不同點(diǎn)取特征方法對(duì)于指紋鑒定人員在分析階段點(diǎn)取特征的影響

馮雅嫻，　羅亞平

(中國(guó)人民公安大學(xué)刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院， 北京　102623)

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不同點(diǎn)取特征方法對(duì)于指紋鑒定人員在分析階段點(diǎn)取特征的影響

馮雅嫻，羅亞平

(中國(guó)人民公安大學(xué)刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院， 北京102623)

摘要目的 通過(guò)對(duì)鑒定人員在分析階段標(biāo)記同一枚指紋的特征點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析鑒定主體點(diǎn)取特征的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性及心理認(rèn)知水平，旨在提高分析階段鑒定質(zhì)量。方法 分析不同點(diǎn)取方法對(duì)鑒定人員點(diǎn)取特征的影響，采用比較和控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)和心理學(xué)知識(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。結(jié)果分類標(biāo)記特征點(diǎn)條件下點(diǎn)取特征點(diǎn)總數(shù)量增多、錯(cuò)誤率降低，高頻特征點(diǎn)主要分布在清晰、較中心的區(qū)域，本次實(shí)驗(yàn)選取的鑒定人員在特征點(diǎn)取的穩(wěn)定性方面要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于專家水平。結(jié)論 分類點(diǎn)取特征點(diǎn)方法有助于指紋鑒定工作，可以增加點(diǎn)取數(shù)量、降低錯(cuò)誤率以及提高鑒定主體鑒定的穩(wěn)定性；本實(shí)驗(yàn)的局限在于鑒定主體為正在學(xué)習(xí)指紋檢驗(yàn)知識(shí)的學(xué)生，沒(méi)有與其他水平的鑒定人員進(jìn)行比較。

關(guān)鍵詞指紋鑒定人員； 分析階段； 特征點(diǎn)； 分類點(diǎn)取方法； 樣本參照

0引言

指紋鑒定程序包括：分析、比對(duì)、評(píng)斷、復(fù)核(簡(jiǎn)稱ACEV)[1]。指紋鑒定人員在每一個(gè)階段都需要依據(jù)檢驗(yàn)和鑒定標(biāo)準(zhǔn)做出判斷，為形成最終的鑒定意見(jiàn)奠定基礎(chǔ)。在4個(gè)階段中，分析是指紋鑒定首先要進(jìn)行的步驟，該階段承擔(dān)著收集信息和預(yù)評(píng)估現(xiàn)場(chǎng)指紋價(jià)值的重要作用，指紋鑒定者在此階段要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)指紋的質(zhì)量、特征點(diǎn)分布、形變以及其他因素進(jìn)行分析，從而為之后的比對(duì)、綜合判斷等過(guò)程提供原始參考。因此，分析階段在整個(gè)鑒定程序中起著非常重要的作用，具有很高的研究?jī)r(jià)值[2]。

本文通過(guò)對(duì)指紋鑒定初學(xué)者在分析階段的特征點(diǎn)取數(shù)量、準(zhǔn)確性以及穩(wěn)定性進(jìn)行分析，主要探究不同點(diǎn)取方法對(duì)于指紋鑒定人員在分析階段點(diǎn)取特征點(diǎn)效果的影響，同時(shí)輔以對(duì)指紋鑒定人員心理認(rèn)知能力的分析，希望將指紋鑒定程序更直觀地展現(xiàn)給大家，為以后研究指紋鑒定意見(jiàn)的可靠性提供依據(jù)。

1實(shí)驗(yàn)

1.1　參與實(shí)驗(yàn)的人員

本實(shí)驗(yàn)選取86名初次接觸并完成指紋檢驗(yàn)課學(xué)習(xí)的大學(xué)本科生作為實(shí)驗(yàn)鑒定人員。

1.2　模擬現(xiàn)場(chǎng)檢材手印制作

模擬實(shí)際案件情況，提取遺留在非滲透性客體表面、磁性粉刷顯的指印。通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，選擇4枚質(zhì)量從高到低的現(xiàn)場(chǎng)指印印痕作為實(shí)驗(yàn)檢材手印，順序依次為指紋1、指紋2、指紋3、指紋4，如圖1所示。隨后采集該指紋清晰的3面捺印樣本以供參考。

1.3　實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

為分析不同點(diǎn)取方法對(duì)指紋鑒定人員在分析階段點(diǎn)取特征點(diǎn)數(shù)量、錯(cuò)誤率、穩(wěn)定性的影響，實(shí)驗(yàn)選取4枚模擬現(xiàn)場(chǎng)指紋，分兩次進(jìn)行特征點(diǎn)標(biāo)記，每次實(shí)驗(yàn)之間間隔一周。

1.4　實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.4.1點(diǎn)取指紋細(xì)節(jié)特征

共進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)給參加實(shí)驗(yàn)的指紋鑒定人員發(fā)兩張透明塑料袋、兩張指紋打印照片(一張照片上印有指紋1和指紋2；另一張上印有指紋3和指紋4)。將指紋照片套在透明塑料袋里，然后按照上文中所述兩次實(shí)驗(yàn)的點(diǎn)取方法在透明塑料袋上點(diǎn)取特征點(diǎn)。

圖1　4枚模擬現(xiàn)場(chǎng)檢材手印

表1　兩次實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容

1.4.2檢材手印質(zhì)量分區(qū)及匯總數(shù)據(jù)

為方便接下來(lái)數(shù)據(jù)的分析，邀請(qǐng)指紋專家對(duì)四枚檢材手印進(jìn)行人工質(zhì)量分區(qū)，綠色代表高質(zhì)量區(qū)，橙色代表中質(zhì)量區(qū)，紅色代表低質(zhì)量區(qū)；然后對(duì)照清晰的樣本指紋，標(biāo)出認(rèn)為確定存在的特征點(diǎn)并編號(hào)。

圖2　指紋專家對(duì)4枚檢材手印的質(zhì)量分區(qū)及確定點(diǎn)編號(hào)

此外，在指紋專家對(duì)檢材手印質(zhì)量分區(qū)的基礎(chǔ)上，對(duì)4枚手印的不同區(qū)域面積比重做一個(gè)數(shù)據(jù)匯總，如表2所示。

1.4.3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

對(duì)86名參加實(shí)驗(yàn)的指紋鑒定人員在透明袋上點(diǎn)取的特征點(diǎn)位置進(jìn)行記錄，參照樣本手印及專家點(diǎn)取結(jié)果將每位鑒定人員點(diǎn)取的特征點(diǎn)分為正確點(diǎn)和錯(cuò)誤點(diǎn)，將4枚檢材指紋的信息記錄在EXCEL中，如表3所示。

將所有參加實(shí)驗(yàn)的指紋鑒定主體對(duì)4枚檢材手印兩次標(biāo)記特征點(diǎn)位置進(jìn)行匯總，得出表4中的數(shù)據(jù)。

表2　4枚手印不同區(qū)域面積比重

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

這兩次實(shí)驗(yàn)主要考察不同點(diǎn)取方法對(duì)鑒定人員點(diǎn)取特征點(diǎn)數(shù)量、錯(cuò)誤率、穩(wěn)定性的影響。由于篇幅有限，且4枚檢材手印的分析方法完全一樣，本文只對(duì)指紋一做具體介紹。

2.1　被點(diǎn)取特征點(diǎn)數(shù)量分析

統(tǒng)計(jì)所有參與實(shí)驗(yàn)的鑒定人員第二次實(shí)驗(yàn)較第一次實(shí)驗(yàn)在總數(shù)、正確數(shù)、錯(cuò)誤數(shù)上的變化，如圖3所示。橫坐標(biāo)表示鑒定人員編號(hào)(1-86)，縱坐標(biāo)表示第二次實(shí)驗(yàn)與第一次實(shí)驗(yàn)的數(shù)量變化。

表3　部分參加實(shí)驗(yàn)的指紋鑒定人員點(diǎn)取指紋4的特征點(diǎn)數(shù)據(jù)

表4　4枚檢材手印特征點(diǎn)數(shù)量

圖3　第二次實(shí)驗(yàn)與第一次實(shí)驗(yàn)的數(shù)量差值

通過(guò)觀察圖3中數(shù)值的變化發(fā)現(xiàn)，大部分鑒定人員數(shù)量變化上較一致，即總數(shù)、正確數(shù)、錯(cuò)誤數(shù)差值同大于0或同小于0。但有個(gè)別人員例外，如14號(hào)、29號(hào)、48號(hào)，總數(shù)和正確數(shù)的變化大于0，錯(cuò)誤數(shù)的變化小于0，即第二次實(shí)驗(yàn)增加了對(duì)正確特征點(diǎn)的點(diǎn)取，減少了對(duì)錯(cuò)誤點(diǎn)的點(diǎn)??；34號(hào)、42號(hào)，總數(shù)和正確數(shù)的變化小于0，錯(cuò)誤數(shù)的變化大于0，即第二次實(shí)驗(yàn)減少了對(duì)正確特征點(diǎn)的點(diǎn)取，增加了對(duì)錯(cuò)誤特征點(diǎn)的點(diǎn)取。但例外情況只占少數(shù)，說(shuō)明第二次實(shí)驗(yàn)的操作方法對(duì)數(shù)量有一個(gè)普遍的提高。

指紋鑒定人員兩次點(diǎn)取正確特征點(diǎn)的數(shù)量如圖4所示，橫坐標(biāo)表示正確特征點(diǎn)位置編號(hào)1~42號(hào)，縱坐標(biāo)表示被點(diǎn)取的數(shù)量(范圍：1~86)。

圖4　前兩次實(shí)驗(yàn)點(diǎn)取正確特征點(diǎn)的數(shù)量

本文將超過(guò)60個(gè)人點(diǎn)取的特征點(diǎn)定義為高頻點(diǎn)，高于20人低于60人點(diǎn)取的特征點(diǎn)定義為中頻點(diǎn)，將低于20人點(diǎn)取的特征點(diǎn)定義為低頻點(diǎn)。從圖4中看到，第一次實(shí)驗(yàn)共有24個(gè)高頻點(diǎn)、14個(gè)中頻點(diǎn)、4個(gè)低頻點(diǎn)；第二次實(shí)驗(yàn)共有26個(gè)高頻點(diǎn)、11個(gè)中頻點(diǎn)、5個(gè)低頻點(diǎn)。第二次實(shí)驗(yàn)的高頻點(diǎn)數(shù)量要比第一次實(shí)驗(yàn)多，而且對(duì)于同一個(gè)高頻特征點(diǎn)，第二次實(shí)驗(yàn)點(diǎn)取的頻數(shù)普遍要高于第一次實(shí)驗(yàn)；對(duì)于同一個(gè)中頻點(diǎn)、低頻點(diǎn)，第二次實(shí)驗(yàn)點(diǎn)取的頻數(shù)普遍要低于第一次實(shí)驗(yàn)。由于第二次實(shí)驗(yàn)要求鑒定主體對(duì)有50%，80%，100%把握的點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，一定程度上擴(kuò)大了鑒定主體對(duì)于特征點(diǎn)檢索范圍并且促使其進(jìn)行分類處理，優(yōu)化了信息檢索過(guò)程。最后，第二次實(shí)驗(yàn)操作增強(qiáng)了鑒定主體對(duì)自我判斷的確定性，加強(qiáng)了對(duì)有把握的特征點(diǎn)點(diǎn)取，削弱了對(duì)不確定的特征點(diǎn)點(diǎn)取。

可以看出在42個(gè)特征點(diǎn)中，第二次實(shí)驗(yàn)點(diǎn)取的數(shù)量大于第一次的有：2、8、16、18、26、27、28、29、31、32、33、34、42，小于第一次的有：6、11、13、35、36、40；其他特征點(diǎn)兩次實(shí)驗(yàn)點(diǎn)取的次數(shù)一樣。從數(shù)量上來(lái)看，對(duì)于同一個(gè)正確特征點(diǎn)而言，第二次實(shí)驗(yàn)點(diǎn)取的數(shù)量普遍要高于第一次實(shí)驗(yàn)。再觀察下42個(gè)正確特征點(diǎn)的分布區(qū)域：17%的點(diǎn)分布在橙色區(qū)域內(nèi)，分別是1、2、4、5、6、7、40號(hào)特征點(diǎn)；5%的點(diǎn)分布在紅色區(qū)域，是3、39特征點(diǎn)；78%的點(diǎn)分布在綠色區(qū)域內(nèi)，分別是8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、41、42。數(shù)據(jù)說(shuō)明第二次實(shí)驗(yàn)的點(diǎn)取方法能夠幫助鑒定人員在清晰的區(qū)域點(diǎn)取更多的特征點(diǎn)。兩次實(shí)驗(yàn)特征點(diǎn)的分布區(qū)域顯示：在所有高頻點(diǎn)中，只有6號(hào)特征點(diǎn)落在橙色區(qū)域，其他的高頻點(diǎn)全部落在綠色區(qū)域；低頻點(diǎn)主要分布在紅色、橙色以及綠色的邊緣區(qū)域，這些都是清晰度不高或者邊緣容易被忽略的區(qū)域。對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，他們對(duì)清晰區(qū)域的特征點(diǎn)把握較好，能夠正確標(biāo)出，但在模糊區(qū)域的識(shí)別能力有待提高。

為了更直觀地表示兩次實(shí)驗(yàn)操作方法對(duì)鑒定人員在點(diǎn)取正確特征點(diǎn)時(shí)的影響，將數(shù)據(jù)匯總在表5中。從表5中，可以很清楚的看到，第二次實(shí)驗(yàn)的操作方法普遍提高了正確特征點(diǎn)點(diǎn)取的頻率。

表5　前兩次實(shí)驗(yàn)所有鑒定人員點(diǎn)取正確特征點(diǎn)數(shù)據(jù)

2.2　特征點(diǎn)取錯(cuò)誤率分析

將所有參與實(shí)驗(yàn)的鑒定人員點(diǎn)取指紋一中特征點(diǎn)匯總在一張圖中，如圖5所示，黃色點(diǎn)表示正確特征點(diǎn)(1-42號(hào))，紅色點(diǎn)表示錯(cuò)誤特征點(diǎn)(43-63號(hào))。通過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，43號(hào)、51號(hào)、55號(hào)、61號(hào)特征點(diǎn)為點(diǎn)取率較高的錯(cuò)誤點(diǎn)，這幾個(gè)點(diǎn)落在橙色和紅色區(qū)域，屬于中心外圍。這幾個(gè)點(diǎn)的所在區(qū)域成像質(zhì)量較低，紋線模糊，背景干擾嚴(yán)重，導(dǎo)致鑒定人員誤認(rèn)為該處存在特征點(diǎn)。

圖5　指紋- 特征點(diǎn)分布圖

對(duì)這兩次實(shí)驗(yàn)每位鑒定人員的錯(cuò)誤率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，圖6顯示的是每位鑒定人員第二次實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤率與第一次實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤率的差。橫坐標(biāo)是鑒定人員編號(hào)(1-86)，縱坐標(biāo)是兩次實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤率的差值。

從圖6中得知：對(duì)于大部分鑒定人員而言，在第二次實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤率基本上都要低于第一次實(shí)驗(yàn)。

2.3　特征點(diǎn)取穩(wěn)定性分析

單純地比較兩次實(shí)驗(yàn)點(diǎn)取的特征點(diǎn)數(shù)量并不能反映穩(wěn)定性的好壞，因?yàn)閿?shù)量相同并不能代表特征點(diǎn)位置能一一對(duì)應(yīng)。為了分析特征點(diǎn)點(diǎn)取的穩(wěn)定性，應(yīng)將增加或減少的每一個(gè)正確或錯(cuò)誤的點(diǎn)都記錄下來(lái)。本文參考文獻(xiàn)中提出將變化程度指數(shù)MVI作為衡量每?jī)纱螌?shí)驗(yàn)之間點(diǎn)取特征點(diǎn)變化的指標(biāo)，計(jì)算公式是：

圖6　第二次實(shí)驗(yàn)與第一次實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤率的差值

其中ni表示第i種情況的個(gè)數(shù)，wi是相應(yīng)的權(quán)重，對(duì)增加一個(gè)正確的特征點(diǎn)和減少一個(gè)錯(cuò)誤的特征點(diǎn)與減少一個(gè)正確特征點(diǎn)和增加一個(gè)錯(cuò)誤特征點(diǎn)賦予相同的權(quán)重，賦值為1[1]。MVI指標(biāo)可以體現(xiàn)指紋檢驗(yàn)人員的水平，數(shù)值越大說(shuō)明指紋檢驗(yàn)人員的穩(wěn)定性越差，反之，說(shuō)明指紋檢驗(yàn)人員的穩(wěn)定性越好。

圖7　第一次實(shí)驗(yàn)和第二次實(shí)驗(yàn)MVI值

一般中級(jí)和高級(jí)的指紋鑒定主體MVI值在2~8之間，只有少量變化到10。圖7橫坐標(biāo)表示點(diǎn)取的人數(shù)，縱坐標(biāo)表示MVI值。從統(tǒng)計(jì)的MVI值看，高于15的人數(shù)占大半。剛剛學(xué)習(xí)指紋課程的學(xué)生兩次實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性差距較大，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于中級(jí)和高級(jí)指紋專家[4]。

3結(jié)論

(1) 通過(guò)觀察不同點(diǎn)取方法對(duì)點(diǎn)取效果的影響發(fā)現(xiàn)：分類點(diǎn)取特征點(diǎn)的方法可以使鑒定人員將確定特征點(diǎn)和不確定特征點(diǎn)區(qū)別開(kāi)來(lái)，尤其對(duì)于綠色特征點(diǎn)，指紋鑒定人員在點(diǎn)取的時(shí)候會(huì)更加謹(jǐn)慎、認(rèn)真，所以后期在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的時(shí)候，綠色點(diǎn)點(diǎn)取的正確率也是比較高的；對(duì)點(diǎn)取數(shù)量和正確率而言，分類點(diǎn)取特征點(diǎn)的方法要遠(yuǎn)優(yōu)于不分類點(diǎn)取的方法。分類點(diǎn)取特征點(diǎn)的方法，可以提高鑒定人員點(diǎn)取特征點(diǎn)的準(zhǔn)確性，更細(xì)致全面地了解指紋細(xì)節(jié)特征，為提高分析階段鑒定質(zhì)量提供保障。

(2) 本實(shí)驗(yàn)一些不足的地方：首先，本文僅僅對(duì)錯(cuò)誤率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，沒(méi)有分析錯(cuò)誤點(diǎn)的特征、分布區(qū)域以及錯(cuò)誤的原因；其次，本文的鑒定主體為指紋檢驗(yàn)的初學(xué)者，沒(méi)有涉及有實(shí)際檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的鑒定人員。我們將在后續(xù)的研究中對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行深入探討和改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

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(責(zé)任編輯陳小明)

作者簡(jiǎn)介馮雅嫻(1992—)， 女， 山東菏澤人， 2013級(jí)痕跡檢驗(yàn)方向研究生。

中圖分類號(hào)D918.91