探讨油墨法提取指纹汗孔特征的稳定性

　　指纹上的汗孔、纹线边缘、细点线、疤痕等特征是更加细节的指纹三级特征。对于低质量指纹、残缺指纹等二级特征数量少的指纹识别具有一定的鉴定价值。不论是人工指纹鉴定实践中,还是指纹自动识别系统中,利用一级、二级细节特征外,还希望能利用这些三级特征。因此,研究这些三级特征的稳定性就具有十分重要的意义。

　　汗孔分布在乳突纹线上,是乳突纹线上的细微结构,其形状、大小、位置、密度都具有很好的微观形态特点。其直径一般为50μm ~250μm,单位毫米长度内乳突纹线上有3~5个汗孔,每平方厘米的掌面皮肤上分布着300多个大小不等、形状不同的汗孔。

　　油墨捺印是提取犯罪嫌疑人指纹样本的常用方法。油墨提取法成本低廉、操作方便,所以受到广泛使用。关于油墨捺印指纹汗孔的相对位置稳定性的研究,即不同的捺印压力下指纹汗孔的大小是存在差别的,但其相对位置存在多大差异,是否具有稳定性尚少见报道。本文利用计算机软件对10人的油墨捺印指纹样本的局部汗孔位置关系进行了精确测量,并利用统计学方法对数据结果进行了分析,目的在于探讨油墨法提取指纹汗孔特征的稳定性,报道如下。

　　1 材料与方法

　　1.1 材料
　　ZNY-V型掌纹捺印盒,10指指纹采集卡,天孚牌电子天秤DT3000,Canon CanoScan 9000扫描仪。

　　测量软件:Image-Pro Plus 6.0。

　　1.2 样品制备
　　(1)选取60人(年龄在19至21岁之间)指纹,将10指指纹采集卡放置于电子天秤之上,根据以往操作经验采集一定压力下的指纹,分别规定轻压200g、中压600g、重压1000g,每人每种压力下采集左手食指和中指的样本各10次,采集过程中使上下压力浮动不超过10g。共采集3600枚指纹。

　　(2)选取10人指纹汗孔捺印明显、清晰的指纹进行扫描,以便于测量统计分析。

　　(3)选取同一指纹的相同部位,对相同压力下10次的捺印中选取的相同的几个汗孔位置关系进行测量统计分析。

　　1.3 测量统计分析方法
　　利用软件Image-Pro Plus 6.0对指纹图像选取的特征点进行测量统计分析(测量一条纹线上的汗孔而没有任何参考点是无意义的,测量时应增加一个参考点及考量相邻纹线上的汗孔才是有效的)。选取同一指纹的相同部位中4个汗孔及一个参考点进行测量,包括相对间距离、角度。以指纹中心区一个点P1为基准,测量其与其它4个点P2、P3、P4、P5间距离;以P1P2这一条线为基准,测量其与其它3条线(P1P3、P1P4、P1P5)的3个相对角度。

　　为考量低质量指纹、残缺指纹等二级特征数量少的指纹识别中利用指纹的三级特征,一般选取位于起点、终点、分歧或结合等具有二级特征处的汗孔(见图1)。【图1】

　　
　　2 结果与讨论

　　变异系数是和级差、标准差、方差一样都是反映数据离散程度的绝对值,其数据大小不仅受变量值离散程度的影响,而且还受变量值平均水平大小的影响。

　　变异系数的计算公式为:变异系数C.V =(标准偏差SD÷平均值MN)×100%本实验对10人的600枚指纹样本进行测量统计分析结果,表1是对1人的一枚指纹10次捺印样本的测量数据。【表1】

　　
　　从变异系数的统计中(见表2)可以看出,绝大部分的变异系数在5%以内。变异系数在5%以内是在可接受的误差范围以内,说明油墨捺印能稳定地反映指纹汗孔的特征。而且,变异系数在5%以上的大都是距选取的中心点P1较近的测量点,在标准偏差一定的情况下,其测量的平均值小,测量的平均值越小,变异系数越大。【表2】

　　有些样本出现较大变异系数的原因是捺印时油墨过多,引起局部堵塞,改变原有的形态特征,使捺印的指纹汗孔位置发生偏离。捺印人捺印时用力不均,引起局部指纹变形。

　　另外,对于3种不同压力下的指纹汗孔,测量其相对距离和角度变化不大,变异系数的统计无明显差别(见图2)。【图2】

　　
　　汗孔导管穿过真皮和表皮,在角质层表面开口,开口的位置是有规律的,所有的汗孔都在乳突纹线上。本文只研究了在一定时期内的指纹汗孔的稳定性,随着年龄的增长,这种汗孔位置的稳定性怎样,还有待于进一步研究。

　　3 结论

　　油墨捺印不能反映所有人的指纹汗孔特征,对于一部分汗孔细小的人,只能反映出其一部分指纹上的汗孔。但对于能反映出绝大部分指纹汗孔的样本,其汗孔大小、形态虽然存在差别,不具有稳定性;但汗孔的相对距离和角度具有一定的稳定性,即油墨捺印的指纹汗孔的位置具有相对的稳定性。捺印过程中要用墨、用力均匀,不引起指纹局部变形,油墨捺印法能够更加稳定地客观地反映指纹的汗孔特征。可对低质量指纹、残缺指纹的人工鉴定和指纹自动识别系统利用指纹三级特征中的汗孔特征提供一定的依据。

　　参考文献:

　　[1] 罗亚平,郭威.指纹学教程[M].北京:中国人民公安大学出版社,2010.
　　[2] 李洪武.关于指纹汗孔的初步研究[J].辽宁警专学报,2007(11).
　　[3] 李从珠.统计方法在刑事技术中的应用[M].北京:群众出版社,1986.