引用本文
林弟华, 张明. 变形指纹的矫正与应用研究[J].刑事技术, 2016,41(6):515-516
LIN Dihua, ZHANG Ming. Analysis and Application of Distorted Fingerprint[J]. Forensic Science and Technology,2016,41(6): 515-516  
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变形指纹的矫正与应用研究
林弟华1, 张明2
1.广西梧州市公安局物证鉴定所,广西 梧州 543000
2.广西梧州市公安局长洲区分局刑侦大队,广西 梧州 543000

作者简介：林弟华(1983—),男,广西梧州人,学士,工程师,研究方向为痕迹检验和手印学研究。E-mail:122140655@qq.com

摘要

以直接粘取法制备标准指纹,作为变形指纹研究的比较参照和依据,计算变形指纹的变形量,确定指纹变形之间存在的关联规律,即指纹在其相互垂直方向上的变形量基本相同,但以相反方式呈现。在计算机指纹自动识别系统中,若现场指纹与入库的捺印指纹越接近,其比对得分就越高;或者其细节特征数量越多,得分亦越高。但有时现场指纹因变形并不能直接与库存指纹相匹配。故在提取的现场指纹细节特征数量不能增多时,若能对现场指纹作矫正,使其提高应有的分值,则可提高比中率,增加物证的证据力。

关键词: 标准指纹; 变形指纹; 矫正系数
中图分类号:DF794.1 文献标志码:B 文章编号:1008-3650(2016)06-0515-002 doi: 10.16467/j.1008-3650.2016.06.021
Analysis and Application of Distorted Fingerprint
LIN Dihua1, ZHANG Ming2
1. Institute of Forensic Technology of Wuzhou Public Security Bureau Guangxi, Wuzhou 543000, China;
2. Criminal Investigation Brigade of Changzhou Branch of Wuzhou Public Security Bureau, Guangxi, Wuzhou 543000, China
Abstract

Standard fingerprint was made by the direct picking-up and was taken as the reference and reliance for both the study and comparison of distorted fingerprint. The variance between standard fingerprint and the distorted one was calculated so as to determine the regularity among the variants. It was found that the variance is inversely equal on the mutually vertical directions of a fingerprint. For a scene fingerprint, the closer it matches to the stored one in computer automatic fingerprint identification system, and the more detailed features it discloses the higher matching score it gets. However, there are many occasions where the scene fingerprint, due to distortion, is not able to match to the one in computer automatic fingerprint identification system. Under occurrence of these circumstances plus no more available minutiae, a scene fingerprint, albeit distorted, can still be about to close to its original appearance when eliminated its variance through calibration, therefore its matching rate will be elevated and evidential power enhanced accordingly.

Key words: standard fingerprint; distorted (or deformed) fingerprint; calibration coefficient

通常, 指纹人工比对采用特征关系法（即细节特征的数量和异同度及相邻特征的相互位置关系）, 而指纹自动识别系统则采用特征坐标法。当现场指纹残缺且变形较大时, 指纹自动识别系统往往难以准确查询比对。为此, 本文尝试提供一个变形指纹的矫正方法。

1 实验设计与方法
1.1 定义

非受力自然状态下的手指指纹形态, 或者某手指在均匀受力下采集的其完整指纹谓之标准指纹。沿某一方向且呈大运动状态施力于所接触客体而形成的指纹则为大变形指纹。

1.2 指纹样本的制备

在采样手指上均匀刷涂显色粉（如铝粉）, 直接用指纹胶纸粘取, 便可制成标准指纹。按上、下、左、右四个方向, 捺印人将取样手指在玻璃板上用力擦划, 再经显色粉刷涂和指纹胶粘取, 所得样本即为该手指四个方向的大变形指纹。

1.3 变化量的计算

比较同手指的标准指纹与大变形指纹, 测量并记录最大变化值, 进而求出矫正变形系数。方法：在标准指纹上找出呈水平（垂直）状的两个细节特征, 在大变形指纹上也找出与之相对应的该两细节特征, 则变形系数=[(变形指纹细节特征间距-标准指纹细节特征间距) ÷ 标准指纹细节特征间距]× 100 %, 以此公式计算求解四个方向的变形率。

2 实验及结果

在我市警校内随机挑选215人, 制备2 150枚标准指纹和8 600枚大变形指纹, 将数据汇总。对所得数据综合分析, 随机抽取指纹纹型-弓、箕、斗, 求解变形系数（表1）。可以看出, x方向（水平方向）与y方向（垂直方向）变化系数基本相同, 但方向相反, 如x变形为115 %（变大15 %）, y则为85 %（缩小15 %）。

表1 变形系数表（%） Table 1 Distortion coefficients (%)
3 分析讨论

手指是一个扁圆柱状物体, 由皮肤表面附着脂肪、肌肉和骨骼组成 [1], 通常对应于具体某人的某一时期其周长和形状是固定的。因此, 当手指在某一方向变形时, 其所涉及的皮肤长度由于肌肉和骨骼的牵制而不能任意变化, 在非应力方向上会在作用力的牵引下呈现一定程度的拉长（指纹嵴弧线变扁平）, 而在作用力方向上则会相应地缩短（指纹嵴线间距变小）, 这两者的变化量基本相等。标准指纹的概念依据即在于此, 变形指纹研究的基础亦因此而立。通过变形指纹跟标准指纹比较, 本试验计算了四个作用力方向（上、下、左、右）的变形值, 比较确定了变形之间存在的关联规律, 这对于实际检案工作很有意义。因为, 在计算机指纹自动识别系统中, 现场指纹若与库中的捺印指纹越接近, 其比对得分就越高; 其细节特征数量越多, 得分亦越高 [2]。在提取的现场指纹细节特征数量不能增多的情况下, 如果现场指纹的变形可通过矫正而使之分值得到提高, 查出（比中）的概率就能得到提升, 证据就能更加确定或证据价值进一步增强。

4 实际应用

一台小轿车右前门窗玻璃被打破, 副驾驶位上的包裹（内装大量现金）被盗走, 打碎的钢化玻璃散落于副驾驶位上, 勘查时在轿车门窗钢化玻璃上提取到指纹一枚（图1a）, 呈运动擦划状。

现场提取的指纹找到8个细节特征, 但录入指纹信息系统比对, 却没有比中嫌疑指纹。经仔细研究, 分析案犯作案时可能用力手推车窗玻璃, 而致其所留现场指纹严重变形, 导致指纹自动识别系统难以比中。该现场指纹为向上用力手推车窗玻璃形成, 纹线由弯曲变平直 [3]。经用图像处理软件（photoshop）对现场指纹进行矫正, 确定向上（向下）、向左（向右）的矫正量均为15 %, 将矫正后的指纹（图1b）重新录入指纹信息系统比对, 嫌疑人XX被比中。其被抓获后供述的作案过程及所盗现金数均与案情吻合。

图1 案件现场提取的一枚变形指纹（a）和其矫正后的指纹（b）Fig.1 A distorted fingerprint (a) picked up at the scene of one case and its calibrated version (b)

该案件的破获, 对完全依赖指纹系统的做法提出了警示。两次不同条件的比对查询, 其结果截然不同。对现场指纹特征的标注, 应结合本地指纹系统建设情况摸索出有针对性的编辑方法, 进行人工矫正 [4]。对大变形的现场指纹要充分考虑其变形原因和机制, 矫正其特征点与标准指纹的位置偏差[5], 根据运动状态等相关因素分析计算出变形域值的大小。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 刘少聪, 耿庆杰. 手印学[M]. 北京: 警官教育出版社, 2007. [本文引用:1]
[2] 陶锐, 余保华, 陈相国. 浅析指纹自动识别系统的排前率和查中概率[J]. 刑事技术, 2005(4): 35-36. [本文引用:1]
[3] 陈国洪. 指纹擦划痕迹检验初探[J]. 刑事技术, 1998(1): 24. [本文引用:1]
[4] 陶锐. 浅谈如何提高指纹自动识别系统的查中率[J]. 刑事技术, 2003(5): 54-56. [本文引用:1]
[5] 王斌, 李军朝, 王安民, 等. 提高指纹比中率初探[J]. 刑事技术, 2010(4): 50-51. [本文引用:1]