[发明专利]基于墨粉堆积纹理分析的打印文件鉴别方法

说明书

技术领域

本发明涉及对打印文件的真伪进行鉴定方法。尤其涉及一种基于墨粉堆积纹理分析的打印文件鉴别方法属于公共安全，物证检验领域。

背景技术

公共安全部门的专家一股通过检测打印材料成分，查找打印瑕疵，提取走纸压痕等传统方法对打印文件进行比对和取证。随着计算机科学的发展，基于计算机的打印文件取证技术又成为新的研究热点，包括分析打印字符的尺寸，打印边缘粗糙度等打印质量特征；分析打印字符图像的灰度共生矩阵特征；提取包含打印信息的水印特征等。

传统打印文件取证方法虽然证据性较充分，但针对性太强，应用范围窄，无法对大部分的普通打印文件进行鉴别。如针对墨粉或墨水成分检验的化学和光学方法，无法区分打印材料成分相同的打印文件；打印水印比较方法只针对部分嵌入水印的高档打印机打印文件，大部分普通打印文件没有嵌入水印。现有的计算机方法分析打印字符的尺寸以及细节打印质量特征，这些已有的取证技术提取的特征大都较简单，维数较低，其准确率、适用范围和实用性也无法达到支撑司法依据的标准。总的来说，计算机打印文件取证的研究处于起步阶段，成果有限，准确度离实用还较远。

不同打印机打印的相同字符，在肉眼下几乎没有差别，难以区分，但在放大设备观察下，显现了字符形状，字符边缘粗糙度，打印墨粉堆积密度等多种差异。本发明就是通过比较打印墨粉堆积密度特征，来进行打印文件司法鉴定和取证。

发明内容

本发明以公共安全案件中最常见的激光打印文件为对象，用计算机视觉和模式识别技术，提供一种基于墨粉堆积纹理分析的打印文件鉴别方法。本发明把判断打印文件是否为相同打印文件的检验鉴别问题，作为模式识别中的分类问题来解决。

本发明的一种基于墨粉堆积纹理分析的打印文件鉴别方法，包括打印文件图像采集，打印文件预处理构造墨粉堆积纹理图，纹理图特征提取和特征变换，最后按特征进行打印文件聚类和分类，鉴别流程框图如图2。

具体是先利用高精度显微放大系统采集打印文件上的打印字符笔画图像；然后从打印笔画图像中提取墨粉堆积小块来构造归一化墨粉纹理图；对归一化墨粉堆积纹理图提取纹理特征；对提取的纹理特征利用主成分分析和线性判别分析进行模式分类，以判断两份打印文件是否为相同打印机打印生成。

本发明的基于墨粉堆积纹理分析鉴别打印文件方法中，采集到的打印文件上的打印字符笔画图像要经过预处理来提取归一化打印墨粉堆积纹理图像，预处理步骤包括：先通过图像分割定位打印笔画中心的稳定墨粉覆盖区域，再从这些区域中提取16×16的小墨粉堆积图片拼接成大小为256×256的归一化纹理图像；对构造出的归一化纹理图像进行局部灰度均衡，实现纹理图像的背景均衡；最后得到归一化的256×256像素的灰度纹理图像。

本发明在图像预处理中的小墨粉堆积图片和拼接的归一化纹理图像尺寸均可调整。

本发明的基于墨粉堆积纹理分析的打印文件鉴别方法中，打印文件纹理特征的提取，采用局部二进模式，灰度共生矩阵，傅里叶频谱，GABOR以及WAVELET技术提取归一化纹理图像的纹理特征。

本发明的方法中，所述的模式分类采用SVM分类器，ADABOOST分类器，以及多特征和多分类器融合方法。

本发明的基于墨粉堆积纹理分析的打印文件鉴别方法适用于普通黑白激光打印文件、彩色激光打印文件和激光复印文件的鉴别。

本发明的打印文件图像采集所使用印刷字符图像放大扫描系统结构如图3。

现有的扫描仪扫描到的文件图像分辨率较底，达不到观测要求。真正能够反映打印机身份的许多细节特征只有在高倍放大显微镜的观察下才能显现，因此选择高倍放大镜头加CCD摄像机来采集打印文件图像；图像放大倍数要满足清晰的显示打印文件上墨粉堆积形态等细节(40～60倍)；采用LED灯照明提供充足均匀的光线。

本发明中图像预处理，通过去除打印文件图像中的背景区域以及打印字符的边界区域，提取打印字符笔画中心区域的稳定墨粉覆盖图像来构造统一尺寸的纹理图片。先通过图像分割定位打印笔画中心的稳定墨粉覆盖区域，再从这些区域中提取16×16的小墨粉堆积图片拼接成大小为256×256的归一化纹理图像；对构造出的归一化纹理图像进行局部灰度均衡，从而减少了非均匀光照的影响，实现纹理图像的背景均衡。

图4.a-d给出了打印文件的墨粉堆积纹理提取过程。图4.d和图4.f给出了两台不同打印机中提取的归一化纹理，可以看出，两台打印机的墨粉堆积纹理明显不同：图4.d中的打印墨粉堆积纹理较为细密，而图4.f中的墨粉堆积纹理较为粗糙。