警犬鑒別行為識別比對分析方法的研究

高一龍 吳德華 宋珍華 李金鋒 田家麟 劉鎖英

目前，一些國家已經(jīng)認可警犬氣味鑒別結(jié)論，把氣味鑒別的結(jié)果作為證據(jù)之一，甚至有些案件還可能是唯一的證據(jù)。荷蘭、比利時、英國、波蘭等多個國家均接受警犬的鑒別結(jié)果作為法庭證據(jù)。但在國內(nèi)，警犬鑒別的鑒定結(jié)果只能作為提供犯罪線索的依據(jù)和佐證參考，尚不能作為法庭證據(jù)。其主要原因在于，警犬在進行氣味鑒別過程中，氣味識別結(jié)果的表達是通過其行為作出的。而對這種鑒別結(jié)果行為的確認，是由警犬訓導員或相關(guān)專家憑經(jīng)驗肉眼觀察后判斷的。由于訓導員或?qū)＜覍b別行為本身的認知和經(jīng)驗不一，均可造成對同一鑒別行為的不同結(jié)論。同時，警犬在進行氣味識別作業(yè)時，其鑒別行為表現(xiàn)是否正常，氣味鑒別結(jié)論表達的鑒別行為是否和日常訓練時表現(xiàn)的一致，都有必要進行確認，這些因素均會對氣味鑒別結(jié)論產(chǎn)生影響。因此，在現(xiàn)實工作中，有人認為警犬鑒別缺乏客觀的判斷標準，鑒別結(jié)論不能作為法庭證據(jù)來證明犯罪。為了更好地發(fā)揮警犬氣味鑒別在刑案偵破中的作用，必須解決警犬鑒別行為識別判定這一關(guān)鍵技術(shù)問題。

本研究擬解決以下兩個關(guān)鍵技術(shù)問題：1.針對各種鑒別行為識別比對方法，采取可信度這個指標來評估警犬鑒別的正確率、錯誤率，并驗證這些方法的科學性、有效性；2.將計算機智能檢測與分析的技術(shù)引入警犬氣味鑒別行為識別過程中，通過對警犬鑒別的整個過程進行全程視頻圖像記錄，對警犬鑒別行為進行跟蹤記錄和差異比對，深入研究警犬鑒別行為與氣味鑒定結(jié)果之間的客觀聯(lián)系，研究確定其中的重要關(guān)聯(lián)參數(shù)，應用計算機分析技術(shù)對警犬的鑒別行為進行智能檢測與分析、比對識別，將有助于科學判斷警犬氣味鑒別結(jié)論的科學性、穩(wěn)定性、客觀性，是警犬鑒別發(fā)展的必然方向。警犬鑒別行為識別系統(tǒng)研制成功并投入應用，將可極大推動警犬氣味鑒別技術(shù)的發(fā)展，增強警犬技術(shù)服務于實戰(zhàn)的水平。

一、警犬氣味鑒別的方法以及鑒別過程的行為表現(xiàn)

（一）警犬氣味鑒別的方法

警犬進行氣味鑒別作業(yè)的能力，不僅包括警犬對某一具體案件鑒定條件的適應能力，更主要的是建立一整套完整、可信、科學的氣味鑒別操作方法。在近一個世紀的氣味鑒別實踐中，常用的鑒別方法主要有直接鑒別法、罐內(nèi)或瓶內(nèi)鑒別法、管式鑒別法和氣孔鑒別法等。

（二）鑒別過程的行為表現(xiàn)

警犬的鑒別行為，總體主要可分為感受嗅源氣味、對被鑒物氣味的分化（分析）、對號反應3個部分。其中，警犬對被鑒物氣味的分化是鑒別行為的中心環(huán)節(jié)，犬不通過分化，不能稱為鑒別。因此，通常所指的鑒別關(guān)鍵行為，都體現(xiàn)在這一部分當中，要求警犬能對被鑒物仔細嗅認，逐個分化，對號反應果斷正確。

警犬鑒別行為的整個流程主要包括：嗅嗅源、進形式、形式中（逐一嗅認）、反應和返回這5項。當鑒別犬發(fā)現(xiàn)其中一個罐內(nèi)含有所求物氣味后，即發(fā)生＂配對＂反應，并以“靜臥、趴罐、吠叫”等行為進行示警；如果鑒別罐中沒有所求物氣味，則＂非配對＂，犬也就不反應。警犬鑒別的流程以及行為表現(xiàn)，見下表。

表1警犬鑒別的流程以及行為表現(xiàn)

一個符合法庭科學要求的警犬氣味鑒別犬， 必須遵循下列行為原則： 犬必須是很樂意去進行氣味鑒別，犬應確實具備氣味鑒別的能力，工作人員能明顯感覺到鑒別犬的行為表現(xiàn)是很歡快，自己非常樂意去工作； 犬并不優(yōu)先喜愛犯罪嫌疑人的氣味； 必須具有一個標準的鑒別形式； 犬進行鑒別的地點及犬在鑒別時不受訓導員的任何影響，訓導員不能有任何的暗示； 在沒有相同氣味時， 犬必須有一種明顯的表現(xiàn)形式。

二、鑒別行為識別比對的基本方法

（一）訓導員自身判定法

鑒別警犬根據(jù)嗅源氣味尋找索求物，進行鑒別作業(yè)，對嫌疑人的氣味進行認證。訓導員根據(jù)警犬鑒別的行為表現(xiàn)以及 “靜臥、扒罐、吠叫”等反應行為或沒有任何示警表示，對警犬氣味鑒別作業(yè)的結(jié)果，進行主觀認定。采用該判定方法，在進行鑒別作業(yè)時，訓導員不能對警犬有任何示意行為。

（二）專家現(xiàn)場評定法

訓導員攜帶警犬進行氣味鑒別作業(yè)時，由3 位專家組成的考評小組現(xiàn)場觀摩，并根據(jù)訓導員和鑒別警犬的行為表現(xiàn)，進行打分評定做出鑒別結(jié)論。

（三）視頻記錄專家評定法

訓導員攜帶警犬進行氣味鑒別作業(yè)時，警犬鑒別的整個過程被攝錄下來。隨后將警犬鑒別的視頻，遞交由3 位專家組成的鑒別考評小組，根據(jù)訓導員和鑒別警犬的行為表現(xiàn)，進行打分評定做出鑒別結(jié)論。

（四）計算機自動識別評定法

在訓導員攜帶警犬進行氣味鑒別作業(yè)時，借助視頻記錄來對警犬的鑒別的行為進行分析評定的方法，通過建立能夠?qū)σ曨l記錄進行自動分析的計算機行為智能分析系統(tǒng)，將警犬鑒別需要的關(guān)鍵行為定量指標精確的從視頻序列中提取出來，節(jié)省寶貴的時間并提高鑒別效率，使鑒別行為的觀察、分析和研究具有再現(xiàn)性和較高可靠性，目前行為自動智能分析系統(tǒng)在小鼠、家畜等動物中應用較為成功，警犬的鑒別行為自動智能分析系統(tǒng)正在研發(fā)試用過程中。

（五）日常訓練行為綜合評定法（數(shù)據(jù)庫）

將警犬日常訓練和正式鑒別作業(yè)的鑒別的整個過程錄下來，對每頭氣味鑒別犬和訓導員建立日常訓練/使用鑒別行為綜合視頻數(shù)據(jù)庫，用科學統(tǒng)計的方法根據(jù)每頭警犬既以100次以上訓練統(tǒng)計得出的準確率為基礎，綜合評價對于某案件氣味鑒別的準確率。

（六）專家實時視頻評定法

當訓導員攜帶警犬進行氣味鑒別作業(yè)時，由3 位專家組成的鑒別考評小組，并不進入警犬鑒別作業(yè)現(xiàn)場，而是通過攝像視頻實時觀察警犬鑒別的整個過程，專家們將根據(jù)訓導員和鑒別警犬的行為表現(xiàn)，進行打分評定做出鑒別結(jié)論。

（七）專家實時視頻與日常訓練綜合評定相結(jié)合的評定方法

將警犬日常訓練和正式鑒別作業(yè)的鑒別的整個過程錄下來，對每頭氣味鑒別犬和訓導員建立日常訓練/使用鑒別行為綜合視頻數(shù)據(jù)庫，用科學的方法根據(jù)每頭警犬既往100次以上訓練成績，分析統(tǒng)計得出的準確率為基礎，評價對于某案件氣味鑒別的準確率；當訓導員攜帶警犬進行氣味鑒別作業(yè)時，由3位專家組成的鑒別考評小組，并不進入警犬鑒別作業(yè)現(xiàn)場，而是通過攝像視頻實時觀察警犬鑒別的整個過程，專家們將根據(jù)訓導員和鑒別警犬的行為表現(xiàn)，進行打分評定做出鑒別結(jié)論。

三、試驗部分

（一）試驗材料與方法

1.試驗材料

微型多探頭攝像系統(tǒng)一套(DF-2038，中國)、5頭德國牧羊犬(通過警犬鑒別考核)、磨口瓶、鑷子、醫(yī)用紗布(15cmx7.5cm)、PE塑料手套、鑒別罐。

2.試驗方法

試驗方案是基于“配對-非配對”設計而成的。把需要鑒別的A個體氣味放到嗅源罐中，如果在6個鑒別罐中(即配物)有一個罐中含有A氣味，即進行“配對”實驗(A=A)，犬通過示警反應(如靜窩、扒罐、吠叫)找出相同氣味；如果在配物中沒有A氣味，即進行“非配對”(A≠B)，犬沒有反應。每次試驗時，實驗員通過投硬幣確定犬做“配對”還是“非配對”實驗，并且“A”氣味放置位置通過擲骰子確定，這樣可以有效地減少訓犬員對犬的影響。進行氣味鑒別時，如果犬不反應，允許訓犬員把嗅源罐與鑒別罐混在一起，讓犬再做一次鑒別。并且每次鑒別都要更換鑒別罐。全程監(jiān)控攝錄警犬鑒別行為，并將視頻存儲到數(shù)據(jù)庫中。

3.樣品采集

（1）現(xiàn)采現(xiàn)用

確定A個體為“犯罪分子”，用鑷子把干凈的醫(yī)用紗布平鋪放到A手中，握緊拳頭采集氣味1分鐘，再用鑷子把它放到磨口瓶中密封保存；選定7名“嫌疑犯”(包括A)，用相同的方法采集其手部氣味1分鐘，分別放到磨口瓶中密封保存；按照上節(jié)所述實驗方法進行鑒別。

（2）延時使用

確定A個體為“犯罪分子”，用相同的方法采集手部氣味1分鐘，放到磨口瓶中敞口延時l小時；選定7名嫌疑犯(包括A)，用相同的方法采集的氣味樣品分別放到磨口瓶中密封保存；按照上述實驗方法進行鑒別。依此方法延時6小時，然后按照上述實驗方法進行鑒別。每次采樣時供味者需用流水洗手、晾干半小時后采集氣味，并且所有的供味者為同種族、性別以及相同的工作環(huán)境。

4.警犬鑒別行為評判標準

本項目試驗采用全程視頻監(jiān)控的方式，對德國牧羊犬的氣味鑒別行為進行考評打分。氣味鑒別行為的統(tǒng)計項目參數(shù)包括：鑒別前狀態(tài)、嗅嗅源、形式中和反應這4項。各項測試評分標準見表2，犬氣味鑒別流程的每項行為均為5分制。

表2 警犬氣味鑒別的流程以及行為打分標準

5.試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析

（1）可信度計算公式：在本項目鑒別實驗中，采取可信度來評估犬鑒別的正確率和錯誤率，其計算公式為：可信度 = 配對實驗中的正確率/非配對實驗中的錯誤率×100%。

（2）變異系數(shù)CV(Coefficient of Variance)：標準差與均值的比率，可以衡量比較鑒別犬鑒別行為的差異性和穩(wěn)定性。公式為：CV＝σ/μ。

（3）所有氣味鑒別行為的相關(guān)數(shù)據(jù)，均應用SPSS20.0軟件進行統(tǒng)計。

（二）試驗結(jié)果

1.行為識別比對方法的應用可信度

表3 不同行為比對方法配對鑒別實驗和非配對鑒別實驗的正確率

表4 不同行為識別比對方法可信度結(jié)果比較

由表3、4可以看出，在這7組不同行為識別比對方法中，專家實時視頻與日常訓練綜合評定法這組的可信度最高，其可信度值為6.16±0.93，極顯著高于計算機自動識別評定法（3.25±0.36，P＜0.01）、顯著高于專家現(xiàn)場評定法（4.38±0.55，P＜0.05）、視頻記錄專家評定法（4.78±0.52，P＜0.05）、專家實時視頻評定法（4.61±0.49，P＜0.05）；而視頻記錄專家評定法、專家現(xiàn)場評定法顯著高于計算機自動識別評定法（3.25±0.36，P＜0.05）；計算機自動識別評定法（3.25±0.36）效果最差。

表5警犬氣味鑒別行為的差異性

2.警犬鑒別行為的穩(wěn)定性/差異性研究

由表5可以看出，這5頭鑒別犬在鑒別前狀態(tài)、嗅嗅源、形式中和反應情況這4個氣味鑒別行為指標方面有一定的差異性：鑒別前狀態(tài)這個行為指標，小野的得分最高（4.86±0.36），顯著高于杰克的得分（4.38±0.55，P＜0.05），但與杰西、馬丁、顏蘭相的得分無顯著差異；嗅嗅源這個行為指標，顏蘭相的得分最高（4.86±0.36），小野次之（4.86±0.36），它們極顯著高于杰克的得分（3.88±1.31，P＜0.01），但與杰西、馬丁的得分無顯著差異，而杰西、馬丁的得分顯著高于杰克的得分（3.88±1.31，P＜0.05）；形式中這個行為指標，小野的得分最高（4.86±0.36），顯著高于杰克的得分（4.06±1.48，P＜0.05），但與杰西、馬丁、顏蘭相的得分無顯著差異；反應情況這個行為指標，小野的得分最高（4.86±0.36），顯著高于杰克的得分（3.31±2.36，P＜0.05），但與杰西、馬丁、顏蘭相的得分無顯著差異。

由表5可以看出，這五頭鑒別犬在鑒別前狀態(tài)、嗅嗅源、形式中和反應情況這4個氣味鑒別行為的變異系數(shù)（CV）中也有一定的差異，總體來看，小野的變異系數(shù)（CV=0.07）較低，相對于其他5頭犬具有明顯優(yōu)勢，而顏蘭相這頭犬除了在嗅嗅源這個氣味鑒別行為方面變異系數(shù)（CV=0.06）稍高于小野，在其他鑒別前狀態(tài)、形式中和反應情況這3個鑒別行為的變異系數(shù)分別為0.38、0.13和0.38。

3.警犬鑒別行為變量的因子分析

應用SPSS20.0軟件的Facotor程序進行因子分化尋求對警犬氣味鑒別過程起支配評價作用的行為變量，因子分析結(jié)果見表 6～8。

采用SPSS軟件的Factor程序?qū)臍馕惰b別行為變量進行因子分析，單變量描述性和原始分析結(jié)果為檢驗統(tǒng)計量，相關(guān)矩陣選定系數(shù)、顯著性水平及K M O和Bartlett球形度檢測（K），按主成分分析抽取出因子相關(guān)性矩陣后，根據(jù)提取特征值＞1的標準確定提取出的因子個數(shù)，并采用極大方差旋轉(zhuǎn)方法得到各變量的因子負荷。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：KMO值為0.719＞0.7，且Bartlett球形度檢測通過顯著性檢驗。說明這些犬的氣味鑒別行為變量適合因子分析。由因子方差表（表6）可以看出，嗅嗅源這一行為變量的方差值最高，表明提取出的因子可以很好地描述這個行為指標。方差分解表（表8）也表明提取的因子能夠解釋4個行為指標的60.359以上。由因子成分矩陣表（表7）可以看出，抽取的因子1對警犬氣味鑒別行為變量的評估指標主要集中在嗅嗅源這一行為變量上。以上結(jié)果說明嗅嗅源這個行為變量，在警犬鑒別中屬于關(guān)鍵行為變量，對警犬鑒別結(jié)果有極其重要的影響。

表6因子方差表

表7因子成分矩陣表

表8 方差分解表

四、結(jié)論與討論

（一）關(guān)于行為識別比對方法的應用可信度分析

在早期警犬鑒別實驗中，只有“嫌疑犯=罪犯”的鑒別形式，但是通過“嫌疑犯≠罪犯”的鑒別，能評估犬鑒別的正確率和錯誤率，以此來評價犬鑒別的可信度，其計算公式為：可信度= 配對實驗中的正確率/非配對實驗中的錯誤率。

警犬的正確鑒別率就是其嗅覺鑒別人體器官氣味差異型的表現(xiàn)。犬和目擊證人是一對毫無關(guān)聯(lián)的個體，兩者作出同一認定，其可信度很高。Adene Schoon (1999) 研究后證實在管式鑒別操作方法中， 警犬對在相同條件下用鋼管吸附的氣味進行鑒別，其發(fā)生錯誤的比例為1/145， 而用紗布吸附的氣味進行鑒別時，其錯誤率是2/200， 在經(jīng)過法庭實踐的配對及非配對氣味鑒別實驗中， 其可信度達44.4， 遠遠超過法庭規(guī)定的可信度不低于4.3的要求。

在本項目研究中，這7組不同行為識別比對方法，除了計算機自動識別評定法的警犬鑒別可信度為3.25±0.36，低于4.3這個指標，其余6組方法均達到了超過法庭規(guī)定的可信度不低于4.3的要求。這其中以專家實時視頻與日常訓練綜合評定法其可信度（6.16±0.93）最高，效果最好，極顯著高于計算機自動識別評定法，但與日常訓練行為綜合評定法（5.08±0.63）、訓導員自身判定法（4.99±0.90）并無顯著差異，這說明：（1）這3組評定警犬鑒別可信度方法的有效性是一致的；（2）警犬氣味鑒別犬訓導員的訓練記錄、視頻攝錄以及鑒別犬日常數(shù)據(jù)采集和參數(shù)分析是準確而到位的；（3）我們的警犬氣味鑒別訓導員訓練是成功的，他們對自己犬的行為判定與解讀是嚴謹?shù)?，氣味鑒別中心已經(jīng)訓練出具有較高水平氣味識別能力的氣味鑒別犬。圍繞這一技術(shù)，公安部南京警犬研究所在科信局的大力支持下，重點對鑒別犬的訓練技術(shù)和相關(guān)的裝備進行了研究，有效地提升了氣味鑒別犬的訓練水平，為優(yōu)質(zhì)氣味鑒別犬的訓練成功提供了技術(shù)保證。

總體來說，這7組不同行為識別方法評估警犬鑒別可信度的平均值為4.75±1.01，達到了作為法庭證據(jù)使用的技術(shù)參數(shù)要求。因此，本項目開展的警犬氣味鑒別的可信度研究是科學有效的。

（二）警犬鑒別行為的穩(wěn)定性/差異性

警犬氣味鑒別結(jié)果主要是由鑒別前狀態(tài)、嗅嗅源、形式中和反應情況這4個鑒別行為指標決定的。從這5頭鑒別犬的實驗數(shù)據(jù)來看，各個行為指標的分值盡管有一定的差異性，但還是有一定的規(guī)律可循的：這其中最關(guān)鍵的行為就是嗅嗅源，嗅嗅源認真細致得分高的，其反應相應的也是果斷且結(jié)果正確。而嗅嗅源這個行為指標與鑒別前狀態(tài)又密切相關(guān)，鑒別前狀態(tài)犬神經(jīng)興奮、平衡自然，探究欲望就高，嗅聞氣味的時間也較長，感知嗅源氣味也細致充分，對結(jié)果認定反應的準確率也越高。數(shù)據(jù)結(jié)果也驗證了這一點。

而從鑒別行為的穩(wěn)定性方面考慮，小野（CV=0.07）這頭犬除了在嗅嗅源這個氣味鑒別行為方面變異系數(shù)稍高于顏蘭相（CV=0.06），在鑒別前狀態(tài)、形式中和反應情況這3個氣味鑒別行為的變異系數(shù)最小（CV=0.07）。這說明：（1）小野這頭犬鑒別時情緒狀態(tài)興奮自然、嗅嗅源細致充分、形式中依次逐個聞罐且無遺漏、反應準確果斷，整體鑒別穩(wěn)定性好；（2）顏蘭相這頭犬鑒別時嗅嗅源非常細致充分，是這5頭犬中嗅嗅源最認真有效的。

（三）警犬鑒別行為評分和可信度檢驗評價系統(tǒng)

本項目建立的警犬鑒別行為評分和可信度檢驗評價系統(tǒng)，采用的是專家實時視頻與日常訓練綜合數(shù)據(jù)庫評定相結(jié)合的評定方法，改變以往由一個或幾個帶犬民警出具警犬鑒別結(jié)論的做法，而由經(jīng)驗豐富的警犬技術(shù)專家組，根據(jù)每頭警犬日常訓練統(tǒng)計得出的準確率為基礎，結(jié)合警犬現(xiàn)場作業(yè)的實時視頻中的行為表現(xiàn)，并進行統(tǒng)計分析，綜合評價對于氣味鑒別的準確率，出具警犬鑒別檢驗鑒定結(jié)論，科學準確合理，這將開創(chuàng)警犬鑒別檢驗評價的新模式。