人機(jī)合一模式在重疊指紋分離比對中的應(yīng)用

曹略耕

(徐州市公安局，江蘇·徐州 221008)

重疊指紋分離比對核心是對特征點的識別與認(rèn)定，其方法主要分為人工、機(jī)器和人機(jī)合一“三種”模式。單純的人工分離重疊指紋模式因耗時耗力的弊端已近乎淘汰。機(jī)器分離重疊指紋方法雖可極大地釋放警力資源，但存在無法精準(zhǔn)識別等問題導(dǎo)致無法滿足實戰(zhàn)需要。而以分類分區(qū)處理方法的人工合一模式的效能最佳(1)馮清枝，高俊峰.異色重疊指紋剝離方法的研究[J].廣東公安科技,2010,18(03):27-29.，在智能化和實戰(zhàn)化應(yīng)用程度具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。

一、當(dāng)前重疊指紋分離比對存在的不足

重疊指紋在現(xiàn)場勘查中普遍存在，但是對于重疊指紋分離和比對在實踐中存在諸多不足。各地所開發(fā)的指紋系統(tǒng)在重疊指紋的特征點識別方面的效果并不顯著，現(xiàn)場的所顯現(xiàn)的重疊指紋無法得到精準(zhǔn)分離，而且極易出現(xiàn)特征點分離錯誤帶來的案件偵辦方向偏差。各地依靠指紋專家工作經(jīng)驗大致可實現(xiàn)對重疊指紋的初步分離，但若實現(xiàn)指紋比對精準(zhǔn)比對還需要有全國一體化的指紋數(shù)據(jù)庫支撐。而在實踐中，指紋庫大多是省級公安機(jī)關(guān)自行建設(shè)，指紋數(shù)據(jù)庫孤島現(xiàn)象突出，給現(xiàn)場重疊指紋的比對造成了極大的障礙。

(一)指紋重視程度弱，未重疊特征遺漏

隨著電信網(wǎng)絡(luò)詐騙案件的持續(xù)增加，電子物證取證受到極大的重視，相比之下，傳統(tǒng)盜搶騙案件受治安環(huán)境的改善逐年遞減，重大疑難案件更是少之又少，且重疊指紋分離比對難度較大，致使重疊指紋分離比對的受重視程度呈邊緣化趨勢。同時，專業(yè)指紋人才缺乏，培訓(xùn)晉升、表彰獎勵等保障機(jī)制不健全，通過未重疊指紋特征串并案件、帶破案件的程度較低，未重疊特征點和偽特征在分離比對中的應(yīng)用范圍和水平明顯不足，實戰(zhàn)化應(yīng)用效能有待提升。

(二)特征點識別不力，指紋分離效果差

重疊指紋分離比對的關(guān)鍵在于識別出指紋特征區(qū)域和特征點，而在信息化時代，指紋特征點的識別高度依賴于深度學(xué)習(xí)算法的支撐。由于開發(fā)深度學(xué)習(xí)算法需要大量的技術(shù)、人才和經(jīng)費，使得針對重疊指紋特征點識別算法的規(guī)劃長期處于擱置狀態(tài)?，F(xiàn)有指紋分離技術(shù)在重疊指紋特征點識別方面力量明顯較弱，尤其是在重疊指紋之間的紋線夾角較小的情況下，指紋特征點很難得到有效識別并分離，即便是得到了分離，分離效果較差，無法達(dá)到下一階段指紋分析比對的要求。

(三)指紋庫“孤島”突出，重疊指紋比對效率低

當(dāng)前指紋庫的一體化建設(shè)存在一定不足，指紋庫“孤島”現(xiàn)象較為突出，很多地區(qū)的指紋比對僅限于本地、本部門，對于其他地區(qū)已采集的有效指紋素材無訪問權(quán)限或是格式不匹配無法打開，這不僅使花大力氣分離的重疊指紋無比對素材，而且也極大地影響了指紋的同一認(rèn)定及案件偵破。實踐中，對重疊指紋和指紋庫素材進(jìn)行同一認(rèn)定的方法較為單一，過分執(zhí)著于標(biāo)準(zhǔn)的特征點類型和數(shù)量，忽視其他特征在重疊指紋分離比對過程中的導(dǎo)向線索作用，尤其是在分離后的指紋殘缺不全或是特征點較少的情況下更是難以開展分析比對操作。

二、人機(jī)合一模式在重疊指紋分離比對中的應(yīng)用優(yōu)勢

針對公安實踐中在現(xiàn)場重疊指紋分離比對中存在的不足，本文構(gòu)建以分類分區(qū)處理方法為基礎(chǔ)的人機(jī)合一模式進(jìn)行重疊指紋的分離和比對工作。以分類分區(qū)處理方法為基礎(chǔ)的人機(jī)合一模式的核心在于通過引入深度學(xué)習(xí)算法實現(xiàn)對重疊特征點的精準(zhǔn)識別，建立健全全國一體指紋數(shù)據(jù)庫及案件現(xiàn)場指紋庫，同時指紋技術(shù)人員適時介入，進(jìn)而提高重疊指紋比對成功率，并實現(xiàn)對流竄作案案件的串并以及命案積案的帶破。

(一)健全長效責(zé)任制，提高打擊力強(qiáng)度

以分類分區(qū)處理方法為基礎(chǔ)的人機(jī)合一分離比對重疊指紋模式更能提高指紋打擊實戰(zhàn)強(qiáng)度，滿足實際工作對刑偵打擊速度和打擊精度的需要，為偵查提供精準(zhǔn)發(fā)力方向，進(jìn)而形成高效的社會面防控體系。借助于系統(tǒng)日志采集技術(shù)，強(qiáng)化系統(tǒng)對重疊指紋分離比對操作的監(jiān)控及記錄，對于未成功分離比對的重疊指紋進(jìn)行歸檔，及時錄入現(xiàn)場指紋庫，以備后續(xù)案件倒查及外地協(xié)查需要，強(qiáng)化責(zé)任機(jī)制，以進(jìn)一步提升重疊指紋分離比對實戰(zhàn)性。

(二)完善大統(tǒng)戰(zhàn)布局，提高案件串并率

構(gòu)建以分類分區(qū)處理方法為基礎(chǔ)的人機(jī)合一模式需要完善全國現(xiàn)場指紋入庫格局，增強(qiáng)各部門、各地區(qū)現(xiàn)場提取的指紋資源共享，減少重復(fù)建設(shè)帶來的資源浪費，提高互聯(lián)互通深度和力度，強(qiáng)化現(xiàn)場提取指紋的入庫存檔，打造全國性指紋庫大統(tǒng)戰(zhàn)格局。在人機(jī)合一分離比對重疊指紋模式的推動下，指紋庫權(quán)限將有效下放到一線實戰(zhàn)部門，避免因?qū)徟鷻?quán)限問題貽誤戰(zhàn)機(jī)。同時，通過完善指紋庫布局進(jìn)一步強(qiáng)化各地、各部門的現(xiàn)場指紋串聯(lián)比對，以現(xiàn)場重疊指紋為對象，發(fā)現(xiàn)案件之間的潛在聯(lián)系，為重疊指紋分離比對提供線索，實效有效分離，提升案件串并率，合成偵查作戰(zhàn)力量實施有效打擊。

(三)打通全國數(shù)據(jù)庫，提升系統(tǒng)實戰(zhàn)性

當(dāng)前，各地均建有屬于本區(qū)域的指紋資源庫，但尚未形成全國性統(tǒng)一的指紋資源數(shù)據(jù)庫，且各地指紋資源庫的平臺融合程度較低，指紋入庫標(biāo)準(zhǔn)不同，指紋人員編號及指紋質(zhì)量倒查入庫等方面有較大差異，這極大地限制了重疊指紋分離后的比對效果。構(gòu)建全國性指紋數(shù)據(jù)庫及現(xiàn)場指紋庫，破除指紋數(shù)據(jù)“壁壘”，打通各地指紋數(shù)據(jù)信息，順應(yīng)“大刑偵”體系改革發(fā)展趨勢，一方面可從數(shù)據(jù)庫資源共享發(fā)力，另一方面可從提升數(shù)據(jù)庫特征分析及提取能力入手，在允許各地自主建設(shè)的同時加強(qiáng)頂層設(shè)計，規(guī)范指紋入庫標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化指紋檢視、查重、倒查等操作，對指紋流向、特征部位、特征點定質(zhì)定量，避免“看面子式”指紋入庫。規(guī)范指紋入庫流程及標(biāo)準(zhǔn)(2)郭衛(wèi)平.對指紋自動識別系統(tǒng)運行機(jī)制的幾點思考[J].浙江警察學(xué)院學(xué)報,2006(04):104-106.，不僅要重視指紋系統(tǒng)自動生成標(biāo)注的特征點，而且也應(yīng)重視后臺人工審查，同步推進(jìn)，雙向發(fā)力，確保指紋庫內(nèi)指紋特征點符合比對條件要求。同時，對于在實踐中已高效運轉(zhuǎn)并使用的指紋數(shù)據(jù)庫，應(yīng)加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫平臺對接及數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化，融合各地指紋數(shù)據(jù)庫，避免重復(fù)建設(shè)造成浪費。

三、人機(jī)合一模式在建立和完善分離比對重疊指紋系統(tǒng)的探索

以分類分區(qū)處理方法為基礎(chǔ)的人機(jī)合一分離比對重疊指紋主要分為兩個模塊，一是重疊指紋分離模塊，二是重疊指紋比對模塊，而指紋技術(shù)人員則參與到重疊指紋分離比對的各個環(huán)節(jié)。分離模塊是進(jìn)行指紋比對的前提和基礎(chǔ)，比對模塊是分離重疊指紋的最終目的。構(gòu)建指紋分離模塊主要是對指紋本身的處理，借助深度學(xué)習(xí)算法精準(zhǔn)識別并分離指紋；構(gòu)建指紋比對模塊主要從數(shù)據(jù)庫建設(shè)方面發(fā)力，以提高實戰(zhàn)性為統(tǒng)領(lǐng)。

(一)人機(jī)合一分離比對重疊指紋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

指紋比對系統(tǒng)首先會分析重疊指紋特征信息，在能實現(xiàn)精準(zhǔn)識別的情況下直接進(jìn)入特征標(biāo)注階段，在無法實現(xiàn)特征識別的情況下對重疊指紋圖像進(jìn)行預(yù)處理，通過預(yù)處理實現(xiàn)指紋特征的“清晰化”，此時，如若能夠精準(zhǔn)標(biāo)注特征信息并成功分離則進(jìn)入指紋庫進(jìn)行檢視比對，如若不能精準(zhǔn)分離則由指紋技術(shù)人員進(jìn)行人工參與分離比對。通過以分類分區(qū)處理方法為基礎(chǔ)的人機(jī)合一實現(xiàn)對重疊指紋特征點的精準(zhǔn)識別、標(biāo)注、分離、比對，既緩解了專業(yè)指紋技術(shù)人員匱乏的壓力，又在一定程度上提高重疊指紋分離比對的實戰(zhàn)化效能。

(二)人機(jī)合一分離比對重疊指紋模式發(fā)展路徑

1.引進(jìn)三級特征點，完善指紋特征多級認(rèn)定

指紋一級特征用于認(rèn)定指紋類型，指紋二級特征用于指紋同一認(rèn)定，這兩級特征均需要足夠的特征區(qū)域和特征點支撐，但在現(xiàn)場條件較差和指紋殘缺不全的情況下很難提取到足夠的指紋特征，限制了重疊指紋比對的實戰(zhàn)性。除以上兩級特征外，實踐中常常通過對指紋三級特征的分析比對來為偵查提供線索和方向，重疊指紋的三級特征點是指指紋紋線流向、乳突花紋的流向、細(xì)點及皺紋等特征點。重疊指紋分離比對系統(tǒng)可從構(gòu)建三級特征點比對模塊入手(3)潘自勤.指紋三級特征在指紋鑒定中的價值[J].刑事技術(shù),2014(04):45-47.，對于特征點較少、難以對指紋進(jìn)行同一認(rèn)定的重疊指紋可以進(jìn)入三級特征點分析比對模塊，篩選出相似度較高的指紋，進(jìn)入人工模式再次比對分析，通過系統(tǒng)對重疊指紋的多級比對分析，最大程度發(fā)現(xiàn)指紋的特征點，提升現(xiàn)場重疊指紋分離比對的效率及精準(zhǔn)度。

2. 推廣標(biāo)注系統(tǒng)化，提高指紋特征比對效能

以分類分區(qū)處理方法為基礎(chǔ)的人機(jī)合一模式雖在一定程度上更強(qiáng)調(diào)重疊指紋系統(tǒng)自動的分離和比對，但這并不是說明技術(shù)人員充當(dāng)?shù)氖恰翱头钡慕巧?。作為指紋系統(tǒng)的機(jī)器標(biāo)注，其不可避免會出現(xiàn)偏差，因此對于大案要案現(xiàn)場的復(fù)雜重疊指紋還需要人工的參與特征標(biāo)注、分離比對。在構(gòu)建人機(jī)合一模式分離比對重疊指紋時，應(yīng)將系統(tǒng)標(biāo)注特征點的代碼原理進(jìn)行“翻譯”，將系統(tǒng)模型在分析識別標(biāo)注特征點的原理特點推廣到各地公安機(jī)關(guān)刑偵部門，提高人工標(biāo)準(zhǔn)特征點與系統(tǒng)模型標(biāo)注法的匹配度，進(jìn)而提升人工標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場指紋在指紋庫中比對的實戰(zhàn)化效能。

3.強(qiáng)化特征點識別，提升指紋分離度

相較于傳統(tǒng)的重疊指紋分離，以分類分區(qū)處理方法為基礎(chǔ)的人機(jī)合一模式在指紋特征點識別標(biāo)注方面具有更高的效率。人機(jī)合一模式突破傳統(tǒng)指紋同一認(rèn)定中的固化思維，構(gòu)建多級指紋特征區(qū)域和特征點識別模塊，強(qiáng)化指紋特征區(qū)域識別，充分利用所提取重疊指紋非重疊區(qū)域的指向作用，同時，人機(jī)合一模式方法在標(biāo)準(zhǔn)特征點時會根據(jù)特征點的清晰度、異常性等方面劃分特征等級，并依據(jù)所標(biāo)注的重疊指紋特征等級分級分類輸出指紋庫及現(xiàn)場庫的疑似指紋，有效應(yīng)對現(xiàn)場提取的重疊指紋紋線夾角小、指紋特征點缺損嚴(yán)重等實踐難題，切實提升重疊指紋分離程度及質(zhì)量。

4. 深化圖像預(yù)處理，增強(qiáng)細(xì)節(jié)特征提取

對于重疊指紋的分離，其關(guān)鍵在于對重疊指紋自身的分析處理，這離不開深度學(xué)習(xí)算法的支撐。借助于深度學(xué)習(xí)算法搭建的重疊指紋分離模塊以對指紋圖像的“清洗”為發(fā)力點(4)楊靜.重疊指紋識別軟件研究[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2016(01):118.，提取出細(xì)節(jié)特征點，識別出偽特征，為指紋識別提供良好的指紋素材。

(1)開發(fā)“深度學(xué)習(xí)”，高效清洗指紋間噪聲圖像

從一定意義上講，重疊指紋可被視為“模糊”圖像，對重疊指紋的分離就是對圖像“噪聲”部分的去除，因此開發(fā)針對重疊指紋預(yù)處理的深度學(xué)習(xí)算法對重疊指紋的分離具有重要作用(5)韓柯,李孝君,王學(xué)莉.基于圖像插值的指紋圖像增強(qiáng)方法[J].刑事技術(shù),2019,44(02):122-125.。完善數(shù)據(jù)清洗算法，填充缺損值，提升去噪技術(shù)，增大信噪比，強(qiáng)化指紋特征點數(shù)據(jù)，弱化非指紋特征點數(shù)據(jù)，高效清洗重疊指紋噪聲圖像，識別標(biāo)注出指紋特征及偽特征，進(jìn)而提升重疊指紋的分離效率及質(zhì)量。

(2)確定“三度標(biāo)準(zhǔn)”，精準(zhǔn)分析指紋紋線間夾角

重疊指紋分離方法中以分類分區(qū)處理效果最佳，其根據(jù)指紋情況確定相應(yīng)指紋模型，在依托指紋模型對重疊指紋進(jìn)行分區(qū)分離處理后，系統(tǒng)應(yīng)能自主確定并準(zhǔn)確調(diào)整重疊指紋分離“三度”標(biāo)準(zhǔn)，即重疊指紋之間的分離角度、分離度和對比度，確保分離后的指紋具備清晰的特征點和指紋流向。影響指紋分離效果的一個重要因素是指紋紋線夾角(6)張思堯,韋霄立,常柏年.計算機(jī)分離重疊指紋實驗研究[J].刑事技術(shù),2009(02):30-32.，紋線夾角越小，對系統(tǒng)性能的精準(zhǔn)度要求越高。因此，在構(gòu)建以分類分區(qū)處理方法為基礎(chǔ)的人機(jī)合一分離比對重疊指紋模式時應(yīng)強(qiáng)化對指紋紋線分析、特征點提取標(biāo)注等版塊的智能化及精準(zhǔn)度，以有效應(yīng)對重疊指紋紋線夾角小的情形。

(3)抑制“振鈴效應(yīng)”，識別利用偽特征挖掘線索

在對重疊指紋采取分類分區(qū)處理方式時，會出現(xiàn)由于指紋模型選取不當(dāng)導(dǎo)致重疊指紋分離過程中出現(xiàn)高頻信息丟失，重疊指紋圖像嚴(yán)重受損并難以修復(fù)的情形，即出現(xiàn)重疊指紋分離的“振鈴效應(yīng)”。重疊指紋分離比對系統(tǒng)應(yīng)借助于深度學(xué)習(xí)算法開發(fā)不同重疊指紋的指紋模型，完善指紋分區(qū)劃分設(shè)置，提高兩者之間融合力度及精細(xì)程度，盡量避免此效應(yīng)的發(fā)生。在匹配指紋模型進(jìn)行中心點、三角點等特征點標(biāo)注時，系統(tǒng)應(yīng)準(zhǔn)確分析指紋的偽特征，去除錯誤特征。分析出的偽特征并非一無是處，通過對其進(jìn)行深度挖掘，可為指紋識別比對提供線索、指引方向，提高重疊指紋分離比對效率及準(zhǔn)確度。