指纹鉴定点取特征的可靠程度研究

冯雅娴，徐文华，周吉亮，陈东方

（1.中国人民公安大学 刑事科学技术学院，北京102623；2.浙江省宁海县公安局 刑侦大队技术中队，浙江 宁海315600）

一、引言

随着近年指纹鉴定错案的产生，使公众对指纹鉴定质量产生疑问，导致指纹鉴定意见的证明力也受到影响，其可靠性问题日益突出。为了保证指纹鉴定的质量，确保鉴定意见的准确性，通过对指纹鉴定人员标记现场指纹特征质量、特征点分布、可靠性等进行分析，结合相关统计学方法，探究影响指纹鉴定意见准确性的因素，为建立和应用指纹鉴定科学标准，提供研究思路和方法，以期对我国司法鉴定领域研究、提高指纹鉴定质量提供帮助。

二、实验情况

（一）选取实验对象

参与实验人员共6名，为中国人民公安大学刑事科学技术学院研究生，分别编号为1号、2号、3号、4号、5号、6号。其中1～5号接触指纹学1年半，6号接触指纹学5年半。见表1。

表1 参加实验人员的基本信息

（二）检材指纹的选取与处理

选取2枚磁粉显现的汗潜指纹，分别为检材指纹1（图1）、检材指纹2（图2）。2枚指纹纹线整体清晰明显，属于较为简单的检材指纹，但在细节特征上又有难易程度之分。选取这2枚指纹，能够达到考察不同指纹鉴定人员，对指纹细节特征的认知程度及对指纹鉴定点取特征的可靠程度。

对每1位实验人员在检材指纹上标记的特征点进行记录，在所有被标记过的特征点的位置用红点标记出，并对其进行编号。将检材指纹1中被标记的32个细节特征点分别编号为1～32号；将检材指纹2中被标记的24特征点分别编号为1～24号。

图1检材指纹1

图2检材指纹2

（三）实验内容

要求实验人员对2枚检材指纹分别进行3次细节特征点点取，第2次点取与第1次点取的时间间隔为1周；第3次与第2次点取的时间间隔为1周。第1次点取特征，要求实验人员将其认为存在的所有细节特征点用黑色笔标记出；第2次点取特征，要求实验人员将其认为80%～100%确定、50%～80%确定和30%～50%确定的细节特征点，分别用红色（B）、蓝色（A）、绿色（C）笔标记出；第3次点取特征，要求实验人员对照清晰的样本指纹，将其认为存在的所有细节特征点，用黑色笔标记出。

三、实验结果整体的基本分析（以检材指纹1为例）

对3次实验指纹鉴定人员点取特征点的频率进行统计（图3、图4、图5），横坐标是所有特征点的位置，纵坐标代表点取特征的指纹鉴定人员频数，观察检材指纹1的3次点取特征情况的频数变化。

图3检材指纹1第1次点取特征情况

图4检材指纹1第2次点取特征情况

图5检材指纹1第3次点取特征情况

为直观3次点取特征的变化情况，对检材指纹1的3次点取特征情况进行基本信息统计，对实验人员点取特征的整体状况进行基本分析。统计的内容包括：平均数，即总频数÷总特征数，代表平均每1个特征有多少人点取；峰值数，即所有人都标记的特征点的数量；中位数，即处于所有特征点标记数量中间的数；众数，即所有特征点标记数量值最多的数。见下图统计情况（图6）。

注：A代表蓝色；B代表红色；C代表绿色。图6检材指纹1基本数据统计

从图6中可看出，平均数在第2次升高，第3次下降；峰值数不断升高；中位数在第2次不变，第3次升高；众数第2次下降，第3次不变。从变化中可看出，在之后的点取特征中出现了一些之前没有出现的特征点，对高频数的特征点例如峰值点的点取成功率越来越高。在第3次点取特征时每个特征点平均被点取的次数有所下降，但指纹细节特征的价值有高低之分，这并不能完全评断点取质量的上升或下降，应该对其作进一步分析与讨论。

三、特征类型分析

（一）检材指纹1的第2次点取特征情况

在第2次的特征点取中，要求实验人员对把握度不同的细节特征点，采用不同颜色的笔进行标记，这可理解为实验人员对不同程度特征的把握能力，以此为基础从中发现规律。

检材指纹1第2次特征点的点取情况见图4。对3组实验人员20%以上点取检材指纹1特征点的频率数据见表2，并将频率由高至低排序。

从表中可看出，对细节特征点从易到难的点取数量，也基本呈现从多到少的梯度，观察点取特征数量超过10的3个实验人员的数据发现，4号和6号在红色特征，即最有可能特征点取上有比较明显的优势，但3号在蓝色（A）特征上有可能呈现优势。从整体看，红色（B）特征点取上呈现差异较明显，蓝色和绿色（C）特征除少数外差异并不明显。

表2 实验人员对不同特征点取分布情况

（二）检材指纹2第2次点取特征情况

用同样的方法对检材指纹2进行统计。对6名实验人员点取特征点的频率进行统计（图7），横坐标代表所有特征点的编号，纵坐标代表点取特征的实验人员的频数，3组实验人员20%以上点取检材指纹2特征点的频率数据如表3，将频率由高至低排序。

图7检材指纹2第2次特征点取情况

对比2枚指纹的频数图可以发现，检材指纹2的特征点取难度较检材指纹1容易。从表中可知，在特征点易难程度上存在更明显的梯度，红色特征（B)的标记优势体现得更加明显。通过对2枚指纹难易程度的因素加以考虑，简单归纳：在简单指纹中，发现较为明显的特征点至关重要，它有可能直接决定点取特征数量的高低；在稍微模糊一点的指纹中，在对较为明显指纹特征点取上，要有数量和质量保证的前提下，再去发现一些难度高一点的特征点。

表3 实验人员对不同特征点取分布情况

通过对比2枚指纹同一实验人员的点取情况，并没有呈现出一种很好的关联性，这存在以下几种可能：实验本身数据量过小，存在意外性；对不同指纹，指纹鉴定人员对其的点取特征的能力存在不稳定性，但在相同类型的指纹中可能有比较好的关联性，不能一概而论；对不同的指纹，指纹鉴定人员点取特征的能力确实不存在明显的关联性。对此，不能轻易下结论，应进一步分析论证。

四、点取特征稳定性分析

（一）检材指纹1特征点取稳定性

在指纹鉴定过程中，点取特征时的稳定性是衡量指纹鉴定人员能力的重要标准，它足以显示指纹鉴定人员，在长期的指纹鉴定工作中表现稳定的鉴定能力，对细节特征掌握的透彻度，而不是出于运气在某些特征的选取上呈现飘忽不定的现象。对检材指纹1的3次点取数量变化进行统计，见表4。

表4 检材指纹1的3次点取中的数量变化

从表中可以看出，指纹鉴定人员1号和2号表现出较好的稳定性。但是，单从数量上的高低变化是不足以说明指纹鉴定人员稳定性的高低。现引用刘世权《指纹鉴定过程点取特征可靠性问题研究》中的方法，来评估鉴定人员的稳定性，方法如下：

定义量变化程度指数I，用于衡量实验中指纹鉴定人员2次点取特征点变化的指标，I可以量化指纹鉴定人员再点取过程中的稳定性，也是指纹鉴定人员水平的体现。I与稳定性呈反比关系，I越大指纹鉴定人员的稳定性越差，相反，说明指纹鉴定人员的稳定性越好。现提出如下的模型来定义I

对增加1个正确的特征点与减少1个错误的特征点的权重，与减少1个正确特征点和增加1个错误特征点赋予相同的权重，赋值为1（其中wi是响应的权重，ni表示第i种情况的个数）。

采用此方法进行统计，结果如表5、表6、表7所示。

比较I值变化与单从数量上变化，可以反映出，单从数量上的变化并不能说明指纹鉴定人员的稳定性，例如在数量变化上呈现稳定的1号和2号，2号仍呈现较好的稳定性，但1号的稳定性直线下降。

表5 检材指纹1的第1次与第2次点取特征情况变化

表6 检材指纹1的第2次与第3次点取特征情况变化

表7 检材指纹1的第1次与第3次点取特征情况变化

（二）检材指纹2特征点取稳定性

用同样的方法对检材指纹2的I值进行统计，数据结果如图8、图9、图10所示。

对检材指纹1的6名实验人员的总I值进行统计，如图8所示，从低到高依次为2号、3号、6号、4号、5号、1号；对检材指纹2的6名实验人员的总I值进行统计，如图9所示，从低到高依次为5号、3号、4号、6号、2号、1号。

通过比较不同的实验鉴定人员在I值的稳定性上也存在差异，1号、3号、4号、6号在I值的体现上较稳定，而2号、5号在I值的体现上表现为不稳定。可将其分为以下几种情况：I值高且稳定，表示对大多数指纹特征点取能力都存在不稳定性，例如2号；I值低且稳定，表示对大多数指纹的特征点取能力都存在稳定性，例如3号；I值不稳定，表示对于一类指纹的点取能力存在稳定性，而另一类则不稳定。

表8 检材指纹2的第1次与第2次点取特征情况变化

表9 检材指纹2的第2次与第3次点取特征情况变化

表10 检材指纹2的第1次与第3次点取特征情况变化

图8检材指纹1的总I值情况

图9检材指纹2的总I值情况

五、结论

从实验结果可以得出：

（一）对指纹细节特征点取能力不是一成不变的，它受多方面因素的影响，随着时间的推移可能变弱，也可能伴随训练不断加强。个体间的差异变化可能多种多样，但在整体上可能存在某种趋势，例如在短期训练中指纹特征点取能力得以加强，点取数升高；长时间下，能力弱化，点取数会减少；对明显特征的点取会更加熟练等。这之中的某种趋势可提供良好的借鉴，该在什么时候刺激学习，该在什么时候进行明显特征点点取的训练，该在什么时候进行模糊特征点点取的训练，才能使能力得到巩固。

（二）每个实验人员对不同细节特征的把握能力不同，但在整体数据的参考下，高水平的特征点取也呈现着相同的特点。虽然在较小的数据背景下，这种特点不非常明显，但对于指导应对不同类型的指纹，采取怎样的点取策略提供了良好的统计依据。

（三）引入I值，对于评断指纹鉴定人员点取指纹细节特征的能力至关重要。观察I值的稳定性，是考察指纹鉴定人员对不同类型的指纹的适应能力。低I值、高I值稳定性，是一种体现指纹鉴定人员对于不同指纹，均能有良好稳定性的实战能力，可通过其发现指纹鉴定人员，在应对某一类指纹点取特征点不足而加强训练。

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