手印痕迹检验技术在刑事侦查中的应用

杜建军 马华东

上海市公安局浦东分局刑侦支队刑事科学技术研究所，上海 200125

痕迹检验是技术工作对案件痕迹进行分析研究，运用相关技术对痕迹数据进行处理，从而为案件的侦破提供强有力的证据。在这些痕迹中，指纹痕迹和鞋印痕迹一样，都是非常重要的痕迹，但是，指纹痕迹凹凸明显，而且在现场通过相关工具一般都可以提取到指纹数据，因此，对指纹痕迹的处理已成为刑侦技术部门处理的主要对象之一。

一、手印痕迹及其提取

手印是手指或手掌在外力作用下所引起的物体表面形态的变化，随着实际应用的需求和技术的飞速发展，人们可以通过特定手段提取手印留下的痕迹，在刑事侦查中，手印痕迹是犯罪现场经常遇到的一种形象痕迹。通过对其深入分析和技术处理，可以缩小侦察范围、获取犯罪嫌疑人的个人特点，甚至因为指纹的特定性与终身一致性，可以直接查明罪犯。利用手印痕迹检验技术，可以对指纹痕迹进行显现、固定提取以及对比分析，其分析结果可以作为一种强有力的物证，是法定的证据类型之一，具有权威性，可确定出犯罪嫌疑人的身份及其犯罪事实，从而为案件侦破提供重大线索与信息。随着技术的发展，手印痕迹的提取方法也越来越多，在实际应用中，主要有以下几种：拍照法、胶带粘取法、物件提取法及静电复印法。

二、手印痕迹的特征提取

通过上述方式获取到的手印痕迹都是模拟图像，为了方便计算机处理，需要进行图像的数字化处理，形成数字图像。然后在此基础上，运用计算机处理技术对其进行各种各样的计算，具体包括特征提取和痕迹匹配等。

特征的提取的过程如下：

(一)滤波

滤波能降低图像中过亮或过暗噪点的影响，在痕迹特征提取中，可以根据实际需要，选择不同的滤波模板，具体参数可以从5到35进行有效调节，会呈现不同的滤波处理结果。在此过程中，也会削弱图像中的边缘效应，对噪声的去除也会有不同的影响。

(二)阈值化

通常情况下，获取到的数字化手印痕迹图像是彩色的，从表面来看，彩色所表达出来的信息更加丰富。但是，对于特征的提取，却不是这样的，因为彩色图像存储和运算复杂度更高，所以需要进行灰度化处理，以此减少计算机运算时间，提供运算效率。在实际操作中，可以按照下面的公式进行灰度化处理：

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

完成灰度化处理后，还需要进行二值化处理，可进一步获取手印痕迹的有效信息，提升计算机的处理速度，具体公式如下：

在该式中，M代表阈值，其取值大小，是非常关键的，选择合适的阈值会使手印痕迹与图像背景有效分离，同时不导致信息大量丢失。从经验上来讲，阈值化对手印痕迹的提取效果比滤波操作要好很多。

(三)截面提取

本文使用矩形截取窗提取痕迹信息的方法，完成对手印痕迹的截面提取。首先手印痕迹片段进行灰度化，处理过程中可以灵活旋转θ角，从而让取样窗口中的痕迹与取样窗口垂直。然后进行双线性插值操作，使得手印痕迹图像得到旋转矫正，再对图像每一行像素求均值，可实现痕迹截面信息的提取。

三、痕迹匹配

通过手印痕迹匹配，可以得到痕迹相似度的结果。具体过程仍然使用前面截面提取的结果，在此基础上通过一系列运算，获取曲线的最佳匹配片段，进而进行相似程度的度量，可按下面的步骤进行：

(一)线痕搜索

由于曲线没有实际的函数表达式，所以在函数拟合上非常困难。为此，将求导后的值进行分组，即：正数、0和负数，从而产生特征曲线峰值，经过多次对照比较发现，部分峰值为人眼容易辨别的手印痕迹，具体结果如图1所示。

(二)区域匹配

为了有效计算痕迹的相似度，首先需要确定正确的比对区域，然后观察痕迹对应位置上是否存在峰值，从而获取最佳起始匹配点，进而形成最佳匹配区域，通过相似度计算得到最终的匹配结果。

在相似度计算上，可以采用皮尔逊相关系数、向量空间余弦相似度、欧式距离等，不同的度量方式有不同的解释标准，但是在最终结果上，差异度不是很大。关于区域匹配的部分代码如下：

//找出所有匹配之间的最小距离和最大距离，即是最相似的和最不相似的两组点之间的距离

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；

}

//当描述子之间的距离大于两倍的最小距离时，即认为匹配有误。但有时候最小距离会非常小，设置一个经验值30作为下限：

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、结束语

痕迹是犯罪嫌疑人在作案现场留下的个人特征信息，具有普遍性和客观性，对其进行各种检验和处理，可以为案件的侦破提供有价值的线索。为此，本文针对手印痕迹的检验和处理进行了阐述，着重从计算机技术的角度介绍了具体的处理过程，从而为数字化痕迹的处理提供参考。