文检司法鉴定双门控相关荧光成像技术研究

Fluorescence imaging is an important and effective technique for the forensic document examination of tone print and stamp sequence，altered documents, eliminated documents, counterfeit money detection, etc. It has great potential in effective trace analysis. However, traditional fluorescence intensity imaging and state-of-the-art fluorescence time-resolved imaging can not or only partially distinguish target fluorescence from background fluorescence. To solve the mentioned problem, this project proposes a method of correlated dual-gated fluorescence imaging (CDGFI). In the method, a dual-gated scanning mode is used to grasp two fluorescence time-resolved images at different time delays, and a relative fluorescence lifetime image (RFLI) can be calculated from the two images based on the intensity correlation algorithm. The RFLI has higher target-to-background contrast to decipher target content. The research of the project includes CDGFI theoretical model, RFLI calculation algorithm, and adaptive enhancement algorithm for fluorescence time-resolved images. The key technique of 100ps-scaled online coded timing control will also be overcome. Finally, a prototype CDGFI system will be established for experimental research. The research is beneficial for the applications of trace analysis in forensic document examination based on fluorescence imaging.

荧光成像是文检司法鉴定重要技术手段，已用于文件朱墨时序检验、涂抹文件检验、消退文件检验、伪钞检验等，在高效痕量物质检测方面具有巨大技术潜力。但是，传统的荧光强度成像以及近年来热点研究的荧光时间分辨成像均无法或仅能部分解决目标-背景荧光交叠问题。针对此，本项目提出并开展双门控相关荧光成像技术研究，通过双门控方式获取不同延时下的两幅荧光时间分辨图像，进而利用图像强度相关算法反演荧光相对寿命图像，增强目标与背景的对比度，解决目标-背景交叠问题。围绕双门控荧光成像技术，建立理论模型及荧光相对寿命图像反演算法、荧光时间分辨图像自适应增强算法，并搭建实验装置进行实验研究，突破百皮秒级在线编码时序控制技术，为荧光文检痕量物质检测提供新的技术手段。

荧光成像是文检司法鉴定中重要技术手段，已用于文件朱墨时序检验、涂抹文件检验、消退文件检验、伪钞检验等，但是传统的荧光强度成像以及近年来研究热点荧光时间分辨率成像均无法或仅能部分解决目标-背景荧光交叠问题。针对此，本项目开展了双门控相关荧光成像技术研究，分析了司法文检常用材料荧光特性，建立了双门控相关荧光成像理论模型，提出了双门控时间分辨荧光成像增强算法、双门控荧光寿命成像增强算法、图像灰度自适应增强算法、孔栏效应修复算法等多种算法，突破了百皮秒级在线编码时序控制技术和国产3ns级选通ICCD技术，搭建了试验装置，完成了双门控相关荧光成像实验研究。主要成果如下：.1、提出了双门控时间分辨荧光成像增强算法，基于两张时间分辨强度图像，通过背景去噪，自适应阈值异或去噪和自适应灰度拉伸等处理，抑制和消除荧光背景噪声，提升感兴趣目标之间的对比度，提高时间分辨能力。.2、提出了双门控荧光寿命成像增强算法，通过自适应选择滤波器阈值图像异或处理、快速寿命算法重建荧光寿命图像、自适应上下限阈值处理，实现了荧光寿命图像的增强及对比度区分的提升。.3、提出了门控像增强器孔栏效应矫正算法，通过获取孔栏延时修复矩阵和门宽修复矩阵，对时间分辨强度图像和距离选通图像进行时域和空域的矫正，从而提高时间分辨荧光图像、距离选通图像的质量。.4、研制了国产3ns级选通ICCD成像器件，用于本团队时间分辨荧光成像、荧光寿命成像、激光选通夜视、激光雷达相机和水下成像等。.综上所述，通过本项目的实施，提出了双门控相关荧光成像技术，为荧光文件应用提供了新的技术手段。