對(duì)指紋特征相似性的初探

蔡 治 張少航 陳俊池 梁萬(wàn)杰

眉山市公安局刑偵支隊(duì)，四川 眉山 620010

一、指紋的唯一性和相似性

指紋由于人各不同、指各不同、終身不變、觸物留痕等特性，長(zhǎng)期以來在司法系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于揭露和證實(shí)犯罪，被公認(rèn)為證據(jù)之首。指紋的唯一性，不僅由科學(xué)家運(yùn)用數(shù)學(xué)方法加以證明，在遺傳學(xué)方面的研究也得到了證實(shí)，在實(shí)踐活動(dòng)中，也從未發(fā)現(xiàn)有完全相同的兩枚指紋的實(shí)例。

但是不同的指紋在其整體形態(tài)、紋線的流向、細(xì)節(jié)特征的數(shù)量、形狀、大小、位置關(guān)系等方面也存在一些相似的情況，表現(xiàn)出了一定的相似性。在司法實(shí)踐中，我們也遇到一些相似度很高的疑難指紋，甚至因而出具錯(cuò)誤的檢驗(yàn)鑒定結(jié)論。

而隨著科技的發(fā)展進(jìn)步，人工智能的實(shí)體化應(yīng)用，指紋技術(shù)在手機(jī)、門鎖、考勤機(jī)等中得到廣泛應(yīng)用，給生活帶來方便的同時(shí)，其安全性能也引起了人們的注意。美國(guó)研究人員發(fā)現(xiàn)，雖然指紋人各不相同，但指印之間的部分相似性普遍存在，以至于手機(jī)等電子設(shè)備中使用的基于指紋技術(shù)的安全系統(tǒng)非常脆弱。在采集8200份部分指紋后，使用商業(yè)指紋驗(yàn)證軟件進(jìn)行分析，平均每800個(gè)就可以發(fā)現(xiàn)潛在的92個(gè)具有破解能力的“超級(jí)指紋”；即使在800份全指紋的樣本中，也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)“超級(jí)指紋”。當(dāng)然，這個(gè)與指紋軟件的識(shí)別度有很大關(guān)聯(lián)，但是也在一定程度上說明指紋確實(shí)存在相似性。

二、指紋相似性的幾種表現(xiàn)

(一)紋型上的相似

紋型是指紋的基本分類，按照兩級(jí)分類法有弓型紋、箕型紋、斗型紋三大類型，包括弧形紋、帳形紋、橈側(cè)箕形紋(反箕)、尺側(cè)箕形紋(正箕)、環(huán)形斗、螺形斗、囊形斗、雙箕斗、雜形斗九種形態(tài)。[1]

對(duì)我市指紋系統(tǒng)中的139萬(wàn)余枚指紋數(shù)據(jù)進(jìn)行紋型分析，發(fā)現(xiàn)弓、箕、斗三種紋型中以斗型紋的出現(xiàn)率最高，占比達(dá)47.81%，箕型紋次之約46.05%，弓型紋最少為6.14%，見表1。所以，指紋在紋型上的相似率非常高，存在不可避免的重合性。

表1 139萬(wàn)余枚指紋數(shù)據(jù)紋型分析

隨機(jī)抽取我市指紋系統(tǒng)中5萬(wàn)人指紋數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)弓、箕、斗三種紋型在各指的出現(xiàn)率有所有同：(1)斗型紋在拇指、環(huán)指上出現(xiàn)最多，5萬(wàn)枚右手拇指中有31668枚為斗型紋，占比達(dá)63.34%；(2)中指、小指上出現(xiàn)的箕型紋最多，5萬(wàn)枚左手小指中有29708枚為箕型紋，占比達(dá)59.42%；(3)弓型紋在食指上出現(xiàn)頻率遠(yuǎn)高于其他手指。詳見下圖1。

(二)“對(duì)稱性”相似

指紋的“對(duì)稱性”相似是指同一個(gè)人左右兩只手之間，在同一指位上存在紋型相同或細(xì)節(jié)特征相似的情況。

隨機(jī)抽取我市指紋系統(tǒng)中5萬(wàn)人指紋數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其中左右五指完全不同的有10083，占比20.2%，但是左右手完全相符的有2793人，占比達(dá)5.6%；單指相似性最高的為環(huán)指、拇指，環(huán)指紋型相同率為48.63%、拇指紋型相同率為47.39%；相似性最低的是小指，紋型相同率只有19.71%。詳細(xì)數(shù)據(jù)，見表2。

表2 5萬(wàn)人指紋數(shù)據(jù)相似情況

(三)局部細(xì)節(jié)特征相似

在指紋鑒定中，較完整的、能完全區(qū)分不同紋型的相似是很好鑒別的。但在實(shí)踐中，大部分的現(xiàn)場(chǎng)指紋是局部而殘缺的，當(dāng)只有指紋的局部區(qū)域，細(xì)節(jié)特征又較少，特別是僅有質(zhì)量較低的一般特征的組合時(shí)，其相似性出現(xiàn)的幾率就比較大。

三角區(qū)由于紋線變化較大、特征點(diǎn)較多較小、形態(tài)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因而是指紋中相似程度最高的區(qū)域，也是最容易干擾指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)查比得分的區(qū)域。下圖2就是指紋系統(tǒng)中一枚三角區(qū)清晰現(xiàn)場(chǎng)指紋的高分查比結(jié)果對(duì)比，但結(jié)果無疑是否定的。

三、指紋相似性對(duì)指紋工作的影響及應(yīng)對(duì)

(一)指紋系統(tǒng)大庫(kù)衰減

指紋的相似性是客觀存在的，隨著指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)庫(kù)容量的不斷增大，千萬(wàn)級(jí)庫(kù)的指紋相似度必然將高于百萬(wàn)級(jí)庫(kù)，大庫(kù)衰減現(xiàn)象明顯。從更多的海量數(shù)據(jù)中篩查出我們需要的指紋，提高系統(tǒng)檢索查檔的準(zhǔn)確率，除了對(duì)系統(tǒng)本身精度的更強(qiáng)需求外，對(duì)刑事技術(shù)人員的指紋編輯、比對(duì)能力有了更高的要求。

因此，指紋比對(duì)人員必須熟悉了解指紋系統(tǒng)特性，能運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行精確的指紋細(xì)節(jié)特征編輯，針對(duì)一些模糊、殘缺的疑難指紋，要盡可能的反復(fù)標(biāo)示特征、多次提交比對(duì)，才能有效減少大庫(kù)衰減造成的影響，避免漏查現(xiàn)象的發(fā)生。

(二)指紋檢驗(yàn)鑒定干擾

指紋的相似性影響最大的還是在對(duì)指紋的檢驗(yàn)鑒定過程中，兩枚指紋的相似程度越高，對(duì)鑒定工作的干擾性就越大，鑒定準(zhǔn)確率就越高；反之，相似程度越低，干擾性就小，鑒定就越不容易出錯(cuò)。

因此，在一些相似度高的疑難指紋鑒定中，技術(shù)人員必須嚴(yán)謹(jǐn)對(duì)待。要充分了解需比對(duì)指紋的提取方法，考慮指紋的變形，要注意假特征的剔除、疑似特征的甄別；確認(rèn)細(xì)節(jié)特征的表現(xiàn)形式，既要考慮它們的數(shù)量，也要考慮特征的質(zhì)量；要對(duì)特征組合進(jìn)行綜合評(píng)判，確定相同和差異是表面的還是本質(zhì)的，才能最終得出是否同一的準(zhǔn)確鑒定結(jié)論。