人像鉴定中的头皮头发特征应用

曾锦华，施少培，奚建华，李岩，卢启萌

（司法部司法鉴定科学技术研究所 上海市司法鉴定专业技术服务平台，上海200063）

鉴定科学
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人像鉴定中的头皮头发特征应用

曾锦华，施少培，奚建华，李岩，卢启萌

（司法部司法鉴定科学技术研究所 上海市司法鉴定专业技术服务平台，上海200063）

目的系统全面地研究人体头皮头发特征及其在人像鉴定中的应用。人体头皮头发中蕴含丰富的个体身份信息，头皮头发特征的个体信息表征价值使之必然成为人像鉴定中人像特征的重要组成部分。方法 对人体头皮头发特征进行分类，并阐述各类头皮头发特征的具体表征形式。结果 表明了人体头皮头发特征的个体信息表征能力及其在人像鉴定应用中的重要性。结论 研究头皮头发特征在人像鉴定应用中的价值评估原则以及特征固定方法；通过实际人像鉴定案例分析，研究不同头皮头发特征的表现形式和特征价值。

头皮头发图像；人体特征；人像鉴定；生物特征识别

1　人体个体特征及人像鉴定

人体个体特征包含人体生物特征以及人体衣着、配饰等附属特征，泛指能够起到区别于群体作用的个体所具有的特质。现有常用的人体生物特征包括DNA信息、指纹特征、虹膜特征、人脸特征、语音特征、笔迹特征、步态特征等，并广泛的应用于生物识别安全系统应用中。

在司法鉴定领域应用中，人像鉴定指对声像资料载体中记录的人体的同一性问题进行科学判断［1］。人体个体特征在人像鉴定中的应用特征主要表现为人体外貌和轮廓特征、人体动态行为特征、人体特殊标记特征，以及人体的衣着和配饰特征等［2］。

在人像鉴定应用中的人体头部人像特征研究方面，现有的检验方法和技术更多的关注于人体头部解剖学形态特征、五官形态及配置特征、胡须特征、皱纹特征、颜面动态特征以及颜面特殊标记特征等，对头皮头发特征的研究和利用尚不全面。头皮头发特征中蕴含丰富的人体生物特征以及头发长短、发型等人体附属特征，对人像鉴定具有重要的研究意义和应用价值。

本文系统研究人体头皮头发特征类别，研究头皮头发特征在人像鉴定中的应用方法，并通过人体头皮头发特征在人像鉴定中的典型案例分析，说明头皮头发特征在人像鉴定应用中的可行性和重要性。

2　头皮头发特征分类

本文研究的人体头皮头发特征主要分为头皮头发生物特征和附属特征。生物特征指明特征来源的内在驱动性质，具有长期稳定和不易改变特性。附属特征是相对于生物特征的概念，指明特征的外在属性，以及仅具有一定时限参考价值的特性。

2.1头皮头发生物特征

2.1.1头皮轮廓形态特征

头皮轮廓形态特征取决于个体头盖骨轮廓形态因素，主要包含额骨、颞骨、顶骨、枕骨等骨骼部分的轮廓形态特征，其中额骨倾斜程度、枕骨和顶骨的凹凸程度是影响人体头皮轮廓形态的重要因素。头皮轮廓形态特征示例如图1所示。

图1　头皮轮廓形态特征示例

2.1.2发流（毛流）特征

人体头发从下至上可分为毛乳头、毛囊、毛根和毛干等部分。人体头发的毛干通常与头皮成40°50′倾斜角，并且局部毛发的倾斜方向通常具有一致性，形成发流或毛流。人体发流会在人体头皮形成1个或多个呈旋涡状排列的发旋。发流发旋通常出现在头骨后脑勺位置，即顶骨位置［3］。发旋在额骨和枕骨头皮位置亦有出现。发流特征会受头发长短因素影响，在长头发条件下，发流特征反映更明晰。发流特征示例如图2所示。

图2　前额位置的发流发旋特征示例

2.1.3头发曲直特征

人体头发一般可分为直发、波浪卷曲发、天然卷曲发三种。个体毛发的曲直主要取决于头发毛囊的形态，比如，由于黄种人的毛囊形状多为圆筒状，其生长出来的头发多是横切面为圆型的直发；椭圆或卵圆形的毛囊形状，其长出的头发可呈波浪状或卷曲状等。

2.1.4头发疏密分布特征

通常，个体头发的数量大致为10～15万根左右［4］。头发的密度则与个体头发的粗细相关，头发的疏密分布与头皮发根位置分布等因素相关［5］。个体头发由于病变、衰老或遗传因素等引起的脱发，亦会引起个体头发疏密分布特征的差异，甚至造成秃发现象。头发疏密分布特征示例如图3所示。

图3　头发疏密分布特征示例

2.1.5头皮斑痕特征

头皮与人体颜面一样，也会由于生理、病例和损伤等因素而形成头皮的特殊标记特征，包括疤痕、痣等。头皮斑痕特征作为头皮特殊标记的局部细节特征，由于其反映个体特征价值高，在人像特征的符合点和差异点综合评断中具有重要的作用。头皮斑痕特征示例如图4所示。

图4　头皮斑痕特征示例

2.2头皮头发附属特征

2.2.1发型和发际线特征

发型和发际线特征对个体人像感知具有极大影响作用。发型特征与个体喜好、职业、理发技巧等因素有关，具有相对稳定性。发际线指头皮头发发根与头部其他无毛发区域的分界限，具有很好稳定性。发际线特征易受头发遮挡，在短发类发型中表现明显，且理发技巧可改变局部发际线的表征。发型和发际线特征示例如图5所示。图5中，人像的前额发际线突出造成前额过窄的人像印象。

图5　发型和发际线特征示例

2.2.2头发长短特征

正常情况下，人体头发每日生长大约0.3 mm，即3天 以1 mm的速度生长。虽然个体理发行为发生周期不同，但头发长短特征具有一定时期内的稳定性和可预测性。

2.2.3头发颜色特征

头发颜色与头发中所含的金属元素的不同有关，亦可通过染发将头发染成多种多样的颜色。个体自然成长的头发中，由于种族和地区的不同，通常呈现乌黑、金黄、红褐色等颜色。头发中因含等量的铜、铁和黑色素而呈现自然黑发，金黄色头发中包含钛元素，红褐色头发中含有钼元素等。

人体头皮头发的生物特征和附属特征分类标准并非完全绝对和相互孤立，具体表现为生物特征影响附属特征的表征，同时，附属特征也会影响生物特征的表现。比如头皮头发生物特征中的头发疏密分布特征，可由头皮毛囊因素决定，也可由理发造型等外在因素影响；同样，头皮头发附属特征中的发型特征，更多的取决于理发造型因素，不过发型特征亦受个体头盖骨轮廓形态特征、发流特征和毛发曲直特征等因素的影响和制约。

3　人像鉴定中头皮头发特征应用研究

人像鉴定应用中，越能表征个体特异性的特征，其特征价值越高。从信息论角度理解，即表现为在群体中出现概率越低的特征，其信息量（评估价值）越大。头皮头发特征在人像鉴定应用中，头皮斑痕特征具有较大的个体特异性，但该特征对头发长短因素、拍摄角度、光源方向和强度等因素较敏感，易受头发的遮挡。头发疏密分布特征具有很好的特征应用价值，且对图像质量要求不高。头皮轮廓形态特征理论上具有较好的个体特异性，但易受头发遮挡影响，且对图像质量要求较高，在短发条件下具有较好的应用价值。发流特征应用中，出现在额骨和枕骨位置的发旋特征，由于其出现概率相对较低，具有较好的特征价值，但与其他局部细节特征类似，该特征对人像图像质量要求较高，头发越长，其发流特征越明晰；出现在顶骨位置的发旋特征，由于其出现概率高，其特征价值稍微较低。发型和发际线特征，以及头发长短特征等，这些特征对人像的感知影响较大，通常情况下，这些特征属于人像的整体特征分类范畴，对图像质量要求较低。

总体而言，头皮头发中价值较高的特征，其特征反映程度对拍摄角度、光源方向和强度等因素要求较严格。在条件可控情况下，需要先对嫌疑人的初始人像的头皮头发特征进行固定，包括对发流特征、发型和发际线特征、头发长短特征、头发曲直特征等进行采集。在对头皮轮廓形态特征和头皮斑痕特征的样本人像制作过程中，必须选取合适的拍摄角度和拍摄光源，条件允许情况下，可以理短嫌疑人的头发。实践中，可以让嫌疑人保持蹲下姿势，从俯视角度对嫌疑人的头皮头发局部细节特征进行全方位拍摄，拍摄过程中必须保持光源正面投射到需要采集的头皮头发位置，理想条件下，可以借助辅助光源或红外线等特殊光源进行聚焦拍摄。

4　头皮头发特征在人像鉴定中的典型应用

本文通过实际案例分析，通过对检材和样本人像的头皮头发特征的比较检验，阐述头皮头发特征在人像鉴定中的典型应用。

4.1发型和发际线特征应用

案例中，人像发型和发际线特征比对表如图6所示。

图6　人像发型和发际线特征比对表

检材（JC）为一张路面高清抓拍照片，样本 1（YB1）和样本2（YB2）分别为不同时期的同一嫌疑人的样本人像，其中样本1（YB1）照片为嫌疑人前期的正面照片，样本2（YB2）照片与检材照片拍摄时间间隔仅2天。案件中，存在与检材时间间隔较短的样本人像，人像的发型和发际线特征具有较好的稳定性和参考价值。从图6中的样本1（YB1）和样本2（YB2）照片可知，发型和头发长短因素会影响发际线特征的呈现。样本人像分析中，发现嫌疑人前额发际线突出并造成前额过窄的人像整体印象。检材中，由于照片质量条件较差，额头的皱纹特征并未得到反映，但其发际线突出特征明显，结合样本2（YB2）中的发型特征和检材照片拍摄条件（嫌疑人在路面上骑电动车，存在路面风吹等外在因素对发型的影响）综合作用的评估，检材和样本人像在发型和发际线特征上存在很好符合，特征价值较高。

4.2头发长短特征应用

案例中，人像头发长短特征比对表如图7所示。

图7　人像头发长短特征比对表

检材人像和样本人像拍摄时间间隔大致为20天，头发长短特征具有较好的应用和参考价值。从检材（JC）人像分析发现，检材人像前额分布有一长一短的两撮头发，同样，该特征在样本（YB）人像中也有反映，且检材和样本人像的头发总体长短与拍摄时间间隔相符。综合分析，检材和样本人像在头发长短特征上存在很好符合，特征价值较高。

4.3头皮斑痕特征和头发稀密分布特征综合应用

案例中，头皮斑痕特征和头发稀密分布特征综合比对表如图8所示。

图8　头皮斑痕特征和头发稀密分布特征综合比对表

如图8所示，检材（JC）人像左耳后侧有一处头发稀密分布特征，在左耳上侧可见多处的头发稀密分布特征。样本（YB）人像为嫌疑人的短发人像照片，其左耳后侧可见一疤痕组织，左耳上侧可见多处疤痕组织。从图8中可见，头发的遮挡因素对头皮实际斑痕特征的显现具有一定的干扰和影响，并且头皮斑痕特征通常通过头发的稀密分布特征形式得到反映。

4.4头皮轮廓形态特征、头发稀密分布特征和发流特征综合应用

案例中，人像头皮轮廓形态特征、头发稀密分布特征和发流特征综合比对表如图9所示。

图9中，样本1（YB1）和样本2（YB2）人像为同一人在不同头发长短情况下的头像背面照片。样本1（YB1）中能够清晰的反映人像头皮凹凸三维轮廓形态特征；样本2（YB2）中，人像头皮顶部位置有一特异性的头发稀密分布特征，该特异性特征的形成因素包含该位置的头皮轮廓形态因素和发流发旋因素共同作用影响。检材（JC）和样本拍摄时间间隔近1年，检材录像为公交车的监控录像，人像在画面中的影像更多的表现俯视角度的人像画面。检验发现，检材人像的头部顶部位置有一“三角形”形状的头发稀密分布特征，该特征与样本人像对应特征存在符合，具有极高的特征价值。

图9　头皮轮廓形态特征、头发稀密分布特征和发流特征综合比对表

5　结论

现有的人像鉴定应用中的人像特征研究方面，对头皮头发特征的研究和应用尚不全面。本文系统的研究头皮头发特征类别和分类方法，以及头皮头发特征在人像鉴定应用中的价值评估原则和特征固定方法，并通过典型的人像鉴定实际应用案例分析，探讨头皮头发特征在人像鉴定应用中的表现形式，以及头皮头发特征应用的可行性和重要性。

实践中，在头皮头发特征的应用方面，必须首先对人像的初始特征进行固定，现有的公安系统中的嫌疑人人像照片的三面照（人像正面照、左侧照和右侧照）采集系统，并未包含对人像头皮头发特征的全面系统的反映。本文研究成果表明了人像头皮头发特征在个体身份信息的表征能力，可以增加对嫌疑人头部背面的头皮头发特征的人像特征固定，结合辅助光源拍摄等可控条件，通过四面照（人像正面照、左侧照、右侧照、背面照）来全面综合的反映嫌疑人的人像特征。

［1］施少培，杨旭，孙维龙，等.声像资料鉴定通用规范（SF/Z JD0300001-2010），行业技术规范［Z］.司法部司法鉴定管理局，2010.

［2］施少培，杨旭，孙维龙，等.录像资料鉴定规范（SF/Z JD030 4001-2010），行业技术规范［Z］.司法部司法鉴定管理局，2010.

［3］谷灏，李彩.湖南大学生头发的观察研究［J］.医学美学美容（中旬刊），2013，（3）：79-80.

［4］朱进波.头发的秘密［J］.科学FANS，2013，（6）：50-51.

［5］杨勤萍，盛友渔，徐峰.31例成年男性头发生长特性的初步观察［J］.中华皮肤科杂志，2007，（2）：74-75.

（本文编辑：卞新伟）

Application of Scalp and Hair Features in Forensic Identification of Human Images

ZENG Jin-hua，SHI Shao-pei，XI Jian-hua，LI Yan，LU Qi-meng
（Institute of Forensic Science，Ministry of Justice，Shanghai 200063，China）

Objective To study the features of the human scalp and hair，and their applications in forensic identification of human images.Human scalp and hair contain rich individual information，which makes them an important part of features for forensic identification of human images.Method The human scalp and hair features were classified，and their concrete representation forms were introduced.The evaluation principles and collection methods of the scalp and hair features for forensic identification of human images were discussed using the real cases.Results The results showed the information representation ability of the human scalp and hair features and their importance in the applications for forensic identification of human images.Conclusion The human scalp and hair features can be applied in the forensic identification of human images.

scalp and hair image；human body characteristic；forensic identification of human image；biometrics recognition

DF793.2

Adoi:10.3969/j.issn.1671-2072.2016.05.005

1671-2072-（2016）05-0032-05

2016-05-23

中央级科研院所公益研究基金（GY2014G-2）；司法部司法鉴定科学技术研究所科研项目（GY2014Z-3）；上海市司法鉴定专业技术服务平台资助项目（16DZ2290900）

曾锦华（1985—），男，高级工程师，博士，主要从事模式识别、计算视觉以及声像资料司法鉴定技术研究工作。E-mail:zengjh@ssfjd.cn。

施少培（1963—），男，高级工程师（正高级），主要从事刑事技术研究工作。E-mail:shisp@ssfjd.cn。

通信作者：奚建华（1960—），男，高级工程师，主要从事刑事技术研究工作。E-mail:xijh@ssfjd.cn。