指纹显现及预处理概述

晋美扎巴

【摘 要】指纹是犯罪现场中最常见的痕迹之一，对侦破刑事案件打击犯罪具有重要作用，具体体现为指导侦查方向、提供案件线索等。本文首先探讨两类常见客体上指纹的显现方法，进而介绍模式识别技术在指纹领域中的预处理方法。

【关键词】指纹显现；预处理

中图分类号： D918.91 文献标识码： A 文章编号： 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

在犯罪現场中，指纹是最普遍的痕迹物证之一，不仅可以帮助侦查人员探明案件，而且能够对人身进行个体识别，并且指纹具有容易留下痕迹、容易被发现提取、保存的时间比较长、保存的条件相对简单和不容易被外界污染等特征。除此之外，通过对现场提取的指纹进行检验和分析，还能够推理出留下指纹的行为人当时的行为特点、行动顺序等信息。所以，在大部分刑事案件的侦破进程中，指纹都发挥着极其重要的作用和积极的意义。

1 非渗透性客体上指纹的显现方法

针对非渗透性客体上的指纹显现方法较多，其中成熟且常用的方法有粉末显现法、超级胶显现法、微粒悬浮液法、烟熏及碘熏法。较成熟但应用范围不广的显现方法主要有高真空金属镀膜法、硝酸银显现法。

常规粉末有金粉、银粉、磁性粉末。经过多年的研究，粉末的种类不断增加，并出现了不少针对特殊客体的专用粉末，粉末的性能及适用范围都有了极大的改善。TiO2、Dy3+、巯基化壳聚糖修饰CdTe量子点、La2（MoO4）3∶Eu/Fe3O4等多种荧光粉末、荧光磁性粉近年来被发现并取得了良好的实验效果。超级胶显现是利用α-氰基丙烯酸乙酯为主要成分的一种黏合剂，根据α-氰基丙烯酸乙酯单体在水或弱碱的作用下形成固体状白色聚合物的性质，显现出指纹的纹线。

小微粒悬浮液法主要适用于潮湿环境中的指纹。在我国南方等潮湿地区，由于环境的限制，粉末法会凝聚成团，不利于保存，在现场案件的指纹处理中通常不能取得良好的效果。而小微粒悬浮液将细小粉末通常制成300目以下并加入一些活性成分。利用油脂与小微粒良好的吸附作用，达到显现手印的目的。

碘熏法不适用于金属制品上潜在手印的熏显。利用碘在常温下易升华的性质和碘气体分子可以被指纹遗留物质中的油脂吸收的特性，使碘吸附在汗潜手印部位，把无色汗液手印，加染成棕色手印。与此相对照，烟熏法是细小烟末附着于手印纹线上，从而使手印染色而显现出手印纹线的方法。碘熏和烟熏也可作为其他显现方法加强对比的处理方法。

真空金属镀膜是利用高真空环境下有手印物质的纹线与承痕客体表面吸附度不同，从而使得有无手印成分的部位成膜状态存在差异，增强反差，显现手印。真空金属镀膜显现疑难客体上的指纹有时会产生出人意料的结果，因此在使用其他方法没有效果时可以采用此方法。但此方法由于仪器设备昂贵，操作难度大，因而推广速度缓慢。

硝酸银显现法是利用银离子与汗液中的氯离子反应并在太阳光照射下析出单质银使手印纹线显现的方法。采用此种方法需要在单质析出后及时留存记录。

1.2 渗透性客体上指纹的显现方法

针对渗透性客体上的指纹显现，成熟且常用的试剂有茚三酮、茚二酮、DFO及各种茚三酮的衍生物。此外，物理显影液方法在国外十分普及，但国内尚未形成一套成熟的方法，在此也做简单介绍。

茚三酮在化学与生物研究中原本是测定α-氨基酸、蛋白质的高灵敏度试剂。根据其与蛋白质反应的灵敏性，指纹研究人员发现其还是一种优良的指纹显现试剂。茚三酮溶液显现法适用于各种渗透性物体上的汗液手印，另外其对血手印也可进行显现。

DFO可与汗液中的氨基酸发生反应生成紫红色的化合物，但有时在可见光下由于数量较少，反差较小，不易分辨，但由于其产物的荧光特性很强，在蓝绿光的照射下会产生高强度橙红色荧光，故可利用光致发光的方法在荧光条件下对手印进行观察、记录。DFO法适用于深色客体上的汗潜手印以及血手印等。

茚二酮显现指纹的原理与茚三酮、DFO十分相似，其与氨基酸发生显色反应会生成紫红色沉淀，反应产物具有荧光特性，在绿光的激发下会产生橙红色荧光，且强度很高。中介物质为汗液、唾液、血、鼻黏液、尿、精液、阴道分泌物等液体的手印均可用茚二酮显现。

1.3 现场指纹的拍照提取方法

针对现场指纹的拍照方法有脱影照相、掠入射、测光等。在实际案件过程中，要依据客体性质，遗留条件等因素综合考虑选择最佳的拍照方法。

针对薄尘指纹，由于其具有难发现、易破坏的特点，导致该类型指纹的利用程度不高。对薄尘指纹相对比较理想的方法是采用垂直入射的光源，进行拍照提取。

针对平面玻璃上的指纹，一般在暗室内，采用黑衬底进行拍照。针对磨砂玻璃上的指纹，由于其表面粗糙不平，难度较大，需要通过运用各种光源和改变配光角度寻求合适的拍照效果，常用的是掠入射照明法。对乳白色玻璃上的指纹处理方法与薄尘指纹类似，可采取垂直入射的方法进行拍照提取。

2 指纹图像预处理

（1）指纹纹线细节特征 乳突纹线常用的细节特征包括9种，在指纹检验中称它们为起点、终点、分歧、结合、小棒、小点、小勾、小眼、小桥。乳突纹线的细节特征点是由单条乳突纹线的端点和多条乳突纹线的相交点构成的。细节特征通过扫描会出现一定的噪声，使许多细节特征丢失，影响指纹识别的准确性。这时就需要用计算机进行预处理进行加强，以便后期指纹的识别鉴定。

（2）指纹图像的预处理 每个人指纹都不一样，没有两个一模一样的指纹，指纹具有唯一的纹理结构，指纹上的细节特征信息通过扫描成数字图片能够使计算机进行识别。然而通过扫描得到的指纹图像有很多的噪声，例如指纹提取的时候不洁、干、湿、扭曲等原因都产生噪声。计算机在进行识别之前需要经过一系列处理，例如把它变成一幅清晰的点与线结合的数字图像，以保证指纹特征提取的正确率，增强数字图像的可识别性。在预处理阶段，指纹图像一般要经过图像归一化、图像增强、图像分割、图像二值化等过程。

（3）图像归一化 图像归一化是指对指纹图像进行处理变换等一系列标准的操作，使指纹图像变换为统一的，固定的标准形式的过程，该标准的指纹图像称作归一化的指纹图像。指纹图像的噪声容易造成灰度的差异， 所以就要对指纹图像的灰度和对比度进行适当的调整。 归一化处理是针对于图像的每一个像素进行的，指纹图像的脊线和谷线结构特征并不会因此而改变。设I（i，j）为图像上的像素点，G（i，j）为规格化后的指纹图像， 图像为W×H矩阵， 定义M为均值，V为方差，根据下面的公式可得归一化后的图像G（i，j）。

（4）图像增强 运用直方图均衡化的方法可对指纹图像进行增强，通过这种方法得到灰度直方图均匀分布的新图像，指纹图像所占的像素灰度间距拉大， 灰度分布区域更加均匀，加大指纹图像的反差，改善指纹图像视觉效果，从而达到增强指纹图像的效果。

（5）图像分割 图像分割即把指纹图像分成若干个具有自己独特性质的、特定的区域并且提出感兴趣目标的技术和过程。简单的讲就是把目标指纹从背景种分离出来，它是由指纹图像提取到指纹图像识别鉴定的关键步骤。当今现有的主流的指纹图像分割方法主要有以下4类： 基于特定理论的分割方法、基于阈值的分割方法、基于边缘的分割方法以及基于区域的分割方法。指纹图像分割的过程是一个标记指纹过程，即把属于同一区域的像素进行同一编号。基于指纹特点本文采用的是基于阈值的分割方法。

（6）圖像二值化 指纹图像二值化就是将指纹图像上的细节特征（像素点）的灰度值设置为255或0，也就是将整个指纹图像呈现出只有黑白的细节特征的过程。在数字指纹图像处理中，二值图像在指纹识别中占有非常重要的地位，指纹图像的二值化使图像中信息和数据量大大减少，从而能狗凸显出指纹的细节特征，从而能够更好的比对和鉴定指纹。指纹图像二值化是指纹细节特征处理与增强的有效手段，指纹二值处理方法很多。越精准越复杂的的算法计算量也越大。以下是常用的两种方法

方法一：这种方法相比较而言很简单，先对指纹图像进行灰度化处理以后，再扫描指纹图像的每个细节特征的像素值，如果像素值大于或等于90，就将该像素值设为255（白色） ，如果像素值小于90，则将该像素值设为0（黑色）。

方法二：该方法是使用直方图方法来寻找指纹图像的二值化阈值，在各类图像处理软件中都会有直方图，如photoshop、matlab等。精确是该方法的最大特点。

3 结论

显现作为指纹处理的第一步，在具体的案件中，应综合案件事实、遗留客体的性质、指纹类型及遗留时间的长短等因素选择最合适的指纹显现方法。在指纹显现方法选择的顺序上，也要遵循先无损后有损的原则，能拍照提取则优先拍照，不能拍照的要按照对客体损害程度大小的顺序依次进行。拍照后通过计算机对指纹图像进行预处理，对图像进行了加强，提高了指纹识别的准确率，对后期的检验鉴定具有很高的价值。

【参考文献】

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