Cruce de trazos, profilometría 3D- Artículo científico -

Cruce de trazos, profilometría 3D – Artículo científico –

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CRUCE DE TRAZOS – profilometría 3D

Volvemos con una traducción de un artículo científico. Se trata de un estudio relacionado con el análisis forense de documentos, pues se trata de un tema tan “hot” – dicen en inglés – en el ámbito de investigación forense como el paradigma de cruce de trazos.

Es un estudio científico realizado por Giuseppe Schirripa Spagnolo, Carla Simonetti y Lorenzo Cozzella desde la universidad de Roma en 2005. El texto originalmente se encuentra publicado en inglés, lo que aquí se presenta es una traducción literal del artículo original, se han mantenido todas las características relacionadas con el formato y edición del texto, es un texto con estructura idéntica al original, tan solo cambiado el lenguaje. Tengo que decir que hay ciertas palabras técnicas relacionadas con la explicación del funcionamiento de estos microscopios que no he sabido traducir, si alguien sabe como se traducen los términos que he dejado en inglés agradecería que me lo comunique.

(Resumen de las secciones del estudio. Ninguna de las secciones que en este post se presentan están completas excepto el abstract, por tanto, para un correcto entendimiento de este estudio recomiendo leer el estudio completo. )

DETERMINACIÓN DE LA SECUENCIA TEMPORAL EN EL CRUCE DE TRAZOS POR MEDIO DE UN MICROSCOPIO CONFOCAL LASER.

Autores: Giuseppe Schirripa Spagnolo, Carla Simonetti, Lorenzo Cozzella Departamento de ingeniería electrónica, Universidad degli Studi “Roma Tre” 2005

ABSTRACT

La determinación de la secuencia temporal en los cruces de trazos es un problema presente en el campo de la documentoscopia. Este estudio presenta el potencial del análisis profilométrico 3D en los siguientes asuntos: para determinar el orden de ejecución de los trazos (si están superpuestos), para detectar la manipulación fraudulenta de firmas (si se superpone a alguna de las partes ya escritas), para analizar la presión del escrito, y para identificar los trazos. El instrumental empleado en este estudio para analizar la microtopografía 3D, es un sistema de medición que no precisa contacto basado en la holografía confocal, permite crear la holografía incluso con luz incoherente, incluso con ‘fringe-periods’ es posible medir con precisión la distancia exacta al punto que se está midiendo. Esta técnica es adecuada para obtener un perfil micro topográfico de alta resolución 3D sobre superficies rugosas (como los soportes sobre los que se escribe). Se trata de una técnica no invasora para obtener un perfil. Por tanto, el trazo original no será modificado ni física ni químicamente, permitiendo que el objetivo se pueda analizar en infinitas ocasiones. En el ámbito forense la cualidad no invasora y de preservar la prueba es esencial. La técnica propuesta ha permitido, en la mayoría de los casos, una positiva identificación en el asunto de la secuenciación de los cruces de trazos con la muestra empleada. En los casos que no se ha concluido positivamente, el resultado fue ‘no concluyente’ – que no falsa o incorrecta – . Esta técnica, correctamente usada, no proporcionara falsos positivos o resultados probables, los únicos resultados posibles son: ‘concluyente’ y ‘no concluyente’.

INTRODUCCIÓN

La metodología propuesta es similar a la que se llevaría a cabo en 2D, técnica de comparación. Por lo tanto, para llegar a una conclusión, el examinador debe tener suficientes muestras conocidas de la escritura observada con el fin de que esta sea cotejada.

La calidad y cantidad de las muestras indubitadas (de procedencia cierta, es el estándar de comparación) que están disponibles determinará si se puede concluir alcanzar un resultado concluyente.

Los requisitos básicos para la identificación de escritura son:

  • Procesos adecuados de comparación. Debemos contar con el mayor número de muestras posible, contra más haya, mejor análisis. Lo ideal es tener muestras efectuada con anterioridad y posterioridad a la examinada para poder determinar qué grado de variación presenta el sujeto.
  • La escritura dubitada e indubitada debe ser del mismo estilo, las letras se comparaban con otras letras y las rúbricas con rúbricas.
  • La examinación del documento original es necesario. Las máquinas como el fax o la fotocopiadora no poseen la habilidad de producir un patrón 3D.

En el ámbito forense, el análisis del perfil 3D en documentos también se puede obtener utilizando un microscopio electrónico de barrido (MEB o SEM en inglés) [7] o un microscopio de fuerza atómica (AFM en inglés) [8]. SEM y AFM son técnicas comunes en el análisis 3D, pero tienen un rango limitado en la dirección vertical (~ 5 micras) y en el área de escaneado (< 2 cm2). Con el microscopio confocal laser no se tienen estas limitaciones, de hecho con esta técnica se puede analizar el ancho total del documento. El análisis de documentos dubitados por medio de esta técnica no invasora tiene un gran potencial, en particular para resolver la secuencia temporal del orden en la escritura (si está parcialmente superpuesta), también para detectar la manipulación de manuscritos (si lo añadido se superpone a lo anterior), la variación en la presión y para identificar y determinar la profundidad del trazo en la escritura.

HOLOGRAFÍA CONOSCÓPICA

La holografía conoscópica es una implementación sencilla de un tipo particular de proceso de interferencia de la luz polarizada que utiliza un cristal birrefringente.

En la holografía clásica se forma un patrón de interferencia entre un haz objeto y un haz de referencia utilizando una fuente de luz coherente. Los haces de objeto y de referencia se propagan con la misma velocidad, pero siguen diferentes trayectorias geométricas. En la holografía conoscópica, los haces de objeto y de referencia de la holografía coherente se sustituyen por el ordinario y los componentes extraordinarios de un solo haz que se propaga en un medio birrefringente. Por lo tanto, los haces de señal y de referencia tienen los mismos caminos geométricos, pero con diferentes longitudes para estos caminos ópticos (que no longitud de onda); los dos haces son una forma natural coherente con el otro y, por tanto, la técnica permite la producción de hologramas, incluso con luz no coherente.

La holografía conoscópica tiene algunas ventajas sobre la holografía clásica si lo que interesa es un punto delimitado e iluminado (un punto singular):

  • Mayor estabilidad que la holografía clásica porque los caminos geométricos de ambos frentes de onda son casi las mismas.
  • Una distancia ‘interfringe’ ajustable para resolución de la cámara CCD común; la interfaz se facilita a través de un programa computarizado.
  • La posibilidad de utilizar la luz no coherente espacialmente cuasi monocromática debido a la pequeña diferencia de fase que se introduce.

confocal laser

ANÁLISIS DE DOCUMENTOS EN TRES DIMENSIONES

La conoscopía ‘range-finder’  determina la microtopografía de la superficie examinada. El perfil resultante en 3D muestra los trazos ejecutados por la punta del útil como una impresión/marca en el papel.

La superficie de un documento manuscrito suele contar con una textura rugosa propia del soporte,  con trazos naturales de la punta del útil (ondulación) y la forma (en muchos casos la hoja de papel puede contener también formas significativas, como deformaciones). Es importante tener en cuenta que la rugosidad del papel generalmente es de 2-5 pm (dependiendo del tipo de papel utilizado); el rango de profundidad en los surcos dejados por el paso del útil sobre el papel es de 2-15 pm (depende de la presión y el soporte); las deformaciones de las hojas de papel pueden ser también 100 veces mayor que la impresión de trazo de lápiz de punta.

La figura 5 muestra un ejemplo típico de análisis. Esta muestra ha sido realizada usando un bolígrafo negro con punta de bola (Bic® E25) en un folio de papel blanco de densidad  80 g/m2  el clásicamente utilizado para imprimir y escribir. La figura 5(a) y 5(b) muestran la zona de cruce desde dos ángulos distintos para resaltar la presencia de los mencionados ‘muros laterales’ a lo largo del primer trazo (F). La Figura 5(c) muestra el reverso del perfil de profundidad, en esta se puede observar con claridad como el segundo (S) ha sido realizado posteriormente al (F), esto es así porque su continuidad de forma no se ve interrumpida, al contrario que el (F) que si se ve interrumpido. Como se puede ver, una característica del Segundo (S) es que ‘corta’ al primero (F).

confocal laser 2
Figura 5: Profilometría usando la holografía confocal laser. El área investigada es aproximadamente 5x5mm. (a) y (b) vistas 3D de los trazos. Se puede observar la continuidad en el trazo (S), así como la evidente presencia de los ‘muros laterales’ o ‘bumps’. (c) Vista 3D en espejo en el eje z.

La vista 3D del análisis del símbolo “&”:

Figura 9: Distintas secuencias de ejecución- vista 3D de los trazos.
Figura 9: Distintas secuencias de ejecución- vista 3D de los trazos.

 

Con este método también es posible resolver un cruce de trazos complejo. La figura 10 muestra un guión escrito a mano con más de dos líneas de intersección. La vista 3D, en relación con esta secuencia de trazos se muestra en la Figura 11. Es posible ver que, incluso en este caso, se obtiene la secuencia correcta de orden de ejecución.

Figura 11: Vista 3D del grafismo con más de dos líneas de intersección. (a) muestra el perfil y (c) perfil 3D desde otro ángulo.
Figura 11: Vista 3D del grafismo con más de dos líneas de intersección. (a) muestra el perfil y (c) perfil 3D desde otro ángulo.

(Más imágenes en el documento .pdf)

tabla post microscopio

CONCLUSIÓN

En el presente texto, hemos presentado un nuevo método que reconstruye la secuencia de trazos de una muestra grafoescritural a partir de un análisis en 3D. Este método se basa en la detección de la dinámica de los trazos, así como, en particular, del orden de superposición. El sistema utiliza la holografía conoscópica y un análisis en 3D de los datos. Hasta donde conocemos, esta es la primera vez que los hologramas se han utilizado para analizar la escritura. Es muy difícil comparar el método propuesto con otros métodos que utilizan el análisis 2D; por lo tanto, consultar otros estudios es necesario para comparar el método holográfico con las técnicas de puño y letra de análisis actuales para ver en qué grado este método destaca. En particular, es esencial para desarrollar un protocolo de medida y de interpretación de los resultados, y que el científico forense apruebe este protocolo. Sin embargo, el método propuesto funciona bien y permite, en la mayoría de los casos, determinar en qué orden se realizaron trazos superpuestos. Además, el método es capaz de analizar las variaciones de presión utilizadas durante la escritura.


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