指紋顯現及預處理概述

晉美扎巴

【摘 要】指紋是犯罪現場中最常見的痕跡之一，對偵破刑事案件打擊犯罪具有重要作用，具體體現為指導偵查方向、提供案件線索等。本文首先探討兩類常見客體上指紋的顯現方法，進而介紹模式識別技術在指紋領域中的預處理方法。

【關鍵詞】指紋顯現；預處理

中圖分類號： D918.91 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）12-0239-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.112

Fingerprinting and Preprocessing Overview

PUMEI Za-ba

（Railway Police College， Zhengzhou 450000， China）

【Abstract】Fingerprint is the most commonly impression in the crime scene. It plays an important role in the investigation of case. In this paper， we mainly studied the develop methods of fingermark and the subsequently processing method.

【Key words】Development of fingermark；Pretreatment

在犯罪現場中，指紋是最普遍的痕跡物證之一，不僅可以幫助偵查人員探明案件，而且能夠對人身進行個體識別，并且指紋具有容易留下痕跡、容易被發現提取、保存的時間比較長、保存的條件相對簡單和不容易被外界污染等特征。除此之外，通過對現場提取的指紋進行檢驗和分析，還能夠推理出留下指紋的行為人當時的行為特點、行動順序等信息。所以，在大部分刑事案件的偵破進程中，指紋都發揮著極其重要的作用和積極的意義。

1 非滲透性客體上指紋的顯現方法

針對非滲透性客體上的指紋顯現方法較多，其中成熟且常用的方法有粉末顯現法、超級膠顯現法、微粒懸浮液法、煙熏及碘熏法。較成熟但應用范圍不廣的顯現方法主要有高真空金屬鍍膜法、硝酸銀顯現法。

常規粉末有金粉、銀粉、磁性粉末。經過多年的研究，粉末的種類不斷增加，并出現了不少針對特殊客體的專用粉末，粉末的性能及適用范圍都有了極大的改善。TiO2、Dy3+、巰基化殼聚糖修飾CdTe量子點、La2（MoO4）3∶Eu/Fe3O4等多種熒光粉末、熒光磁性粉近年來被發現并取得了良好的實驗效果。超級膠顯現是利用α-氰基丙烯酸乙酯為主要成分的一種黏合劑，根據α-氰基丙烯酸乙酯單體在水或弱堿的作用下形成固體狀白色聚合物的性質，顯現出指紋的紋線。

小微粒懸浮液法主要適用于潮濕環境中的指紋。在我國南方等潮濕地區，由于環境的限制，粉末法會凝聚成團，不利于保存，在現場案件的指紋處理中通常不能取得良好的效果。而小微粒懸浮液將細小粉末通常制成300目以下并加入一些活性成分。利用油脂與小微粒良好的吸附作用，達到顯現手印的目的。

碘熏法不適用于金屬制品上潛在手印的熏顯。利用碘在常溫下易升華的性質和碘氣體分子可以被指紋遺留物質中的油脂吸收的特性，使碘吸附在汗潛手印部位，把無色汗液手印，加染成棕色手印。與此相對照，煙熏法是細小煙末附著于手印紋線上，從而使手印染色而顯現出手印紋線的方法。碘熏和煙熏也可作為其他顯現方法加強對比的處理方法。

真空金屬鍍膜是利用高真空環境下有手印物質的紋線與承痕客體表面吸附度不同，從而使得有無手印成分的部位成膜狀態存在差異，增強反差，顯現手印。真空金屬鍍膜顯現疑難客體上的指紋有時會產生出人意料的結果，因此在使用其他方法沒有效果時可以采用此方法。但此方法由于儀器設備昂貴，操作難度大，因而推廣速度緩慢。

硝酸銀顯現法是利用銀離子與汗液中的氯離子反應并在太陽光照射下析出單質銀使手印紋線顯現的方法。采用此種方法需要在單質析出后及時留存記錄。

1.2 滲透性客體上指紋的顯現方法

針對滲透性客體上的指紋顯現，成熟且常用的試劑有茚三酮、茚二酮、DFO及各種茚三酮的衍生物。此外，物理顯影液方法在國外十分普及，但國內尚未形成一套成熟的方法，在此也做簡單介紹。

茚三酮在化學與生物研究中原本是測定α-氨基酸、蛋白質的高靈敏度試劑。根據其與蛋白質反應的靈敏性，指紋研究人員發現其還是一種優良的指紋顯現試劑。茚三酮溶液顯現法適用于各種滲透性物體上的汗液手印，另外其對血手印也可進行顯現。

DFO可與汗液中的氨基酸發生反應生成紫紅色的化合物，但有時在可見光下由于數量較少，反差較小，不易分辨，但由于其產物的熒光特性很強，在藍綠光的照射下會產生高強度橙紅色熒光，故可利用光致發光的方法在熒光條件下對手印進行觀察、記錄。DFO法適用于深色客體上的汗潛手印以及血手印等。

茚二酮顯現指紋的原理與茚三酮、DFO十分相似，其與氨基酸發生顯色反應會生成紫紅色沉淀，反應產物具有熒光特性，在綠光的激發下會產生橙紅色熒光，且強度很高。中介物質為汗液、唾液、血、鼻黏液、尿、精液、陰道分泌物等液體的手印均可用茚二酮顯現。

1.3 現場指紋的拍照提取方法

針對現場指紋的拍照方法有脫影照相、掠入射、測光等。在實際案件過程中，要依據客體性質，遺留條件等因素綜合考慮選擇最佳的拍照方法。

針對薄塵指紋，由于其具有難發現、易破壞的特點，導致該類型指紋的利用程度不高。對薄塵指紋相對比較理想的方法是采用垂直入射的光源，進行拍照提取。

針對平面玻璃上的指紋，一般在暗室內，采用黑襯底進行拍照。針對磨砂玻璃上的指紋，由于其表面粗糙不平，難度較大，需要通過運用各種光源和改變配光角度尋求合適的拍照效果，常用的是掠入射照明法。對乳白色玻璃上的指紋處理方法與薄塵指紋類似，可采取垂直入射的方法進行拍照提取。

2 指紋圖像預處理

（1）指紋紋線細節特征 乳突紋線常用的細節特征包括9種，在指紋檢驗中稱它們為起點、終點、分歧、結合、小棒、小點、小勾、小眼、小橋。乳突紋線的細節特征點是由單條乳突紋線的端點和多條乳突紋線的相交點構成的。細節特征通過掃描會出現一定的噪聲，使許多細節特征丟失，影響指紋識別的準確性。這時就需要用計算機進行預處理進行加強，以便后期指紋的識別鑒定。

（2）指紋圖像的預處理 每個人指紋都不一樣，沒有兩個一模一樣的指紋，指紋具有唯一的紋理結構，指紋上的細節特征信息通過掃描成數字圖片能夠使計算機進行識別。然而通過掃描得到的指紋圖像有很多的噪聲，例如指紋提取的時候不潔、干、濕、扭曲等原因都產生噪聲。計算機在進行識別之前需要經過一系列處理，例如把它變成一幅清晰的點與線結合的數字圖像，以保證指紋特征提取的正確率，增強數字圖像的可識別性。在預處理階段，指紋圖像一般要經過圖像歸一化、圖像增強、圖像分割、圖像二值化等過程。

（3）圖像歸一化 圖像歸一化是指對指紋圖像進行處理變換等一系列標準的操作，使指紋圖像變換為統一的，固定的標準形式的過程，該標準的指紋圖像稱作歸一化的指紋圖像。指紋圖像的噪聲容易造成灰度的差異， 所以就要對指紋圖像的灰度和對比度進行適當的調整。 歸一化處理是針對于圖像的每一個像素進行的，指紋圖像的脊線和谷線結構特征并不會因此而改變。設I（i，j）為圖像上的像素點，G（i，j）為規格化后的指紋圖像， 圖像為W×H矩陣， 定義M為均值，V為方差，根據下面的公式可得歸一化后的圖像G（i，j）。

（4）圖像增強 運用直方圖均衡化的方法可對指紋圖像進行增強，通過這種方法得到灰度直方圖均勻分布的新圖像，指紋圖像所占的像素灰度間距拉大， 灰度分布區域更加均勻，加大指紋圖像的反差，改善指紋圖像視覺效果，從而達到增強指紋圖像的效果。

（5）圖像分割 圖像分割即把指紋圖像分成若干個具有自己獨特性質的、特定的區域并且提出感興趣目標的技術和過程。簡單的講就是把目標指紋從背景種分離出來，它是由指紋圖像提取到指紋圖像識別鑒定的關鍵步驟。當今現有的主流的指紋圖像分割方法主要有以下4類： 基于特定理論的分割方法、基于閾值的分割方法、基于邊緣的分割方法以及基于區域的分割方法。指紋圖像分割的過程是一個標記指紋過程，即把屬于同一區域的像素進行同一編號。基于指紋特點本文采用的是基于閾值的分割方法。

（6）圖像二值化 指紋圖像二值化就是將指紋圖像上的細節特征（像素點）的灰度值設置為255或0，也就是將整個指紋圖像呈現出只有黑白的細節特征的過程。在數字指紋圖像處理中，二值圖像在指紋識別中占有非常重要的地位，指紋圖像的二值化使圖像中信息和數據量大大減少，從而能狗凸顯出指紋的細節特征，從而能夠更好的比對和鑒定指紋。指紋圖像二值化是指紋細節特征處理與增強的有效手段，指紋二值處理方法很多。越精準越復雜的的算法計算量也越大。以下是常用的兩種方法

方法一：這種方法相比較而言很簡單，先對指紋圖像進行灰度化處理以后，再掃描指紋圖像的每個細節特征的像素值，如果像素值大于或等于90，就將該像素值設為255（白色） ，如果像素值小于90，則將該像素值設為0（黑色）。

方法二：該方法是使用直方圖方法來尋找指紋圖像的二值化閾值，在各類圖像處理軟件中都會有直方圖，如photoshop、matlab等。精確是該方法的最大特點。

3 結論

顯現作為指紋處理的第一步，在具體的案件中，應綜合案件事實、遺留客體的性質、指紋類型及遺留時間的長短等因素選擇最合適的指紋顯現方法。在指紋顯現方法選擇的順序上，也要遵循先無損后有損的原則，能拍照提取則優先拍照，不能拍照的要按照對客體損害程度大小的順序依次進行。拍照后通過計算機對指紋圖像進行預處理，對圖像進行了加強，提高了指紋識別的準確率，對后期的檢驗鑒定具有很高的價值。

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