Análise de alterações documentais usando imagens hiperespectrais na região do infravermelho médio e próximo

Abstract

A análise de documentos adulterados é um problema recorrente em departamentos de polícia científica. Os textos produzidos com canetas são foco de muitas investigações que buscam identificar alterações feitas por adição ou subtração de texto. É importante que a análise destas alterações preserve a integridade física das provas. Nesse sentido, a utilização de imagens hiperespectrais na região do infravermelho médio (HSI-MIR) e próximo (HSI-NIR) associadas a ferramentas quimiométricas de reconhecimento de padrão não supervisionadas se apresenta como uma estratégia não destrutiva capaz de extrair importantes informações sobre a composição química e a distribuição espacial dos compostos na amostra. Considerando que há uma dificuldade na discriminação de tintas de canetas pretas, a primeira etapa deste trabalho foi focada na avaliação da discriminação entre diferentes canetas com tinta de cor preta. A segunda etapa constou na realização de testes-cego para validar as metodologias de discriminação. Foram usadas 16 canetas de tinta preta com diferentes diâmetros de pontas, diferentes marcas e modelos para produzir linhas em papel sulfite branco. Em seguida, o acessório de Refletância Total Atenuada (ATR) foi utilizado para adquirir imagens hiperespectrais das linhas produzidas na faixa de 4000-750 cm⁻¹. O conjunto de dados foi pré-processado e, em seguida, combinados dois a dois, gerando 120 combinações. As técnicas não supervisionadas de análise exploratória “Análise de componentes principais (PCA)” e “Projection pursuit” (PP) foram aplicadas como ferramentas de reconhecimento de padrões em cada par, buscando discriminá-los. Na segunda etapa da investigação, as mesmas 16 canetas foram utilizadas por colaboradores para escrever números de até cinco dígitos em uma folha de cheque e em uma folha de papel branco. Os colaboradores utilizaram uma ou duas canetas para produzir cada número, simulando amostras não adulteradas e falsificadas, respectivamente. Com base na observação de cada número, foram adquiridas Imagens Hiperespectrais no Infravermelho Médio (HSI-MIR), em diferentes posições dos números. Depois de aplicar diferentes pré-processamentos e realizar a seleção de pixels, os conjuntos de dados foram submetidos à PCA e PP. Também foram adquiridas Imagens Hiperespectrais na faixa de 928-2524 nm. As imagens hiperespectrais no NIR foram pré-processadas com Variável Normal Padrão (SNV) e depois foram submetidas à PCA e análise de PP. Na primeira etapa, foi possível discriminar 89 combinações usando PCA e 117 usando PP, assim esta ultima técnica provou ser mais robusta e eficiente. Na segunda etapa da pesquisa, PCA associada à HSI-MIR e HSI-NIR foi possível solucionar 50,0% e 76,7% dos testes-cego, respectivamente. Quando PP foi associada à HSI-MIR e HSI-NIR os percentuais de acertos dos testes subiram para 63,3% e 83,3% respectivamente. O número de acertos usando HSI-NIR foi superior, no entanto, em alguns casos apenas com HSI-MIR foi possível solucionar o teste-cego. Combinando os resultados obtidos com HSI-MIR e HSI-NIR associadas com PP, o percentual de acerto chegou a 90% dos casos, demonstrando o potencial da metodologia para a análise de alterações documentais.