指纹鉴定人员点取特征的稳定性研究

　　指纹鉴定的主要任务是解决指纹同一认定的问题[1,2],指纹鉴定意见作为一种法定证据形式在侦查、起诉和审判过程中发挥着重要的作用。指纹鉴定人员结合自身从业经验并通过一系列的检验获得指纹鉴定意见，整个指纹鉴定过程是一个由感性上升至理性的认知过程。在指纹鉴定过程中，指纹鉴定人员的鉴定能力是影响指纹鉴定意见质量的重要因素，鉴定人员的鉴定能力由认知能力、记忆能力、分析能力和判断能力等能力组成，其中鉴定人员的认知能力可由点取特征的稳定性衡量。通过分析指纹鉴定人员在分析阶段和比对阶段点取特征的稳定性，有助于理解（：1）指纹鉴定人员在分析阶段理解现场指印特征的程度 ;（2）样本指印对指纹鉴定人员点取特征产生的影响 ;（3）点取特征稳定性与指纹鉴定能力之间的关系，从而为指纹管理人员评估指纹鉴定人员鉴定能力或者机构鉴定水平提供一定的帮助。

　　国外的研究表明，在分析阶段点取特征的稳定性能显着影响比对阶段选取正确匹配特征点的准确性，进而影响指纹鉴定意见的可靠性[3-7].因此，研究我国指纹鉴定人员在分析阶段和比对阶段点取特征的稳定程度，发现和指出目前在特征点取方面存在的问题，进而通过培训和训练提高我国指纹鉴定人员点取特征的稳定性，具有一定现实意义。

　　本文在前期对指纹鉴定人员现场指印认知能力的研究基础上[8],重点研究指纹鉴定人员指印分析和比对阶段点取特征稳定性，通过定义和计算特征变化指数（I）来衡量每一个鉴定机构点取特征的稳定性和整体机构点取特征的稳定性[9-11],实验设计与实施涉及了指纹鉴定的分析阶段、比对阶段和综合评断。

　　1 材料与方法
　　
　　1.1 实验设计
　　
　　参照文献[8],设计手印 4 组，2 组手印的模拟现场指印与样本指印为同一来源 ;另外 2 组手印则由两枚相对清晰模拟现场指印及其清晰的相似样本组成，但来源不同一。现场指印经磁性粉显现，拍照提取。

　　其中，现场指印 1 为遗留在略微凸起金属表面上的汗潜指纹，质量较高 ;现场指纹 2 为遗留在平滑客体上的部分汗潜指纹，质量较低。

　　1.2 实验内容
　　
　　邀请全国 106 家指纹鉴定机构在 7d 时间内使用指纹鉴定分析系统平台，完成上述 4 组指印的分析及鉴定任务。登陆指纹鉴定分析系统平台，完成初始调查问卷后进入指纹鉴定的分析阶段，首先对现场指印进行特征点取、质量分区以及价值判断等活动，完成后进入指纹比对阶段，鉴定人员根据系统提供的样本指纹，一对一寻找与分析阶段点取特征相似的特征点，评估与判断相对应特征点的位置、类型及相关信息，决定是否为相互匹配的特征点，对认定匹配的特征点使用数字进行标画，对认定存在差异的特征点使用星号进行标画。

　　实验数据由指纹鉴定分析系统平台导出，通过统计学 R 软件进行统计和分析。采用统计学中假设检验思想分析个体与总体之间的差异性问题。

　　2 结果与讨论
　　
　　在分析阶段，指纹鉴定人员根据自身对现场指印的理解，点取其认为可靠的特征点。实验数据显示指纹鉴定人员在分析阶段，所点取的细节特征点的位置和数量存在一定的差异性。在比对阶段，鉴定人员根据样本指印以及自身的认知能力，评估和判断特征点的匹配程度，结果显示各测试机构在分析和比对阶段点取特征发生了一定的变化。本研究涉及四枚模拟现场指印，鉴于篇幅所限，以下仅对现场指印 1 和 2进行讨论分析。

　　2.1 点取细节特征的结果与分析
　　
　　2.1.1 现场指印 1 的特征点取结果与分析
　　
　　2.1.1.1 分析阶段各机构点取现场指印  1 特征点统计将各测试机构在指纹鉴定分析阶段和比对阶段点取的特征汇总在指印图中，如图 1 所示，可直观显示各测试机构在分析和比对阶段点取特征发生了一定的变化，具体包括点取特征的位置和数量。从特征汇总指印图中可以看出，各测试机构在分析阶段和比对阶段选取相互匹配的特征点共计 27个，实验中将每一个特征点赋予特定编号。实验统计每一个特征在分析阶段被点取的频率，如图 2 所示。【1】

　　
　　经统计，在分析阶段，有 12 个特征点被超过40% 以上机构点取，特征点序号分别为 :1、2、14、25、11、4、10、17、15、23、22、5（频率由高至低排列）共计 12 个。

　　2.1.1.2 比对阶段各机构点取现场指印 1 特征点统计在比对阶段，有 13 个特征点被超过 40% 以上机构选取，特征点序号分别为 :1、2、14、4、10、17、11、15、23、22、25、12、13（频率由高至低排列）共计13 个，如图 3 所示。【2】

　　
　　在比对阶段，各测试机构整体降低了 5 号特征点的点取率，同时提高了 12 号和 13 号特征点的点取率，超过 40% 的测试机构共同点取的特征点的数量增加 1 个。5 号特征点位于高质量区域与低质量的交界处，表现为细线，当参考样本指印时部分测试机构认为该特征点不稳定，不再标识为特征点。特征点12 号和 13 号位于低质量区，该 2 个特征点位于现场指印 1 的中心区，其中 12 号特征点为箕头起点，13号特征点是由两条纹线变为三条纹线形成的特征点，因此当参考样本指印时部分测试机构认定该两个特征点比较稳定可靠，将其标识为匹配特征。

　　将测试各机构在比对阶段点取的特征与超过40% 机构点取的 13 个特征点进行比较，其吻合程度（符合率）如图 4 所示。数据说明，各机构点取的特征与超过 40% 机构点取的 13 个特征点的符合率在40%~100% 之间，说明各机构在点取特征的一致性方面呈现一定的差异性。2.1.2  现场指印 2 特征点取结果分析2.1.2.1 分析阶段各机构点取现场指印 2 特征点统计将各测试机构在指纹鉴定分析和比对阶段点取的特征汇总在指印图中，如图 5 所示 , 直观显示各测试机构在分析和比对阶段点取特征发生了一定的变化，但是变化程度较小。各测试机构在分析阶段和比对阶段选取相互匹配的特征点共计 18 个，每一个特征点的位置标示在特征汇总图中。统计每一个特征点在分析阶段和比对阶段被点取的频率，如图 6 所示。在分析阶段，超过 80% 以上机构选取了共同的 10 个特征点，特征点序号分别为 :11、13、15、4、14、8、2、7、16、6（频率由高至低排列）。

　　2.1.2.2 比对阶段各机构点取现场指印 2 特征点统计在比对阶段，超过 80% 以上机构选取了共同的 10 个特征点，特征点序号分别为：4、11、14、15、13、7、8、16、6、2（频率由高至低排列）共计 10 个，如图 7 所示。

　　数据显示，在分析与比对阶段，各机构 80% 以上公认点取的特征点的位置和数量均没有发生改变，低于20% 的公认特征点由 6 个降低至 4 个，说明各机构对现场指印 2 的认知具备较高的认知一致性。

　　将测试各机构在比对阶段点取的特征与超过80% 机构点取的 10 个特征点相比较，其符合率分布如图 8 所示。数据说明，各机构的符合率是60%~100%,说明各机构对现场指纹 2 的特征点取与认知具备较高的一致性。
　　
　　2.1.3  讨 论
　　
　　通过对测试机构在分析阶段和比对阶段点取特征点结果的比较分析，指纹鉴定人员点取特征的稳定性呈现出一定的差异性。

　　（1）对于高质量指印（如现场指印 2），各机构点取特征的位置比较集中，且各机构在分析阶段点取的特征点与大多数机构共同点取的特征点的符合程度趋于一致。说明指纹鉴定人员在分析阶段具备较强认知可靠特征点的能力。指纹鉴定人员在比对阶段受到样本指印的影响，对现场指印内的特征进行再次认知，并在样本指纹上寻找相互匹配的特征点，由于现场指印 2 的质量较高，分析阶段点取的特征点在比对阶段均找出相互匹配的特征点，大多数机构点取相同特征点的位置和数量在分析阶段和比对阶段均没有发生改变，显示出较高的点取特征稳定性。说明指纹鉴定人员在识别高质量指纹的特征方面具备较强的认知能力，认知偏差不大。

　　（2）对于低质量指印（如现场指印 1），各机构无论在分析阶段还是比对阶段，点取特征的位置和数量均比较分散，且各机构在比对阶段点取的特征点与大多数机构点取的相同的特征点符合程度较低，说明指纹鉴定人员在分析阶段对特征的理解和在比对阶段选取匹配特征的理解存在一定的差异性。在比对阶段，由于清晰样本指印的存在，为指纹鉴定人员再次认知特征点提供参考，辅助指纹鉴定人员深入思考分析阶段点取的特征点，将分析阶段点取的不确定的特征点去除，将确认的特征点进行匹配，增加了点取特征的一致性。由于现场指印 1 质量较低，导致在分析阶段和比对阶段点取特征呈现一定的离散性，虽然在比对阶段点取特征的一致性有所增加，但离散程度仍然较高，说明指纹鉴定人员在认知低质量指纹的特征点时存在认识上的偏差，这些偏差会对接下来作出鉴定意见时会产生一定的影响，后续待发表的论文将进一步分析认知偏差对指纹鉴定意见的影响。

　　实验结果表明，对于高质量和清晰的指印，指纹鉴定人员理解与选取匹配特征点的认知比较稳定与可靠，值得信赖。但是对于低质量的指印，指纹鉴定人员理解与选取匹配特征点的认知稳定性与可靠性较低，尤其在中、低质量区内特征点选取需要认真与细致的分析。

　　2.2 点取特征的变化指数结果与分析
　　
　　使用指数I 来表示衡量点取特征变化的程度，用于衡量本次测试中指纹鉴定人员在分析阶段和比对阶段 2 次点取特征点变化的指标，用来量化指纹鉴定人员在点取细节特征点过程中的稳定性。将分析阶段与比对阶段点取的特征变化分为以下二种情况 :

　　情形一 :某个特征点在第一次被点取，而第二次没有被点取。

　　情形二 :某个特征点第一次没有被点取，而在第二次被点取。

　　稳定性是评估指纹鉴定人员的重要指标，I 指标越大说明指纹检验人员的稳定性越差，反之，说明指纹检验人员的稳定性越好，同时I 值也是指纹检验人员水平的一种体现，因此我们提出如下的模型定义I:【3】

　　
　　其中 表示第 种情况的个数， 是相应的权重，对增加 1 个特征点与减少 1 个特征点赋予相同的权重，赋值为 1.例如，计算本次实验中一位指纹鉴定人员在分析阶段和比对阶段点取特征的I 值，如表1,该指纹人员在分析阶段，对现场指印 2 点取 9 个特征点，特征点序号分别为 :2、4、8、11、13、14、15、16、18;比对阶段点取 11 个特征点，分别是 2、3、4、6、7、8、11、13、14、15、16.首先计算增加的特征点数量，比对阶段增加了3个特征点，分别是3、6、7,所以增加的I 值为 3 ;其次计算减少点的I 值，比对阶段减少了一个特征点，为18,所以减少点的I 值为1,所以I=I增加+ I减少= 3+1 = 4.数据显示该指纹人员在分析与比对阶段，特征点取的数量变化值为 11-9=2,I 值为 4,说明该指纹鉴定人员在比对阶段由于样本指印的影响，增加了 3 个特征点，去除了 1 个特征点，点取特征的稳定性表现为中等水平。

　　根据I 值的定义和计算方式，二枚指印的I 值分布，如图 9 所示。数据显示，指印 1 的I 值变化幅度最大，I 值由 0~23 之间变化 ;指纹 2 的I 值变化幅度较小，I 值由 0~9 之间变化。对 106 家机构的指纹 1与指纹 2 点取特征变化的I 值做一个相关性检验，两个变量之间的相关分析就是研究两个变量间的线性相关程度，并用合适的指标表示出来的统计方法。按照相关的性质分为正相关与负相关，正相关是指两个变量变化的方向是一致的，负相关指两个变量变动的方向是相反的。按照相关程度，可以分为完全相关，不完全相关与不相关。相关分析中，常用的代表两个变量相关性的指标为皮尔逊相关系数，取值在 -1~1之间，其绝对值越接近 1,说明两个变量相关性越强，越接近于零说明相关性越弱。数据显示两个变量相关系数为0.37,说明指印1和指印2之间I 值具备相关性。
　　
　　3 结 论
　　
　　（1）指纹鉴定人员点取特征的稳定性与现场指印质量存在一定的关联。在高质量指印的鉴定过程中，指纹鉴定人员无论在分析阶段还是比对阶段，呈现出对细节特征选取的一致性与稳定性，说明指纹鉴定人员的稳定性较高，且样本指印未对鉴定人员的认知能力产生影响 ;在低质量指印的鉴定过程中，指纹鉴定人员在分析阶段和比对阶段认知和理解细节特征呈现一定的差异性，数据显示点取特征的稳定性较差。

　　（2）特征变化指数I 值可有效的衡量指纹鉴定人员在指纹鉴定过程中点取特征的稳定性。指纹管理人员可依据机构或鉴定人员在指纹测试或能力验证中I值变化程度，评估其鉴定水平，进而采取相应培训措施，提高指纹鉴定过程中点取特征的稳定性，达到确保指纹鉴定质量的要求。

　　总体而言，指纹鉴定人员在分析阶段和比对阶段选取特征的稳定性是给出正确指纹鉴定意见的重要依据之一。后续研究将对指纹鉴定意见的准确性与可靠性做深入研究，并对显着影响指纹鉴定意见的因素做统计与分析，建立指纹鉴定质量控制体系确保指纹鉴定过程的透明性、稳定性和可靠性。

　　参考文献
　　
　　[1]刘少聪 . 手印学[M]. 北京 :警官教育出版社，1994.
　　[2]罗亚平 . 指纹学教程[M]. 北京 :中国人民公安大学出版社，2010.