馮雅嫻，　羅亞平

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

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不同點取特征方法對于指紋鑒定人員在分析階段點取特征的影響

馮雅嫻，羅亞平

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

摘要目的 通過對鑒定人員在分析階段標(biāo)記同一枚指紋的特征點數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，分析鑒定主體點取特征的準(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 分析不同點取方法對鑒定人員點取特征的影響，采用比較和控制變量法進行實驗，運用統(tǒng)計學(xué)和心理學(xué)知識進行數(shù)據(jù)分析。結(jié)果分類標(biāo)記特征點條件下點取特征點總數(shù)量增多、錯誤率降低，高頻特征點主要分布在清晰、較中心的區(qū)域，本次實驗選取的鑒定人員在特征點取的穩(wěn)定性方面要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于專家水平。結(jié)論 分類點取特征點方法有助于指紋鑒定工作，可以增加點取數(shù)量、降低錯誤率以及提高鑒定主體鑒定的穩(wěn)定性；本實驗的局限在于鑒定主體為正在學(xué)習(xí)指紋檢驗知識的學(xué)生，沒有與其他水平的鑒定人員進行比較。

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

0引言

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

本文通過對指紋鑒定初學(xué)者在分析階段的特征點取數(shù)量、準(zhǔn)確性以及穩(wěn)定性進行分析，主要探究不同點取方法對于指紋鑒定人員在分析階段點取特征點效果的影響，同時輔以對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的可靠性提供依據(jù)。

1實驗

1.1　參與實驗的人員

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

1.2　模擬現(xiàn)場檢材手印制作

模擬實際案件情況，提取遺留在非滲透性客體表面、磁性粉刷顯的指印。通過多次實驗，選擇4枚質(zhì)量從高到低的現(xiàn)場指印印痕作為實驗檢材手印，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　實驗設(shè)計

為分析不同點取方法對指紋鑒定人員在分析階段點取特征點數(shù)量、錯誤率、穩(wěn)定性的影響，實驗選取4枚模擬現(xiàn)場指紋，分兩次進行特征點標(biāo)記，每次實驗之間間隔一周。

1.4　實驗內(nèi)容

1.4.1點取指紋細(xì)節(jié)特征

共進行兩次實驗，每次實驗給參加實驗的指紋鑒定人員發(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驗的點取方法在透明塑料袋上點取特征點。

圖1　4枚模擬現(xiàn)場檢材手印

表1　兩次實驗操作內(nèi)容

1.4.2檢材手印質(zhì)量分區(qū)及匯總數(shù)據(jù)

為方便接下來數(shù)據(jù)的分析，邀請指紋專家對四枚檢材手印進行人工質(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)；然后對照清晰的樣本指紋，標(biāo)出認(rèn)為確定存在的特征點并編號。

圖2　指紋專家對4枚檢材手印的質(zhì)量分區(qū)及確定點編號

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

1.4.3實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計

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

將所有參加實驗的指紋鑒定主體對4枚檢材手印兩次標(biāo)記特征點位置進行匯總，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實驗結(jié)果及分析

這兩次實驗主要考察不同點取方法對鑒定人員點取特征點數(shù)量、錯誤率、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，本文只對指紋一做具體介紹。

2.1　被點取特征點數(shù)量分析

統(tǒng)計所有參與實驗的鑒定人員第二次實驗較第一次實驗在總數(shù)、正確數(shù)、錯誤數(shù)上的變化，如圖3所示。橫坐標(biāo)表示鑒定人員編號(1-86)，縱坐標(biāo)表示第二次實驗與第一次實驗的數(shù)量變化。

表3　部分參加實驗的指紋鑒定人員點取指紋4的特征點數(shù)據(jù)

表4　4枚檢材手印特征點數(shù)量

圖3　第二次實驗與第一次實驗的數(shù)量差值

通過觀察圖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)、錯誤數(shù)差值同大于0或同小于0。但有個別人員例外，如14號、29號、48號，總數(shù)和正確數(shù)的變化大于0，錯誤數(shù)的變化小于0，即第二次實驗增加了對正確特征點的點取，減少了對錯誤點的點??；34號、42號，總數(shù)和正確數(shù)的變化小于0，錯誤數(shù)的變化大于0，即第二次實驗減少了對正確特征點的點取，增加了對錯誤特征點的點取。但例外情況只占少數(shù)，說明第二次實驗的操作方法對數(shù)量有一個普遍的提高。

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

圖4　前兩次實驗點取正確特征點的數(shù)量

本文將超過60個人點取的特征點定義為高頻點，高于20人低于60人點取的特征點定義為中頻點，將低于20人點取的特征點定義為低頻點。從圖4中看到，第一次實驗共有24個高頻點、14個中頻點、4個低頻點；第二次實驗共有26個高頻點、11個中頻點、5個低頻點。第二次實驗的高頻點數(shù)量要比第一次實驗多，而且對于同一個高頻特征點，第二次實驗點取的頻數(shù)普遍要高于第一次實驗；對于同一個中頻點、低頻點，第二次實驗點取的頻數(shù)普遍要低于第一次實驗。由于第二次實驗要求鑒定主體對有50%，80%，100%把握的點進行標(biāo)記，一定程度上擴大了鑒定主體對于特征點檢索范圍并且促使其進行分類處理，優(yōu)化了信息檢索過程。最后，第二次實驗操作增強了鑒定主體對自我判斷的確定性，加強了對有把握的特征點點取，削弱了對不確定的特征點點取。

可以看出在42個特征點中，第二次實驗點取的數(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；其他特征點兩次實驗點取的次數(shù)一樣。從數(shù)量上來看，對于同一個正確特征點而言，第二次實驗點取的數(shù)量普遍要高于第一次實驗。再觀察下42個正確特征點的分布區(qū)域：17%的點分布在橙色區(qū)域內(nèi)，分別是1、2、4、5、6、7、40號特征點；5%的點分布在紅色區(qū)域，是3、39特征點；78%的點分布在綠色區(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)說明第二次實驗的點取方法能夠幫助鑒定人員在清晰的區(qū)域點取更多的特征點。兩次實驗特征點的分布區(qū)域顯示：在所有高頻點中，只有6號特征點落在橙色區(qū)域，其他的高頻點全部落在綠色區(qū)域；低頻點主要分布在紅色、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。對于初學(xué)者來說，他們對清晰區(qū)域的特征點把握較好，能夠正確標(biāo)出，但在模糊區(qū)域的識別能力有待提高。

為了更直觀地表示兩次實驗操作方法對鑒定人員在點取正確特征點時的影響，將數(shù)據(jù)匯總在表5中。從表5中，可以很清楚的看到，第二次實驗的操作方法普遍提高了正確特征點點取的頻率。

表5　前兩次實驗所有鑒定人員點取正確特征點數(shù)據(jù)

2.2　特征點取錯誤率分析

將所有參與實驗的鑒定人員點取指紋一中特征點匯總在一張圖中，如圖5所示，黃色點表示正確特征點(1-42號)，紅色點表示錯誤特征點(43-63號)。通過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，43號、51號、55號、61號特征點為點取率較高的錯誤點，這幾個點落在橙色和紅色區(qū)域，屬于中心外圍。這幾個點的所在區(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。

圖5　指紋- 特征點分布圖

對這兩次實驗每位鑒定人員的錯誤率進行統(tǒng)計分析，圖6顯示的是每位鑒定人員第二次實驗錯誤率與第一次實驗錯誤率的差。橫坐標(biāo)是鑒定人員編號(1-86)，縱坐標(biāo)是兩次實驗錯誤率的差值。

從圖6中得知：對于大部分鑒定人員而言，在第二次實驗中的錯誤率基本上都要低于第一次實驗。

2.3　特征點取穩(wěn)定性分析

單純地比較兩次實驗點取的特征點數(shù)量并不能反映穩(wěn)定性的好壞，因為數(shù)量相同并不能代表特征點位置能一一對應(yīng)。為了分析特征點點取的穩(wěn)定性，應(yīng)將增加或減少的每一個正確或錯誤的點都記錄下來。本文參考文獻中提出將變化程度指數(shù)MVI作為衡量每兩次實驗之間點取特征點變化的指標(biāo)，計算公式是：

圖6　第二次實驗與第一次實驗錯誤率的差值

其中ni表示第i種情況的個數(shù)，wi是相應(yīng)的權(quán)重，對增加一個正確的特征點和減少一個錯誤的特征點與減少一個正確特征點和增加一個錯誤特征點賦予相同的權(quán)重，賦值為1[1]。MVI指標(biāo)可以體現(xiàn)指紋檢驗人員的水平，數(shù)值越大說明指紋檢驗人員的穩(wěn)定性越差，反之，說明指紋檢驗人員的穩(wěn)定性越好。

圖7　第一次實驗和第二次實驗MVI值

一般中級和高級的指紋鑒定主體MVI值在2~8之間，只有少量變化到10。圖7橫坐標(biāo)表示點取的人數(shù)，縱坐標(biāo)表示MVI值。從統(tǒng)計的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)生兩次實驗穩(wěn)定性差距較大，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于中級和高級指紋專家[4]。

3結(jié)論

(1) 通過觀察不同點取方法對點取效果的影響發(fā)現(xiàn)：分類點取特征點的方法可以使鑒定人員將確定特征點和不確定特征點區(qū)別開來，尤其對于綠色特征點，指紋鑒定人員在點取的時候會更加謹(jǐn)慎、認(rèn)真，所以后期在統(tǒng)計數(shù)據(jù)的時候，綠色點點取的正確率也是比較高的；對點取數(shù)量和正確率而言，分類點取特征點的方法要遠(yuǎn)優(yōu)于不分類點取的方法。分類點取特征點的方法，可以提高鑒定人員點取特征點的準(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) 本實驗一些不足的地方：首先，本文僅僅對錯誤率進行了統(tǒng)計，沒有分析錯誤點的特征、分布區(qū)域以及錯誤的原因；其次，本文的鑒定主體為指紋檢驗的初學(xué)者，沒有涉及有實際檢驗經(jīng)驗的鑒定人員。我們將在后續(xù)的研究中對這兩個問題進行深入探討和改進。

參考文獻

[1]劉世權(quán),羅亞平,吳健.指紋鑒定人員對現(xiàn)場指印認(rèn)知能力的研究[J].刑事技術(shù)，2015(1).

[2]常武.對指紋特點的重新思考[J].公安大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2001(4).

[3]LANGENBERG G. A performance study of the ACE-V process: a pilot study to measure the accuracy, precision, reproducibility, repeatability, and biasability of conclusions resulting from the ACE-V process[J]. Journal of Forensic Identification, 2009，59(2)：219-257.

[4]LANGENBERGG, CHAMPOD C. Informing the Judgments of fingerprint analysts using quality metric and statistical assessment tools[J]. Forensic Science Int. 2012, 219: 183-198.

(責(zé)任編輯陳小明)

作者簡介馮雅嫻(1992—)， 女， 山東菏澤人， 2013級痕跡檢驗方向研究生。

中圖分類號D918.91