手印痕跡檢驗技術在刑事偵查中的應用

杜建軍 馬華東

上海市公安局浦東分局刑偵支隊刑事科學技術研究所，上海 200125

痕跡檢驗是技術工作對案件痕跡進行分析研究，運用相關技術對痕跡數據進行處理，從而為案件的偵破提供強有力的證據。在這些痕跡中，指紋痕跡和鞋印痕跡一樣，都是非常重要的痕跡，但是，指紋痕跡凹凸明顯，而且在現場通過相關工具一般都可以提取到指紋數據，因此，對指紋痕跡的處理已成為刑偵技術部門處理的主要對象之一。

一、手印痕跡及其提取

手印是手指或手掌在外力作用下所引起的物體表面形態的變化，隨著實際應用的需求和技術的飛速發展，人們可以通過特定手段提取手印留下的痕跡，在刑事偵查中，手印痕跡是犯罪現場經常遇到的一種形象痕跡。通過對其深入分析和技術處理，可以縮小偵察范圍、獲取犯罪嫌疑人的個人特點，甚至因為指紋的特定性與終身一致性，可以直接查明罪犯。利用手印痕跡檢驗技術，可以對指紋痕跡進行顯現、固定提取以及對比分析，其分析結果可以作為一種強有力的物證，是法定的證據類型之一，具有權威性，可確定出犯罪嫌疑人的身份及其犯罪事實，從而為案件偵破提供重大線索與信息。隨著技術的發展，手印痕跡的提取方法也越來越多，在實際應用中，主要有以下幾種：拍照法、膠帶粘取法、物件提取法及靜電復印法。

二、手印痕跡的特征提取

通過上述方式獲取到的手印痕跡都是模擬圖像，為了方便計算機處理，需要進行圖像的數字化處理，形成數字圖像。然后在此基礎上，運用計算機處理技術對其進行各種各樣的計算，具體包括特征提取和痕跡匹配等。

特征的提取的過程如下：

(一)濾波

濾波能降低圖像中過亮或過暗噪點的影響，在痕跡特征提取中，可以根據實際需要，選擇不同的濾波模板，具體參數可以從5到35進行有效調節，會呈現不同的濾波處理結果。在此過程中，也會削弱圖像中的邊緣效應，對噪聲的去除也會有不同的影響。

(二)閾值化

通常情況下，獲取到的數字化手印痕跡圖像是彩色的，從表面來看，彩色所表達出來的信息更加豐富。但是，對于特征的提取，卻不是這樣的，因為彩色圖像存儲和運算復雜度更高，所以需要進行灰度化處理，以此減少計算機運算時間，提供運算效率。在實際操作中，可以按照下面的公式進行灰度化處理：

f(x，y)= 0.3R(x，y)+ 0.59G(x，y)+ 0.11B(x，y)

完成灰度化處理后，還需要進行二值化處理，可進一步獲取手印痕跡的有效信息，提升計算機的處理速度，具體公式如下：

在該式中，M代表閾值，其取值大小，是非常關鍵的，選擇合適的閾值會使手印痕跡與圖像背景有效分離，同時不導致信息大量丟失。從經驗上來講，閾值化對手印痕跡的提取效果比濾波操作要好很多。

(三)截面提取

本文使用矩形截取窗提取痕跡信息的方法，完成對手印痕跡的截面提取。首先手印痕跡片段進行灰度化，處理過程中可以靈活旋轉θ角，從而讓取樣窗口中的痕跡與取樣窗口垂直。然后進行雙線性插值操作，使得手印痕跡圖像得到旋轉矯正，再對圖像每一行像素求均值，可實現痕跡截面信息的提取。

三、痕跡匹配

通過手印痕跡匹配，可以得到痕跡相似度的結果。具體過程仍然使用前面截面提取的結果，在此基礎上通過一系列運算，獲取曲線的最佳匹配片段，進而進行相似程度的度量，可按下面的步驟進行：

(一)線痕搜索

由于曲線沒有實際的函數表達式，所以在函數擬合上非常困難。為此，將求導后的值進行分組，即：正數、0和負數，從而產生特征曲線峰值，經過多次對照比較發現，部分峰值為人眼容易辨別的手印痕跡，具體結果如圖1所示。

(二)區域匹配

為了有效計算痕跡的相似度，首先需要確定正確的比對區域，然后觀察痕跡對應位置上是否存在峰值，從而獲取最佳起始匹配點，進而形成最佳匹配區域，通過相似度計算得到最終的匹配結果。

在相似度計算上，可以采用皮爾遜相關系數、向量空間余弦相似度、歐式距離等，不同的度量方式有不同的解釋標準，但是在最終結果上，差異度不是很大。關于區域匹配的部分代碼如下：

//找出所有匹配之間的最小距離和最大距離，即是最相似的和最不相似的兩組點之間的距離

for(int i = 0；i < descriptors_1.rows；i++){

double dist = matches[i].distance；

if(dist < min_dist)min_dist = dist；

if(dist > max_dist)max_dist = dist；

}

//當描述子之間的距離大于兩倍的最小距離時，即認為匹配有誤。但有時候最小距離會非常小，設置一個經驗值30作為下限：

std：：vector< DMatch > good_matches；

for(int i = 0；i < descriptors_1.rows；i++){

if(matches[i].distance <= max(2 * min_dist，30.0)){

good_matches.push_back(matches[i])；

}

}

四、結束語

痕跡是犯罪嫌疑人在作案現場留下的個人特征信息，具有普遍性和客觀性，對其進行各種檢驗和處理，可以為案件的偵破提供有價值的線索。為此，本文針對手印痕跡的檢驗和處理進行了闡述，著重從計算機技術的角度介紹了具體的處理過程，從而為數字化痕跡的處理提供參考。