作者：***电动粉扑
来源：《现代信息科技》2020年第15期
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摘 要：笔压特征有别于传统笔迹检验中的二维特征，它反映出笔迹三维层面的信息，能为笔迹检验提供更好的帮助。借助结构光三维扫描技术对字迹的压痕深度数据进行提取，通过Geomagic Qualify软件建立压痕的三维形态模型和彩压力图像，帮助检验人员直观准确地获取笔压特征。实验结果表明，该技术不仅可以呈现字迹压痕的三维形态，还可以排除油墨颜的干扰，达到其他方法无法获得的效果，为笔迹检验提供了一个有效的工具。 关键词：三维扫描;笔压特征;笔迹检验;三维测量
变径管 中图分类号：TP391.41;D918.92 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）15-0015-03
Abstract：Pen pressure feature is different from the two-dimensional feature in traditional handwriting inspection. It reflects the three-dimensional information of handwriting，and can provide better help for handwriting inspection. With the help of structured light 3D scanning technology，the indentation depth data of handwriting is extracted，and the 3D shape model and color pressure image of the indentation are esta
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blished by Geomagic Qualify software，which helps the inspectors to obtain the pen pressure features intuitively and accurately. The experimental results show that the technology can not only present the three-dimensional shape of handwriting indentation，but also eliminate the interference of ink color，which can achieve the effect that other methods can not obtain，and provides an effective tool for handwriting inspection.
Keywords：3D scanning;pen pressure features;handwriting identification;3D measurement
0 引 言
筆迹鉴定学科发展至今已经非常成熟，鉴定技术人员对笔迹特征的理解和实践都很深入，但这些大都停留在二维层面上的笔迹特征。笔迹的二维特征容易受主客观条件的影响而发生变化，笔迹鉴定人员只能依靠自己的专业知识结合鉴定经验分析和判断，缺乏客观的量化依据，一定程度上制约了笔迹检验技术的发展。同时，实际案件中鉴定内容的字数越来越少，可利用的笔迹特征相对较少，加上各类疑难笔迹案件层出不穷，大大提高了检 验鉴定的难度。因此我们需要挖掘更多的检验方法和鉴定依据用于笔迹检验之中。
笔压特征是指个人书写习惯中运笔抑压力动态的行为模式在笔迹中的表现[1]，国内外笔迹鉴定人员早已认识到个人的笔压特征具有独特性和稳定性，并借用数位板和书写笔等数字化工具进行了验证[2]。笔压特征在笔迹鉴定中有重要作用，尤其是在签名、少量字和摹仿等难度较大的笔迹鉴定方面具有重要价值。目前，笔压特征的定量检验研究主要集中在电子笔迹方面，但是这类技术的应用不适用于对常规纸张上笔迹中笔压特征的分析。由于书写抑压力会造成纸张空间Z轴上出现局部变形向下凹陷，因此，对于笔压特征的分析主要通过分析笔迹三维形态中的压痕深度及其变化来实现。方法主要包括反射变换成像技术法、侧光红外影像显现法、显微图像三维重建法以及激光共聚焦扫描显微镜法等[3]。这些方法实际应用中存在易受墨迹颜干扰、检验条件苛刻以及设备昂贵等缺点，无法满足文件检验实践的需求。随着近年来三维扫描技术的快速发展，因其具有准确性、高保真性以及可储存性等特点，在物证鉴定与重建领域的应用逐渐受到重视[4，5]。为了对字迹的三维形态有一个更深入的探究，中国刑事警察学院基于三维扫描技术的优点，结合笔迹检验的实际需求，研发了基于结构光三维扫描技术的笔迹三维信息提取仪。本文利用笔迹三维信息提取仪对字迹压痕深度进行测量，得到数据后再利用Geomagic Qualify软件对数据
进行处理并重建压痕的三维形态，为笔压显现提供新的方法和思路。
1 实验
1.1 结构光三维扫描技术原理
在三维扫描技术中，结构光法是主动式方法的是重要组成部分，是将某种图案的光，如点、线、网格等投向景物，在被射物体上形成图案并由摄像机摄取，而后采用三角测量原理得到被测物表面的三维坐标值。与其他三维物体形状检测技术相比，结构光法具有检测过程完全非接触、一次性投影、短时间直接获取物体的三维空间信息等优点。
视频无线传输
本文利用的笔迹三维信息提取仪采用的是光栅投影的结构光三维扫描技术，测量时由光栅发射器形成光栅，经过光学投影装置投射到被测物体上，其表面形状的凸凹不平使光栅产生畸变，形成携有被测物体表面轮廓信息的相移光栅图，相机将变形后的相移光栅图摄入并存储形成数字图像，经过图像处理，求得畸变光栅的相位分布图，从而得到被测物体的表面高度，通过数据处理，获取三维空间点云数据。三维扫描系统图如图1所示。
1.2 实验设备与器材
本实验用到的实验器材包括：黑签字笔、A4打印纸以及天远OKIO-S-D三维扫描系统，其中扫描系统的基本参数如表1所示。用到的软件包括Geomagic Qualify软件和Tyscan软件。
采访麦克风
1.3 实验样本制作
邀请20名本校在校大学生作为书写人，其中男生10人，女生10人，分别编号1～20。20名书写人使用黑簽字笔在以20张A4纸为衬垫物的同一张A4打印纸上正常书写“人民币九万”5个字。共收集实验样本20个。
1.4 实验方法
将笔迹样本平整地放置在工作台上，把纸张四周空白处压实，调整两摄像机镜头，让两摄像机的夹角在20°～30°之间。使用Tyscan软件控制扫描仪操作，笔迹样本经过三维扫描仪扫描后获得ASC格式的点云数据，使用Geomagic Qualify软件打开该ASC文件，获得一个描绘纸张表面三维形态的图像，手动旋转模型，可以从多个角度观察字迹压痕形态。三维模型页面如图2所示。
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