淺析對嫌疑立體足跡形態特征的提取技術與生物特征辨析

計琰翔　袁銘基

摘 要 隨著我國社會經濟的不斷發展，一些不法分子也趁機犯罪作亂，足跡檢驗技術作為刑事偵查技術的一種重要方法，通過綜合運用足跡檢驗技術對足印痕跡的提取分析，可以判斷出足印痕跡與生物特征的聯系，因此，提高足跡形態特征的提取技術是非常重要的。

關鍵詞 立體足跡 形態特征 提取技術 生物特征

作者簡介：計琰翔，江門市公安局蓬江分局，痕跡檢驗助理工程師，研究方向：痕跡檢驗；袁銘基，東莞市公安局茶山分局，痕跡檢驗助理工程師，研究方向：痕跡檢驗。

中圖分類號：D918 文獻標識碼：A DOI：10.19387/j.cnki.1009-0592.2016.11.422

通過刑事偵查技術人員對多年以來的足跡檢驗工作的實踐總結，以及對足跡檢驗技術的多方面的專題探討，足跡檢驗已逐漸形成一套獨有的應用理論體系。足跡檢驗技術由于足跡所特有的生物特征可以為刑事偵查工作提供有力的線索，因此，足跡檢驗技術在刑事偵查工作中是十分重要的。足跡包括平面足跡和三維立體足跡兩種，本文對立體足跡形態特征提取技術的應用現狀進行介紹，就立體足跡形態特征的提取技術和立體足跡形態特征與生物特征辨析之間的聯系進行簡單分析。

一、 立體足跡形態特征提取技術的應用意義及存在的問題

（一）立體足跡形態特征提取技術的應用意義

立體足跡指的是人在站立或者行走狀態下，遺留在具有可塑性的松軟承受客體上的有明顯凹凸立體感的腳印痕跡，它可以有效反映完整的腳底輪廓、底部以及沿邊的生物形態特征，還可以反映出腳底肌力分布情況 。

立體足跡作為足印痕跡的一種，是偵查人員對遺留在案發現場的足印進行提取綜合運用痕跡檢驗技術進行分析的技術，也是刑事偵查案件中經常使用的一種物證。由于足跡中不同區域的壓痕區域的大小、位置以及方向變化等分布形態特征都是由人體腳型骨骼決定，因此，足印痕跡具有相對的穩定性。足跡痕跡可以表現出犯罪嫌疑人的身份特征。通過足印的形象特征，可以判斷出赤腳、鞋襪等外表特征；通過足跡的步伐特征，可以推測出犯罪嫌疑人的行走規律特征；通過對足跡的分析鑒定，可以對犯罪嫌疑人的身高、體重、年齡等進行推測。

（二）立體足跡形態特征提取技術在應用中存在的問題

在實際的偵查工作中，由于部分偵查人員在現場偵查工作中對立體足跡形態特征提取技術不重視，在進行現場發現并提取立體足跡的過程中不細致，導致提取的足跡模糊或者是不全面，在后期的檢驗分析過程中由于提取到的足跡形態不完整或者模糊，致使工作人員無法準確的對足跡生物特征進行判斷。

近年來，隨著科學技術的飛速發展，我國已經研制出了具有高科技含量的提取立體足跡形態特征的儀器設備，但是在實際的工作過程中，我國絕大多數公安機關的刑事偵查人員在進行立體足跡形態特征提取時仍然是采用傳統的拍照或者石膏制模等，由于這些傳統方法在操作過程中都具有一定的局限性，對于工作人員又要求具有一定的操作技術，一旦出現技術失誤，足跡形態特征的提取就會失敗或者遭到破壞。

二、立體足跡形態特征的提取技術

心與腳跟質心之間的夾角度數，將夾角度數等作為立體足跡的全局特征，以便于更好的反映出立體足跡所代表的人體足部骨骼分布的形狀。

在實際生活中，不同的人各腳趾區域所對應的面積其實差距并不大，因此在辨識人體生物特征時區分能力并不強，對實際情況并沒有意義。本文采取的立體足跡局部特征是根據人體五趾之間的位置關系所構成的多邊形圖案，用線段將計算出來五趾區域的質心依次連接構成封閉的多邊形圖案，我們通常將之稱為質心多邊形，它可以表示人體五趾之間的位置搭配關系 。

質心多邊形的形狀是由人體腳底面各趾之間的關系以及其周圍的韌帶、皮膚和肌肉等因素決定的，對于任何人來說，由于先天性因素以及后天性因素的影響，人體腳底五趾間的骨骼在某一個時間內具有立體足跡形態特征的提取包括兩個方面，一方面是獲取足跡圖像，另一方面是立體足跡全局特征的提取與分析。

（一）獲取足跡圖像

在進行足跡深度圖像區域分割和與處理的基礎上，在VC++編程環境中，為了運用計算機對足跡進行識別和分析深度圖像，首先通過人機交換的方法得到確定的足跡結構示意圖，分別標出五趾以及腳后跟，并對腳跟區域和五趾區域進行數值設置，以便于后期分析處理。

（二）立體足跡全局特征的提取與分析

為了找到一個可以判斷足跡一致性的標準以及定義一個標準規范的足跡識別處理過程，在對立體足跡全局特征進行預處理過程中，將提取到的足跡生物特征定量的描述出來 。依據以往的建模經驗，腳跟的位置以及五趾的相對位置對足跡自身所具有的特征在足跡識別生物特征的過程中具有十分重要的意義。

本文針對已經分出來的各個腳趾以及腳跟區域，計算出區域質心。區域質心是根據屬于該區域所有的點計算出來的，設A為區域面積，M、S、Z、H、X、G分別表示食指、中拇指、環趾、小趾以及腳跟區域質心。

由計算結果可知，立體足跡的提取問題可以看成一個特定的而為區域的問題，并通過該二維區域提取出立體足跡的一維特征，這對生物特征的識別是十分有利的。我們將質心坐標分別設為（xiyi）其中（i=1，2，3，4，5，6），根據公式d=，可以分別計算出五趾質心與腳跟質心之間的距離，并根據余弦定理cosA=計算出五趾質其獨立的穩定性，并且由于影響因素地不同具有其特定性 。在現階段的絕大多數試驗樣本中，質心多邊形形狀是不同的，從側面反映了對于性別相同且身高、體重以及年齡都基本相同的人來說，其質心多邊形具有一定程度的區別，由于質心多邊形的特定性比較好，因此通常被作為立體足跡的同一認定的依據之一。

三、 立體足跡形態特征與生物特征辨析

立體足跡作為人體特征的一種重要荷載方式，其足跡形態的排列形狀不僅僅與人體腳底五趾之間的骨骼排列順序有關，還與人體的性別、年齡、體重以及身高等具有一定的聯系 。通過日常實驗分析我們可以得知，立體足跡的形狀與人體的足部之間的骨骼分布情況以及人體腳趾之間肌肉的分布情況緊密相關，因此，通過對人體立體足跡進行生物特征的提取，我們不僅僅可以通過立體足跡之間形態特征之間的比對實現身份鑒別，還可以通過對立體足跡形態特征的分析，推斷出人體的身高、形態特征、性別等生物特征。

身高、體重、年齡是人體生理的三大指標。由于每個人的身高是不同的，因此行走運動時的特點也是不同的，反映在立體足跡上也就是所留下的生物特點也不同，在實際的生活中，身高越高、體重越重的人遺留下來的立體足跡長度也越長，對人體遺留下的立體足跡進行鑒定分析，其形態特征中蘊含著豐富的行走人的個體信息。

四、立體足跡形態特征提取技術的思考

（一）提高足跡勘察的現場提取質量

對犯罪現場進行偵查是刑事偵查工作的第一道工序，在犯罪現場對犯罪分子遺留下來的足跡痕跡進行提取是運用體力足跡檢驗技術開展刑事偵查工作的第一步。因此，偵查人員在進行刑事偵查工作時，要從案發現場的中心區域逐漸向外圍區域進行擴散，從案發現場遺留下來的雜亂足跡中提取到能證明犯罪嫌疑人犯罪事實的足跡 。在實際的偵查工作中，案發現場的足跡一般都是凌亂不堪的，偵查人員在進行足跡發現、提取的工作時，應當結合足跡遺留的新舊程度、遺留的位置和犯罪現場的其他物證進行綜合分析，提取到與犯罪事實相關的立體足跡，為刑事案件的偵查提供有力的證據。

（二）認真做好立體足跡的檢驗鑒定工作

在案發現場提取到的立體足跡只有通過檢驗鑒定，并且經過有關部門的認定，才能成為刑事案件訴訟的證據，因此，對采集到的立體足跡進行生物形態特征提取是發揮立體足跡在刑事案件偵查工作中作用的重要環節。

首先，為了更好地對立體足跡進行生物特征提取，需要不斷提高相關工作人員的素質，工作人員需要不斷加強自身的學習意識，更好地掌握立體足跡生物特征的提取技術，并做到活學活用。在實際的工作中，不斷積累經驗，提高自身的工作能力和水平。其次，偵查人員在進行立體足跡的提取、分析工作時，要嚴格遵守相關的法律法規和工作原則。在進行立體足跡生物特征提取的實際操作時，要堅持實事求是的原則，通過對各方面原因的綜合分析，透過表象發現其本質，對生物特征作出正確的判斷。最后也是最重要的，要保證立體足跡生物提取的準確性，立體足跡生物特征提取技術具有一定的難度，因此，偵查人員在進行實際的操作時，要認真分析立體足跡所代表的生物特征，分析立體足跡的形成條件，做好實驗樣本的比對，合理運用立體足跡生物特征提取技術，綜合分析后得出適當的科學意見。

（三）強化足跡檢驗的綜合運用

經過人類的偵查實踐表明，足跡痕跡作為案發現場常見的且不易被破壞的犯罪痕跡之一，假若能夠從多方面、多角度的對足跡痕跡進行檢驗，不僅可以更好更快的為刑事偵查提供有利的證據，還可以擴大痕跡檢驗的利用范圍 。立體足跡生物特征提取技術作為足跡痕跡檢驗的有效方法之一，在進行立體足跡生物特征提取技術時，要充分考慮各方面的因素，分析立體足跡的形成條件，充分利用立體足跡形成的現場條件，綜合運用立體足跡的生物特征提取技術，分析犯罪足跡形成時犯罪嫌疑人所穿的鞋子種類、質地，犯罪嫌疑人的身高、體重以及性別等特征，并通過對立體足跡與其他痕跡之間的相關聯系，掌握犯罪嫌疑人的足跡特征，為案件偵查提供證據。

五、結語

足跡與指紋痕跡、工具痕跡以及其他痕跡相比較，足印痕跡出現在犯罪現場的頻率較高而且不容易被消除，因此，足跡痕跡在刑事偵查中的作用是非常重要的。隨著科學技術的飛速發展，研究人員也應當將高新技術成果應用到立體足跡形態特征的提取技術中，為立體足跡的檢驗分析提供更為科學的方法，更好的為公安機關刑事案件偵查提供線索和證據，為早日破案提供有力的技術支持。

注釋：

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王衛東.立體足跡重壓面分割與形態特征描述.中國人民解放軍信息工程大學.2005.

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時光.立體足跡提取檢驗系統在足跡檢驗中的應用.凈月學刊.2015（6）.52-55.

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