利用指纹自动识别系统对比中的图像拼接虚假特征形成建议

利用指纹自动识别系统对比中的图像拼接虚假特征形成建议

赵亮，马宁，尼加提•依克拉木，黎蕾，戴虹宇

新疆维吾尔自治区科技人才开发中心    新疆乌鲁木齐市      830011

摘要：指纹是指手指头表面皮肤上有规律的花纹结构，有环形、螺形、弧形、波形、箕形、直线形等多种形状的花纹，因为个人的指纹不同，所以在刑事案件中，可以将指纹作为罪证之一。不可忽视的是，在指纹自动识别系统对比分析中，指纹图像拼接存在误差，这种误差会滋生虚假特征。本文将举例分析指纹自动识别系统对比中的图像拼接虚假特征形成规律，并提出相关建议。

关键词：指纹自动识别系统；对比；图像拼接；虚假特征；形成规律

在刑事案件处理工作中，指纹颇为常用。工作人员会提取嫌疑人按下的指纹印记进行鉴定分析，因为人的指纹具有唯一性，所以会将指纹鉴定作为鉴别身份的方法，尤其是在警务调查工作中。标准的指纹分类系统是英国科学家高尔顿和爱德华·亨利爵士发明的，这套系统于1901年被苏格兰场正式启用，迅速成为刑事鉴定记录的基础。联邦调查局指纹数据库保存了9000多万人的指纹。由犯罪现场取回的指纹可与档案中所存的指纹进行比较分析，以此识别犯罪嫌疑人。在当代指纹鉴定工作中，指纹自动识别系统广为应用，该系统为指纹采集工作提供了极大的便利，却也不难发现指纹对比存在弊端。如果指纹采集不规范，指纹自动识别系统应用操作有误，就会造成图像拼接误差。对此，要正确分析指纹自动识别系统对比中的图像拼接虚假特征形成规律，充分发挥指纹自动识别设备的功能，不断积累经验。

一、指纹自动识别系统对比中的图像拼接虚假特征形成规律

某单位对近几年所拼接的指纹图像进行了收集，整理了指纹自动识别系统拼接的10500份指纹样本，其中，有3412份指纹样本存在拼接误差，所占概率为32.5%。工作人员运用指纹自动识别系统对1512份现场指纹进行了扫描，分析了案件侦破工作中曾经参考过的483枚指纹，在这483枚指纹中，有172枚指纹存在误差，所占比是35.6%。本单位指纹鉴别专家仔细审查了指纹采集图像，用绿色表示高质量区，用橙色表示中质量区，用红色来表示低质量区。同时，和清晰的指纹样本进行对比，对指纹的特征点进行标识，做好相关编号工作。某单位重叠对比了指纹点取结果扫描照片和专家点取结果的照片，对正确点的位置进行了确认，同时，准确标出了背景中的错误点位置，对该位置进行编号，获取了完整的背景图像。最终，管理人员将本单位指纹鉴定人员获取的指纹特征点点取数量、位置编号、正确点与错误点的数量统一编录到EXCEL统计表中。

因为指纹图像的拼接较为流畅，虚假特征具有隐蔽性，所以会在很大程度上导致指纹鉴定工作人员难以准确识别指纹拼接图像误差引起的虚假特征。在案件侦破工作中，提取指纹的方法不尽相同，某单位在指纹自动识别系统图像拼接虚假特征分析工作中，选用了一份现场磁粉刷显后胶带粘取指纹样本和一份拍照提取指纹样本，图一是现场磁粉刷显后胶带粘取指纹样本，图二是拍照提取指纹样本：

图一 现场磁粉刷显后胶带粘取指纹样本

图二 拍照提取指纹样本

在以上两幅图中，具有虚假特征的指纹图像为活体采集指纹，没有标注“虚假特征”字样的指纹图像为现场提取的指纹。在图一中，工作人员为了侦破盗窃案，从现场窗台上提取了指纹样本，活体指纹比现场提取的指纹图像多了一个分歧特征。系统对比分析后，得出两份指纹为同一犯罪嫌疑人的指纹。在图二中，活体采集指纹图像比现场拍照提取的指纹多了一个小棒特征，同时，又少了一个小眼特征。

在指纹对比分析工作中，指纹鉴定工作人员得出指纹拼接图像虚假特征产生原因来自指纹采集和图像拼接，在指纹提取和采集工作中，必然会使用光学采集成像技术，在指纹图像拼接过程中，会紧密结合其特征，指纹图像拼接特征相对应的关系由指纹提取质量与图像畸变程度决定。在活体指纹采集工作中，手指的三面滚动方向会发生变化，这样就很容易导致指纹图像出现畸变，引发误差和虚假特征。在指尖和手指的两侧部位，更容易出现指纹图像拼接虚假特征，一般情况下，会有一到两个虚假特征。在指纹提取过程中，伴随着明显的提拉、滑动与挤压，在对比分析中，出现的虚假特征经常会表现为有更多纹线。指纹图像拼接误差引发的虚假特征会导致特征点不清晰，图像看起来发虚。在初步完成指纹采集工作后，指纹拼接图像会根据相关特征来建立对比关系，也会将图像融合，以满足无缝拼接的基准，工作人员会运用加权平均的融合法做好图像的平滑过渡处理作业，这样就会使图像的特征点不是非常明显，引发虚假特征。

研究结果表明，运用指纹活体采集仪开展指纹采集工作过程中所出现的虚假特征主要表现为存在多出的纹线和特征。其主要原因是采集仪表面选用了硅胶模材质，这种材质较为光滑，同时具有油性与延展性，会使指纹在采集工作中出现少量的滑动与重叠，进而致使光学成像采集期间出现了图像拼接误差。

二、相关建议

对于指纹鉴别工作来说，稳定性特指工作人员对同一枚指纹在不同时间段所点取的特征变化程度。一般来讲，指纹如果没有被破坏，稳定性基本良好。在经过多次接触后，稳定性就有所变化。处理好指纹自动识别系统对比中的图像拼接虚假特征，理应把握好四项要点：第一，在对比分析指纹的同一特征点与差异性特征点的过程中，工作人员首先要综合分析、对比、全面考察指纹的相同点与差异性，如果同一特征点符合指纹鉴定工作标准要求，就要进一步判断这些特征点是否稳定、清晰、可靠、明显，识别系统提取结果是否完整和正确。第二，从对应形态、数量和分布位置等角度来分析虚假特征，对虚假特征进行总结，不能将所有虚假特征作为指纹对比结论。第三，正确使用指纹自动识别系统设备，规范操作，按照相关程序完成指纹的提取采集、编辑、识别和对比分析工作，控制好指纹采集工作的用力，确保滚动力的均匀性，避免采集过程中出现移位和扭动问题

[2]。第四，尽最大努力避免出现指纹检索遗漏和对比误差，扩大检索对比范围，努力确保指纹鉴别的稳定性。

结束语：

综上所述，在指纹对比分析工作中，普遍会出现指纹拼接图像虚假特征，对此，要进行全面分析，总结出虚假特征，发挥指纹自动识别系统设备功能，确保指纹采集和分析结果的准确性。

参考文献：

[1]刘世权，罗亚平，蔡思伟等.指纹鉴定能力测试的鉴定结果准确性问题研究[J].中国人民公安大学学报（自然科学版）,2022,24(07):27-31.

[2]胡社教,江萍,陈宗海.基于序列图像的全景图像拼接[J].合肥工业大学学报(自然学版),2018,26(4):525-528.

基金项目：

新疆维吾尔自治区科技支疆项目“基于活体指纹检测技术的新型智能安防设备集成与应用示范”(2021E02042)