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《中国人民公安大学》 2017年
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基于光谱法和色谱法对蓝色圆珠笔墨迹添改文件的模式识别新方法研究

牛凡  
【摘要】:添改文件,是指作案人在原文件上添加或改写某些字句或笔画以改变文件原意或数额的一种内容虚假的文件。在我国三大诉讼案件中,特别是经济类犯罪的案件,经常会涉及到添改文件的检验。本文以市面收集到的270支不同品牌、型号的蓝色圆珠笔书写墨迹为例,使用光谱法和色谱法(拉曼光谱法、紫外-可见光谱法、薄层色谱法和气相色谱法,共四种方法)进行检验,选择晨光、爱好、真彩、斑马等25组常见品牌共190支蓝色圆珠笔墨迹的光谱和色谱数据作为训练集,使用ChemPattern~(TM)化学计量学解决方案软件建立了不同品牌的光谱法和色谱法分类模型。在添改文件检验中,通过对墨迹的光谱和色谱数据进行模式识别分析,达到对可疑墨迹与原文墨迹品牌的区分,进而判断存在添改。本文主要研究成果如下:1、提出光谱法和色谱法在蓝色圆珠笔墨迹的分类研究上具有互补性。本文对270支蓝色圆珠笔墨迹共进行了2000余次光谱法和色谱法检验,并通过比较墨迹的拉曼光谱图(810张)、紫外-可见光谱图(540张)、薄层色谱图(540张)和气相色谱图(540张)对墨迹进行了分类。薄层色谱法、拉曼光谱法和紫外-可见光谱法检验的是墨迹中染料成分,在三种检验方法中薄层色谱法分类效果最佳,分为35类。在薄层色谱法的分类基础上,结合其他两种检验方法得到的分类结果进行二次分类,发现一些墨迹得到了进一步区分。此外,气相色谱法检验的是墨迹中溶剂成分,从墨迹的组成角度而言,将染料部分与溶剂部分的分类结果进行综合分析,可以得到对墨迹更加准确的区分。这说明光谱法和色谱法在蓝色圆珠笔墨迹的区分上具有互补性。因此,实际工作中,在实验条件和检材样本量允许的情况下,应尽可能地使用光谱法和色谱法对蓝色圆珠笔墨迹进行检验。2、首次提出了光谱法和色谱法结合模式识别技术判断添改文件的新方法。通过使用Chempattern化学计量学软件,将模式识别技术引入到蓝色圆珠笔墨迹的品牌区分中,建立了25组蓝色圆珠笔品牌与光谱和色谱数据之间的关系,并进行了相似度分析、主成分分析及基于K-最近邻法的模式识别分析。研究发现以25组不同品牌蓝色圆珠笔墨迹光谱和色谱数据作为训练集,以K-最近邻法判定原则建立的分类模型可以达到对未知蓝色圆珠笔墨迹品牌的预测,并通过墨迹品牌的区分来判断添改文件。在基于光谱法和色谱法建立的分类模型中,紫外-可见光谱法的识别率最高,为97.32%,其次是薄层色谱-气相色谱法,80.72%,再次是薄层色谱法,78.85%,最后是拉曼光谱法,74.14%。但综合考虑模型中训练样本的区分程度,薄层色谱-气相色谱法的区分率最高,达到48.9%,且模型的识别率也较高,因此,将基于薄层色谱-气相色谱法建立的分类模型作为蓝色圆珠笔墨迹品牌预测及区分的首选方法,如果条件允许,可以结合其他光谱法和色谱法建立的分类模型进行相互印证。3、提出了建立训练样本多级分类,优化模型质量的方法。将模型训练集中的样品在品牌分类(25组)基础上按光谱法、色谱法的分类结果进行二次分类,样品的区分率和模型的识别率均得到显著提高,达到了优化模型的目的。其中,拉曼光谱法的训练集增加到37类,识别率提高15.79%;紫外-可见光谱法增加到41类,识别率提高2.5%;薄层色谱法增加到82类,识别率提高40.64%;薄层色谱-气相色谱法增加到93类,识别率提高47.19%。通过二次分类,将光谱法和色谱法检验结果为同类的墨迹按品牌进行了区分,提高了样品的区分率,进而提高了模型的交叉验证识别率,达到了优化模型的目的。因此,在蓝色圆珠笔墨迹分类模型中,可以对训练样本进行多级分类,通过提高区分率来优化模型质量、提高品牌预测的准确性。4、提出了根据墨迹品牌的预测及区分检验添改文件的思路。在添改文件检验中,对于检材墨迹和样本墨迹的检验主要是通过比较两者的墨迹配方是否一致,进而判断可疑文件是否存在添改。本文通过对270支蓝色圆珠笔墨迹进行光谱法和色谱法检验及分类,发现一些不同品牌的蓝色圆珠笔墨迹具有相同类型的光谱和色谱数据,这可能由于我国蓝色圆珠笔油墨配方与品牌之间不具有唯一性,即不同品牌的蓝色圆珠笔可能具有相同的油墨配方。在实践中对于这一类蓝色圆珠笔墨迹形成的添改文件,使用光谱法和色谱法检验不能判断是否存在添改。因此,本文将蓝色圆珠笔墨迹品牌的区分研究作为检验添改文件的出发点和落脚点,将模式识别引入到添改文件的检验中,在光谱法和色谱法检验基础上,通过建立分类模型达到对可疑墨迹与原文墨迹品牌的区分,为添改文件的检验提供了新的思路和方法。本文以270支不同品牌的蓝色圆珠笔墨迹为例,结合计算机模式识别技术对光谱法和色谱法检验数据进行解析和信息挖掘,在此基础上建立了不同品牌的分类模型,通过对墨迹品牌的预测及区分来判断可疑文件是否存在添改。本文提出的光谱法和色谱法结合模式识别技术判断添改文件的新方法将理化检验结果信息化,将大数据思想和人工智能技术引入到添改文件的检验中,不仅可以为检验人员作出更加客观和全面的判断提供数据支持,更可以为添改文件检验的信息化、标准化提供技术支持。
【学位授予单位】:中国人民公安大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:D918.91

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1 牛凡;基于光谱法和色谱法对蓝色圆珠笔墨迹添改文件的模式识别新方法研究[D];中国人民公安大学;2017年
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