變形指紋的矯正與應(yīng)用研究

林弟華，張 明

（1.廣西梧州市公安局物證鑒定所，廣西 梧州 543000； 2.廣西梧州市公安局長(zhǎng)洲區(qū)分局刑偵大隊(duì)，廣西 梧州 543000）

變形指紋的矯正與應(yīng)用研究

林弟華1，張 明2

（1.廣西梧州市公安局物證鑒定所，廣西 梧州 543000； 2.廣西梧州市公安局長(zhǎng)洲區(qū)分局刑偵大隊(duì)，廣西 梧州 543000）

以直接粘取法制備標(biāo)準(zhǔn)指紋，作為變形指紋研究的比較參照和依據(jù)，計(jì)算變形指紋的變形量，確定指紋變形之間存在的關(guān)聯(lián)規(guī)律，即指紋在其相互垂直方向上的變形量基本相同，但以相反方式呈現(xiàn)。在計(jì)算機(jī)指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)中，若現(xiàn)場(chǎng)指紋與入庫(kù)的捺印指紋越接近，其比對(duì)得分就越高；或者其細(xì)節(jié)特征數(shù)量越多，得分亦越高。但有時(shí)現(xiàn)場(chǎng)指紋因變形并不能直接與庫(kù)存指紋相匹配。故在提取的現(xiàn)場(chǎng)指紋細(xì)節(jié)特征數(shù)量不能增多時(shí)，若能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)指紋作矯正，使其提高應(yīng)有的分值，則可提高比中率，增加物證的證據(jù)力。

標(biāo)準(zhǔn)指紋；變形指紋；矯正系數(shù)

通常，指紋人工比對(duì)采用特征關(guān)系法（即細(xì)節(jié)特征的數(shù)量和異同度及相鄰特征的相互位置關(guān)系），而指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)則采用特征坐標(biāo)法。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)指紋殘缺且變形較大時(shí)，指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)往往難以準(zhǔn)確查詢比對(duì)。為此，本文嘗試提供一個(gè)變形指紋的矯正方法。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

1.1 定義

非受力自然狀態(tài)下的手指指紋形態(tài)，或者某手指在均勻受力下采集的其完整指紋謂之標(biāo)準(zhǔn)指紋。沿某一方向且呈大運(yùn)動(dòng)狀態(tài)施力于所接觸客體而形成的指紋則為大變形指紋。

1.2 指紋樣本的制備

在采樣手指上均勻刷涂顯色粉（如鋁粉），直接用指紋膠紙粘取，便可制成標(biāo)準(zhǔn)指紋。按上、下、左、右四個(gè)方向，捺印人將取樣手指在玻璃板上用力擦劃，再經(jīng)顯色粉刷涂和指紋膠粘取，所得樣本即為該手指四個(gè)方向的大變形指紋。

1.3 變化量的計(jì)算

比較同手指的標(biāo)準(zhǔn)指紋與大變形指紋，測(cè)量并記錄最大變化值，進(jìn)而求出矯正變形系數(shù)。方法：在標(biāo)準(zhǔn)指紋上找出呈水平（垂直）狀的兩個(gè)細(xì)節(jié)特征，在大變形指紋上也找出與之相對(duì)應(yīng)的該兩細(xì)節(jié)特征，則變形系數(shù)＝[(變形指紋細(xì)節(jié)特征間距-標(biāo)準(zhǔn)指紋細(xì)節(jié)特征間距) ÷ 標(biāo)準(zhǔn)指紋細(xì)節(jié)特征間距]×100 %，以此公式計(jì)算求解四個(gè)方向的變形率。

2 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果

在我市警校內(nèi)隨機(jī)挑選215人，制備2 150枚標(biāo)準(zhǔn)指紋和8 600枚大變形指紋，將數(shù)據(jù)匯總。對(duì)所得數(shù)據(jù)綜合分析，隨機(jī)抽取指紋紋型-弓、箕、斗，求解變形系數(shù)（表1）。可以看出，x方向（水平方向）與y方向（垂直方向）變化系數(shù)基本相同，但方向相反，如x變形為115 %（變大15 %），y則為85 %（縮小15 %）。

表1 變形系數(shù)表（%）Table 1 Distortion coeffcients (%)

3 分析討論

手指是一個(gè)扁圓柱狀物體，由皮膚表面附著脂肪、肌肉和骨骼組成[1]，通常對(duì)應(yīng)于具體某人的某一時(shí)期其周長(zhǎng)和形狀是固定的。因此，當(dāng)手指在某一方向變形時(shí)，其所涉及的皮膚長(zhǎng)度由于肌肉和骨骼的牽制而不能任意變化，在非應(yīng)力方向上會(huì)在作用力的牽引下呈現(xiàn)一定程度的拉長(zhǎng)（指紋嵴弧線變扁平），而在作用力方向上則會(huì)相應(yīng)地縮短（指紋嵴線間距變?。@兩者的變化量基本相等。標(biāo)準(zhǔn)指紋的概念依據(jù)即在于此，變形指紋研究的基礎(chǔ)亦因此而立。通過(guò)變形指紋跟標(biāo)準(zhǔn)指紋比較，本試驗(yàn)計(jì)算了四個(gè)作用力方向（上、下、左、右）的變形值，比較確定了變形之間存在的關(guān)聯(lián)規(guī)律，這對(duì)于實(shí)際檢案工作很有意義。因?yàn)椋谟?jì)算機(jī)指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)指紋若與庫(kù)中的捺印指紋越接近，其比對(duì)得分就越高；其細(xì)節(jié)特征數(shù)量越多，得分亦越高[2]。在提取的現(xiàn)場(chǎng)指紋細(xì)節(jié)特征數(shù)量不能增多的情況下，如果現(xiàn)場(chǎng)指紋的變形可通過(guò)矯正而使之分值得到提高，查出（比中）的概率就能得到提升，證據(jù)就能更加確定或證據(jù)價(jià)值進(jìn)一步增強(qiáng)。

4 實(shí)際應(yīng)用

一臺(tái)小轎車右前門(mén)窗玻璃被打破，副駕駛位上的包裹（內(nèi)裝大量現(xiàn)金）被盜走，打碎的鋼化玻璃散落于副駕駛位上，勘查時(shí)在轎車門(mén)窗鋼化玻璃上提取到指紋一枚（圖1a），呈運(yùn)動(dòng)擦劃狀。

現(xiàn)場(chǎng)提取的指紋找到8個(gè)細(xì)節(jié)特征，但錄入指紋信息系統(tǒng)比對(duì)，卻沒(méi)有比中嫌疑指紋。經(jīng)仔細(xì)研究，分析案犯作案時(shí)可能用力手推車窗玻璃，而致其所留現(xiàn)場(chǎng)指紋嚴(yán)重變形，導(dǎo)致指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)難以比中。該現(xiàn)場(chǎng)指紋為向上用力手推車窗玻璃形成，紋線由彎曲變平直[3]。經(jīng)用圖像處理軟件（photoshop）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)指紋進(jìn)行矯正，確定向上（向下）、向左（向右）的矯正量均為15 %，將矯正后的指紋（圖1b）重新錄入指紋信息系統(tǒng)比對(duì)，嫌疑人XX被比中。其被抓獲后供述的作案過(guò)程及所盜現(xiàn)金數(shù)均與案情吻合。

該案件的破獲，對(duì)完全依賴指紋系統(tǒng)的做法提出了警示。兩次不同條件的比對(duì)查詢，其結(jié)果截然不同。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)指紋特征的標(biāo)注，應(yīng)結(jié)合本地指紋系統(tǒng)建設(shè)情況摸索出有針對(duì)性的編輯方法，進(jìn)行人工矯正[4]。對(duì)大變形的現(xiàn)場(chǎng)指紋要充分考慮其變形原因和機(jī)制，矯正其特征點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)指紋的位置偏差[5]，根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等相關(guān)因素分析計(jì)算出變形域值的大小。

圖1 案件現(xiàn)場(chǎng)提取的一枚變形指紋（a）和其矯正后的指紋（b）Fig.1 A distorted fngerprint (a) picked up at the scene of one case and its calibrated version (b)

[1] 劉少聰，耿慶杰. 手印學(xué)[M]. 北京：警官教育出版社, 2007.

[2] 陶銳，余保華，陳相國(guó). 淺析指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的排前率和查中概率[J]. 刑事技術(shù),2005(4): 35-36.

[3] 陳國(guó)洪. 指紋擦劃痕跡檢驗(yàn)初探[J]. 刑事技術(shù),1998(1): 24.

[4] 陶銳. 淺談如何提高指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的查中率[J]. 刑事技術(shù),2003(5): 54-56.

[5] 王斌, 李軍朝, 王安民, 等. 提高指紋比中率初探[J]. 刑事技術(shù),2010(4): 50-51.

Analysis and Application of Distorted Fingerprint

LIN Dihua1, ZHANG Ming2
(1. Institute of Forensic Technology of Wuzhou Public Security Bureau Guangxi, Wuzhou 543000, China; 2. Criminal Investigation Brigade of Changzhou Branch of Wuzhou Public Security Bureau, Guangxi, Wuzhou 543000, China)

Standard fngerprint was made by the direct picking-up and was taken as the reference and reliance for both the study and comparison of distorted fngerprint. The variance between standard fngerprint and the distorted one was calculated so as to determine the regularity among the variants. It was found that the variance is inversely equal on the mutually vertical directions of a fngerprint. For a scene fngerprint, the closer it matches to the stored one in computer automatic fngerprint identifcation system, and the more detailed features it discloses the higher matching score it gets. However, there are many occasions where the scene fngerprint, due to distortion, is not able to match to the one in computer automatic fngerprint identifcation system. Under occurrence of these circumstances plus no more available minutiae, a scene fngerprint, albeit distorted, can still be about to close to its original appearance when eliminated its variance through calibration, therefore its matching rate will be elevated and evidential power enhanced accordingly.

standard fngerprint; distorted (or deformed) fngerprint; calibration coeffcient

DF794.1

B

1008-3650(2016)06-0515-002

2016-02-02

格式：林弟華，張明，等. 變形指紋的矯正與應(yīng)用研究[J]. 刑事技術(shù)，2016, 41(6):515-516.

10.16467/j.1008-3650.2016.06.021

林弟華(1983—)，男，廣西梧州人，學(xué)士，工程師，研究方向?yàn)楹圹E檢驗(yàn)和手印學(xué)研究。E-mail: 122140655@qq.com