屏上出现的笔画交叉部位影像不完整。放大倍率为100倍时，计算机显示屏上出现了完整、清晰的笔画交叉部位影像。因此，实验中选择的放大倍率为100倍。

1.2.2 内置灯光档数

内置灯光档数范围为1～10档，亮度由暗至明。亮度过暗，不能分辨交叉笔画的颜色；亮度过明，交叉笔画的颜色会出现变色现象。因此，实验中选择的内置灯光档数为5～8档。

1.3 材料

纸张：名仕牌A4复印纸，稿纸。

书写工具：编号为1～8的实验用笔（表1），油墨含量充分。

表1 实验用笔类型、颜色、品牌、型号细目

1.4 方法

1.4.1 样本制作

使用上述的8种实验用笔，以复印纸为书写载体，形成同支笔书写的交叉笔画，得到实验样本8份；不同支笔相互书写的交叉笔画，得到实验样本56份。以稿纸为书写客体，形成同支笔书写的交叉笔画，得到实验样本8份；不同支笔相互书写的交叉笔画，得到实验样本56份。共形成实验样本128份。

1.4.2 实验过程

将实验样本置于载物台上，打开内置灯光开关。将物镜对准实验样本的笔画交叉部位，调整好位置、放大倍率、灯光档数，调节镜头焦距，至计算机显示屏上清晰出现笔画交叉部位的影像。进行微调，直至能分析出交叉笔画的先后顺序，用pixera图像处理软件对笔画交叉部位进行显微照相固定，记录观察结果。按照上述过程对128份实验样本逐一进行拍照固定并记录。

2 结果与讨论

2.1 同支笔书写字迹笔画交叉时序判断

2.1.1 钢笔字迹笔画交叉时序判断

复印纸多为双胶纸，密度、平滑度好。钢笔笔尖在纸张表面上运行时，纸张纤维不易被划破，也不易在纸张表面形成洇散。但是当先写笔画将纸面浸湿后，后写的笔画就会以交叉部位为中心向先写笔画笔道洇散。稿纸为单胶纸，密度低于复印纸。钢笔笔尖在纸张表面上运行时，纸张纤维易被划破从而使某些纤维凸起、弯曲，后写笔画通过时，会将这些纤维带向笔尖运行的方向。

钢笔笔尖由两片形状相同的金属片组成，笔尖为分叉结构，通过擦压作用书写后会在纸面上留下相应的凹陷笔画沟痕。两个笔画相交后，后写笔画的沟痕将先写笔画的沟痕冲断，从而使得后写笔画的沟痕比较完整。

笔画交叉处后写笔画的笔棱（或笔道）由于处于同一高度而成连续状态，先写笔画的笔棱（或笔道）被后写笔画推挤，成不连续状态。调节镜头焦距，可以观察到后写笔画的笔棱（或笔道）在交叉笔画处表现为一条连续的模糊带或清晰带（图1～2）。

图1 清晰带现象

图2 模糊带现象

2.1.2 中性笔字迹笔画交叉时序判断

中性笔的书写介质的粘度介于水性和油性之间，用其书写的字迹有一定的油墨光泽。在通过交叉部位时，后写笔画将先写笔画的油墨冲断并带向其运行的方向，从而使得交叉部位的先写笔画油墨光泽中断，而后写笔画的油墨光泽呈现连续状态。

用中性笔进行书写，笔头为子弹头时，由于压力的作用使得笔画中间着墨较少，笔画的两边着墨较多而形成油墨堆积。后写笔画经过交叉部位时，将先写笔画两边堆积的油墨带向后写笔画运行的方向，先写笔画在交叉部位两边堆积的油墨被冲断，从而使得后写笔画在交叉部位两边的油墨堆积呈现连续状态（图3）。

图3 油墨堆积现象

调节镜头焦距，可以观察到后写笔画的笔棱或笔道在交叉部位表现为一条连续的模糊带或清晰带（图 4）。

图4 模糊带现象

2.1.3 圆珠笔字迹笔画交叉时序判断

圆珠笔油墨为干稠性油墨，用其书写的字迹也有油墨光泽。可以通过油墨光泽判断圆珠笔字迹笔画交叉时序。圆珠笔也有笔画中间着墨少边缘着墨多的现象，因此可以通过油墨堆积现象判断圆珠笔字迹笔画交叉时序。

调节镜头焦距，可以观察到后写笔画的笔棱或笔道在交叉笔画处表现为一条连续的模糊带或清晰带。

2.2 不同支笔书写字迹笔画交叉时序判断

2.2.1钢笔与中性笔字迹笔画交叉时序判断

钢笔墨水为水溶性，中性笔油墨的粘度介于水性和油性之间。根据油水互不相容原理，若先写笔画为中性笔笔画，后写笔画为钢笔笔画，则交叉部位墨水笔画可能会出现收缩或中断现象（图5）。

图5 笔画收缩现象

油墨光泽是判断钢笔与中性笔字迹笔画交叉时序的依据。若交叉笔画处有呈现连续状态的油墨光泽，则可成为判断先写笔画为钢笔笔画，后写笔画为中性笔笔画的依据。油墨堆积也是判断钢笔与中性笔字迹笔画交叉时序的依据（图6）。若交叉部位两边有呈现连续状态的油墨堆积，可成为判断先写笔画为钢笔笔画，后写笔画为中性笔笔画的依据。

图6 油墨光泽现象

调节镜头焦距，交叉部位呈现出一条连续的模糊带或清晰带的笔画为后写笔画（图7）。

图7 模糊带现象

2.2.2 中性笔与圆珠笔字迹笔画交叉时序判断

中性笔油墨的粘度介于水性和油性之间，圆珠笔油墨为油溶性。根据油水互不相容原理，若先写笔画为圆珠笔笔画，后写笔画为中性笔笔画，交叉部位可能会出现有收缩或中断现象的笔画（图8）。

图8 笔画收缩现象

调节镜头焦距，交叉笔画处呈现出一条连续的模糊带或清晰带的笔画为后写笔画（图9）。

图9 模糊带现象

2.2.3 钢笔与圆珠笔字迹笔画交叉时序判断

钢笔墨水为水溶性，圆珠笔油墨为油溶性。根据油水互不相容原理，若先写笔画为圆珠笔笔画，后写笔画为钢笔笔画，则交叉部位墨水笔画可能会出现收缩或中断现象（图10）。

图10 笔画收缩现象

油墨光泽和油墨堆积都是判断钢笔与圆珠笔字迹笔画交叉时序的依据。交叉笔画处有呈现连续状态的油墨光泽或交叉部位两边有呈现连续状态的油墨堆积，均可成为判断先写笔画为钢笔笔画，后写笔画为圆珠笔笔画的依据（图11）。

调节镜头焦距，交叉部位呈现出一条连续的模糊带或清晰带的笔画为后写笔画（图12）。

图11 油墨光泽现象

图12 清晰带现象

不同颜色的笔相互书写，还可以通过色料覆盖判断交叉笔画书写的先后顺序。颜色不同的两种色料相互叠加遵循减色法原理。对于红色字迹笔画与蓝色字迹笔画的交叉，由于蓝色的遮盖性较红色强，如果蓝色字迹笔画后写，后写的蓝色笔画受先写的红色笔画的影响不大，交叉部位的蓝色字迹笔画变化程度较低。如果红色字迹笔画后写，受后写的红色笔画较强的滤光作用影响，交叉部位的字迹笔画颜色变暗。因此可以通过笔画交叉部位颜色变暗的程度来判定交叉笔画书写的先后顺序。但对于红色、蓝色字迹笔画与黑色字迹笔画的交叉，由于黑色的遮盖性强，无论何种颜色的字迹笔画后写，变色现象均不明显，所以判断起来较困难。

3 结论

（1）三维立体显微镜检验为笔迹检验中笔画交叉时序的判断提供了一种有效的无损检验方法。

（2）在放大倍率为100倍，内置灯光档数为5～8档的实验条件下，观察到交叉笔画的三维立体效果最佳。

（3）纸张材质对笔画交叉时序的判断影响不大。

（4）可以通过笔尖擦压、色料排斥、油墨光泽、油墨堆积、色料覆盖、模糊带、清晰带等现象判断交叉笔画书写的先后顺序。应用该方法进行检验时，应综合这些特征对笔画交叉时序进行判断。

（5）模糊带、清晰带特征在同支笔字迹交叉笔画、不同支笔相同颜色或不同颜色的字迹交叉笔画时序的判断中均适用。

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