人像鑒定中的頭皮頭發特征應用

曾錦華，施少培，奚建華，李巖，盧啟萌

（司法部司法鑒定科學技術研究所 上海市司法鑒定專業技術服務平臺，上海200063）

鑒定科學
ResearchPaper

人像鑒定中的頭皮頭發特征應用

曾錦華，施少培，奚建華，李巖，盧啟萌

（司法部司法鑒定科學技術研究所 上海市司法鑒定專業技術服務平臺，上海200063）

目的系統全面地研究人體頭皮頭發特征及其在人像鑒定中的應用。人體頭皮頭發中蘊含豐富的個體身份信息，頭皮頭發特征的個體信息表征價值使之必然成為人像鑒定中人像特征的重要組成部分。方法 對人體頭皮頭發特征進行分類，并闡述各類頭皮頭發特征的具體表征形式。結果 表明了人體頭皮頭發特征的個體信息表征能力及其在人像鑒定應用中的重要性。結論 研究頭皮頭發特征在人像鑒定應用中的價值評估原則以及特征固定方法；通過實際人像鑒定案例分析，研究不同頭皮頭發特征的表現形式和特征價值。

頭皮頭發圖像；人體特征；人像鑒定；生物特征識別

1　人體個體特征及人像鑒定

人體個體特征包含人體生物特征以及人體衣著、配飾等附屬特征，泛指能夠起到區別于群體作用的個體所具有的特質。現有常用的人體生物特征包括DNA信息、指紋特征、虹膜特征、人臉特征、語音特征、筆跡特征、步態特征等，并廣泛的應用于生物識別安全系統應用中。

在司法鑒定領域應用中，人像鑒定指對聲像資料載體中記錄的人體的同一性問題進行科學判斷［1］。人體個體特征在人像鑒定中的應用特征主要表現為人體外貌和輪廓特征、人體動態行為特征、人體特殊標記特征，以及人體的衣著和配飾特征等［2］。

在人像鑒定應用中的人體頭部人像特征研究方面，現有的檢驗方法和技術更多的關注于人體頭部解剖學形態特征、五官形態及配置特征、胡須特征、皺紋特征、顏面動態特征以及顏面特殊標記特征等，對頭皮頭發特征的研究和利用尚不全面。頭皮頭發特征中蘊含豐富的人體生物特征以及頭發長短、發型等人體附屬特征，對人像鑒定具有重要的研究意義和應用價值。

本文系統研究人體頭皮頭發特征類別，研究頭皮頭發特征在人像鑒定中的應用方法，并通過人體頭皮頭發特征在人像鑒定中的典型案例分析，說明頭皮頭發特征在人像鑒定應用中的可行性和重要性。

2　頭皮頭發特征分類

本文研究的人體頭皮頭發特征主要分為頭皮頭發生物特征和附屬特征。生物特征指明特征來源的內在驅動性質，具有長期穩定和不易改變特性。附屬特征是相對于生物特征的概念，指明特征的外在屬性，以及僅具有一定時限參考價值的特性。

2.1頭皮頭發生物特征

2.1.1頭皮輪廓形態特征

頭皮輪廓形態特征取決于個體頭蓋骨輪廓形態因素，主要包含額骨、顳骨、頂骨、枕骨等骨骼部分的輪廓形態特征，其中額骨傾斜程度、枕骨和頂骨的凹凸程度是影響人體頭皮輪廓形態的重要因素。頭皮輪廓形態特征示例如圖1所示。

圖1　頭皮輪廓形態特征示例

2.1.2發流（毛流）特征

人體頭發從下至上可分為毛乳頭、毛囊、毛根和毛干等部分。人體頭發的毛干通常與頭皮成40°50′傾斜角，并且局部毛發的傾斜方向通常具有一致性，形成發流或毛流。人體發流會在人體頭皮形成1個或多個呈旋渦狀排列的發旋。發流發旋通常出現在頭骨后腦勺位置，即頂骨位置［3］。發旋在額骨和枕骨頭皮位置亦有出現。發流特征會受頭發長短因素影響，在長頭發條件下，發流特征反映更明晰。發流特征示例如圖2所示。

圖2　前額位置的發流發旋特征示例

2.1.3頭發曲直特征

人體頭發一般可分為直發、波浪卷曲發、天然卷曲發三種。個體毛發的曲直主要取決于頭發毛囊的形態，比如，由于黃種人的毛囊形狀多為圓筒狀，其生長出來的頭發多是橫切面為圓型的直發；橢圓或卵圓形的毛囊形狀，其長出的頭發可呈波浪狀或卷曲狀等。

2.1.4頭發疏密分布特征

通常，個體頭發的數量大致為10～15萬根左右［4］。頭發的密度則與個體頭發的粗細相關，頭發的疏密分布與頭皮發根位置分布等因素相關［5］。個體頭發由于病變、衰老或遺傳因素等引起的脫發，亦會引起個體頭發疏密分布特征的差異，甚至造成禿發現象。頭發疏密分布特征示例如圖3所示。

圖3　頭發疏密分布特征示例

2.1.5頭皮斑痕特征

頭皮與人體顏面一樣，也會由于生理、病例和損傷等因素而形成頭皮的特殊標記特征，包括疤痕、痣等。頭皮斑痕特征作為頭皮特殊標記的局部細節特征，由于其反映個體特征價值高，在人像特征的符合點和差異點綜合評斷中具有重要的作用。頭皮斑痕特征示例如圖4所示。

圖4　頭皮斑痕特征示例

2.2頭皮頭發附屬特征

2.2.1發型和發際線特征

發型和發際線特征對個體人像感知具有極大影響作用。發型特征與個體喜好、職業、理發技巧等因素有關，具有相對穩定性。發際線指頭皮頭發發根與頭部其他無毛發區域的分界限，具有很好穩定性。發際線特征易受頭發遮擋，在短發類發型中表現明顯，且理發技巧可改變局部發際線的表征。發型和發際線特征示例如圖5所示。圖5中，人像的前額發際線突出造成前額過窄的人像印象。

圖5　發型和發際線特征示例

2.2.2頭發長短特征

正常情況下，人體頭發每日生長大約0.3 mm，即3天 以1 mm的速度生長。雖然個體理發行為發生周期不同，但頭發長短特征具有一定時期內的穩定性和可預測性。

2.2.3頭發顏色特征

頭發顏色與頭發中所含的金屬元素的不同有關，亦可通過染發將頭發染成多種多樣的顏色。個體自然成長的頭發中，由于種族和地區的不同，通常呈現烏黑、金黃、紅褐色等顏色。頭發中因含等量的銅、鐵和黑色素而呈現自然黑發，金黃色頭發中包含鈦元素，紅褐色頭發中含有鉬元素等。

人體頭皮頭發的生物特征和附屬特征分類標準并非完全絕對和相互孤立，具體表現為生物特征影響附屬特征的表征，同時，附屬特征也會影響生物特征的表現。比如頭皮頭發生物特征中的頭發疏密分布特征，可由頭皮毛囊因素決定，也可由理發造型等外在因素影響；同樣，頭皮頭發附屬特征中的發型特征，更多的取決于理發造型因素，不過發型特征亦受個體頭蓋骨輪廓形態特征、發流特征和毛發曲直特征等因素的影響和制約。

3　人像鑒定中頭皮頭發特征應用研究

人像鑒定應用中，越能表征個體特異性的特征，其特征價值越高。從信息論角度理解，即表現為在群體中出現概率越低的特征，其信息量（評估價值）越大。頭皮頭發特征在人像鑒定應用中，頭皮斑痕特征具有較大的個體特異性，但該特征對頭發長短因素、拍攝角度、光源方向和強度等因素較敏感，易受頭發的遮擋。頭發疏密分布特征具有很好的特征應用價值，且對圖像質量要求不高。頭皮輪廓形態特征理論上具有較好的個體特異性，但易受頭發遮擋影響，且對圖像質量要求較高，在短發條件下具有較好的應用價值。發流特征應用中，出現在額骨和枕骨位置的發旋特征，由于其出現概率相對較低，具有較好的特征價值，但與其他局部細節特征類似，該特征對人像圖像質量要求較高，頭發越長，其發流特征越明晰；出現在頂骨位置的發旋特征，由于其出現概率高，其特征價值稍微較低。發型和發際線特征，以及頭發長短特征等，這些特征對人像的感知影響較大，通常情況下，這些特征屬于人像的整體特征分類范疇，對圖像質量要求較低。

總體而言，頭皮頭發中價值較高的特征，其特征反映程度對拍攝角度、光源方向和強度等因素要求較嚴格。在條件可控情況下，需要先對嫌疑人的初始人像的頭皮頭發特征進行固定，包括對發流特征、發型和發際線特征、頭發長短特征、頭發曲直特征等進行采集。在對頭皮輪廓形態特征和頭皮斑痕特征的樣本人像制作過程中，必須選取合適的拍攝角度和拍攝光源，條件允許情況下，可以理短嫌疑人的頭發。實踐中，可以讓嫌疑人保持蹲下姿勢，從俯視角度對嫌疑人的頭皮頭發局部細節特征進行全方位拍攝，拍攝過程中必須保持光源正面投射到需要采集的頭皮頭發位置，理想條件下，可以借助輔助光源或紅外線等特殊光源進行聚焦拍攝。

4　頭皮頭發特征在人像鑒定中的典型應用

本文通過實際案例分析，通過對檢材和樣本人像的頭皮頭發特征的比較檢驗，闡述頭皮頭發特征在人像鑒定中的典型應用。

4.1發型和發際線特征應用

案例中，人像發型和發際線特征比對表如圖6所示。

圖6　人像發型和發際線特征比對表

檢材（JC）為一張路面高清抓拍照片，樣本 1（YB1）和樣本2（YB2）分別為不同時期的同一嫌疑人的樣本人像，其中樣本1（YB1）照片為嫌疑人前期的正面照片，樣本2（YB2）照片與檢材照片拍攝時間間隔僅2天。案件中，存在與檢材時間間隔較短的樣本人像，人像的發型和發際線特征具有較好的穩定性和參考價值。從圖6中的樣本1（YB1）和樣本2（YB2）照片可知，發型和頭發長短因素會影響發際線特征的呈現。樣本人像分析中，發現嫌疑人前額發際線突出并造成前額過窄的人像整體印象。檢材中，由于照片質量條件較差，額頭的皺紋特征并未得到反映，但其發際線突出特征明顯，結合樣本2（YB2）中的發型特征和檢材照片拍攝條件（嫌疑人在路面上騎電動車，存在路面風吹等外在因素對發型的影響）綜合作用的評估，檢材和樣本人像在發型和發際線特征上存在很好符合，特征價值較高。

4.2頭發長短特征應用

案例中，人像頭發長短特征比對表如圖7所示。

圖7　人像頭發長短特征比對表

檢材人像和樣本人像拍攝時間間隔大致為20天，頭發長短特征具有較好的應用和參考價值。從檢材（JC）人像分析發現，檢材人像前額分布有一長一短的兩撮頭發，同樣，該特征在樣本（YB）人像中也有反映，且檢材和樣本人像的頭發總體長短與拍攝時間間隔相符。綜合分析，檢材和樣本人像在頭發長短特征上存在很好符合，特征價值較高。

4.3頭皮斑痕特征和頭發稀密分布特征綜合應用

案例中，頭皮斑痕特征和頭發稀密分布特征綜合比對表如圖8所示。

圖8　頭皮斑痕特征和頭發稀密分布特征綜合比對表

如圖8所示，檢材（JC）人像左耳后側有一處頭發稀密分布特征，在左耳上側可見多處的頭發稀密分布特征。樣本（YB）人像為嫌疑人的短發人像照片，其左耳后側可見一疤痕組織，左耳上側可見多處疤痕組織。從圖8中可見，頭發的遮擋因素對頭皮實際斑痕特征的顯現具有一定的干擾和影響，并且頭皮斑痕特征通常通過頭發的稀密分布特征形式得到反映。

4.4頭皮輪廓形態特征、頭發稀密分布特征和發流特征綜合應用

案例中，人像頭皮輪廓形態特征、頭發稀密分布特征和發流特征綜合比對表如圖9所示。

圖9中，樣本1（YB1）和樣本2（YB2）人像為同一人在不同頭發長短情況下的頭像背面照片。樣本1（YB1）中能夠清晰的反映人像頭皮凹凸三維輪廓形態特征；樣本2（YB2）中，人像頭皮頂部位置有一特異性的頭發稀密分布特征，該特異性特征的形成因素包含該位置的頭皮輪廓形態因素和發流發旋因素共同作用影響。檢材（JC）和樣本拍攝時間間隔近1年，檢材錄像為公交車的監控錄像，人像在畫面中的影像更多的表現俯視角度的人像畫面。檢驗發現，檢材人像的頭部頂部位置有一“三角形”形狀的頭發稀密分布特征，該特征與樣本人像對應特征存在符合，具有極高的特征價值。

圖9　頭皮輪廓形態特征、頭發稀密分布特征和發流特征綜合比對表

5　結論

現有的人像鑒定應用中的人像特征研究方面，對頭皮頭發特征的研究和應用尚不全面。本文系統的研究頭皮頭發特征類別和分類方法，以及頭皮頭發特征在人像鑒定應用中的價值評估原則和特征固定方法，并通過典型的人像鑒定實際應用案例分析，探討頭皮頭發特征在人像鑒定應用中的表現形式，以及頭皮頭發特征應用的可行性和重要性。

實踐中，在頭皮頭發特征的應用方面，必須首先對人像的初始特征進行固定，現有的公安系統中的嫌疑人人像照片的三面照（人像正面照、左側照和右側照）采集系統，并未包含對人像頭皮頭發特征的全面系統的反映。本文研究成果表明了人像頭皮頭發特征在個體身份信息的表征能力，可以增加對嫌疑人頭部背面的頭皮頭發特征的人像特征固定，結合輔助光源拍攝等可控條件，通過四面照（人像正面照、左側照、右側照、背面照）來全面綜合的反映嫌疑人的人像特征。

［1］施少培，楊旭，孫維龍，等.聲像資料鑒定通用規范（SF/Z JD0300001-2010），行業技術規范［Z］.司法部司法鑒定管理局，2010.

［2］施少培，楊旭，孫維龍，等.錄像資料鑒定規范（SF/Z JD030 4001-2010），行業技術規范［Z］.司法部司法鑒定管理局，2010.

［3］谷灝，李彩.湖南大學生頭發的觀察研究［J］.醫學美學美容（中旬刊），2013，（3）：79-80.

［4］朱進波.頭發的秘密［J］.科學FANS，2013，（6）：50-51.

［5］楊勤萍，盛友漁，徐峰.31例成年男性頭發生長特性的初步觀察［J］.中華皮膚科雜志，2007，（2）：74-75.

（本文編輯：卞新偉）

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

中央級科研院所公益研究基金（GY2014G-2）；司法部司法鑒定科學技術研究所科研項目（GY2014Z-3）；上海市司法鑒定專業技術服務平臺資助項目（16DZ2290900）

曾錦華（1985—），男，高級工程師，博士，主要從事模式識別、計算視覺以及聲像資料司法鑒定技術研究工作。E-mail:zengjh@ssfjd.cn。

施少培（1963—），男，高級工程師（正高級），主要從事刑事技術研究工作。E-mail:shisp@ssfjd.cn。

通信作者：奚建華（1960—），男，高級工程師，主要從事刑事技術研究工作。E-mail:xijh@ssfjd.cn。