浅析对嫌疑立体足迹形态特征的提取技术与生物特征辨析

计琰翔　袁铭基

摘 要 随着我国社会经济的不断发展，一些不法分子也趁机犯罪作乱，足迹检验技术作为刑事侦查技术的一种重要方法，通过综合运用足迹检验技术对足印痕迹的提取分析，可以判断出足印痕迹与生物特征的联系，因此，提高足迹形态特征的提取技术是非常重要的。

关键词 立体足迹 形态特征 提取技术 生物特征

作者简介：计琰翔，江门市公安局蓬江分局，痕迹检验助理工程师，研究方向：痕迹检验；袁铭基，东莞市公安局茶山分局，痕迹检验助理工程师，研究方向：痕迹检验。

中图分类号：D918 文献标识码：A DOI：10.19387/j.cnki.1009-0592.2016.11.422

通过刑事侦查技术人员对多年以来的足迹检验工作的实践总结，以及对足迹检验技术的多方面的专题探讨，足迹检验已逐渐形成一套独有的应用理论体系。足迹检验技术由于足迹所特有的生物特征可以为刑事侦查工作提供有力的线索，因此，足迹检验技术在刑事侦查工作中是十分重要的。足迹包括平面足迹和三维立体足迹两种，本文对立体足迹形态特征提取技术的应用现状进行介绍，就立体足迹形态特征的提取技术和立体足迹形态特征与生物特征辨析之间的联系进行简单分析。

一、 立体足迹形态特征提取技术的应用意义及存在的问题

（一）立体足迹形态特征提取技术的应用意义

立体足迹指的是人在站立或者行走状态下，遗留在具有可塑性的松软承受客体上的有明显凹凸立体感的脚印痕迹，它可以有效反映完整的脚底轮廓、底部以及沿边的生物形态特征，还可以反映出脚底肌力分布情况 。

立体足迹作为足印痕迹的一种，是侦查人员对遗留在案发现场的足印进行提取综合运用痕迹检验技术进行分析的技术，也是刑事侦查案件中经常使用的一种物证。由于足迹中不同区域的压痕区域的大小、位置以及方向变化等分布形态特征都是由人体脚型骨骼决定，因此，足印痕迹具有相对的稳定性。足迹痕迹可以表现出犯罪嫌疑人的身份特征。通过足印的形象特征，可以判断出赤脚、鞋袜等外表特征；通过足迹的步伐特征，可以推测出犯罪嫌疑人的行走规律特征；通过对足迹的分析鉴定，可以对犯罪嫌疑人的身高、体重、年龄等进行推测。

（二）立体足迹形态特征提取技术在应用中存在的问题

在实际的侦查工作中，由于部分侦查人员在现场侦查工作中对立体足迹形态特征提取技术不重视，在进行现场发现并提取立体足迹的过程中不细致，导致提取的足迹模糊或者是不全面，在后期的检验分析过程中由于提取到的足迹形态不完整或者模糊，致使工作人员无法准确的对足迹生物特征进行判断。

近年来，随着科学技术的飞速发展，我国已经研制出了具有高科技含量的提取立体足迹形态特征的仪器设备，但是在实际的工作过程中，我国绝大多数公安机关的刑事侦查人员在进行立体足迹形态特征提取时仍然是采用传统的拍照或者石膏制模等，由于这些传统方法在操作过程中都具有一定的局限性，对于工作人员又要求具有一定的操作技术，一旦出现技术失误，足迹形态特征的提取就会失败或者遭到破坏。

二、立体足迹形态特征的提取技术

心与脚跟质心之间的夹角度数，将夹角度数等作为立体足迹的全局特征，以便于更好的反映出立体足迹所代表的人体足部骨骼分布的形状。

在实际生活中，不同的人各脚趾区域所对应的面积其实差距并不大，因此在辨识人体生物特征时区分能力并不强，对实际情况并没有意义。本文采取的立体足迹局部特征是根据人体五趾之间的位置关系所构成的多边形图案，用线段将计算出来五趾区域的质心依次连接构成封闭的多边形图案，我们通常将之称为质心多边形，它可以表示人体五趾之间的位置搭配关系 。

质心多边形的形状是由人体脚底面各趾之间的关系以及其周围的韧带、皮肤和肌肉等因素决定的，对于任何人来说，由于先天性因素以及后天性因素的影响，人体脚底五趾间的骨骼在某一个时间内具有立体足迹形态特征的提取包括两个方面，一方面是获取足迹图像，另一方面是立体足迹全局特征的提取与分析。

（一）获取足迹图像

在进行足迹深度图像区域分割和与处理的基础上，在VC++编程环境中，为了运用计算机对足迹进行识别和分析深度图像，首先通过人机交换的方法得到确定的足迹结构示意图，分别标出五趾以及脚后跟，并对脚跟区域和五趾区域进行数值设置，以便于后期分析处理。

（二）立体足迹全局特征的提取与分析

为了找到一个可以判断足迹一致性的标准以及定义一个标准规范的足迹识别处理过程，在对立体足迹全局特征进行预处理过程中，将提取到的足迹生物特征定量的描述出来 。依据以往的建模经验，脚跟的位置以及五趾的相对位置对足迹自身所具有的特征在足迹识别生物特征的过程中具有十分重要的意义。

本文针对已经分出来的各个脚趾以及脚跟区域，计算出区域质心。区域质心是根据属于该区域所有的点计算出来的，设A为区域面积，M、S、Z、H、X、G分别表示食指、中拇指、环趾、小趾以及脚跟区域质心。

由计算结果可知，立体足迹的提取问题可以看成一个特定的而为区域的问题，并通过该二维区域提取出立体足迹的一维特征，这对生物特征的识别是十分有利的。我们将质心坐标分别设为（xiyi）其中（i=1，2，3，4，5，6），根据公式d=，可以分别计算出五趾质心与脚跟质心之间的距离，并根据余弦定理cosA=计算出五趾质其独立的稳定性，并且由于影响因素地不同具有其特定性 。在现阶段的绝大多数试验样本中，质心多边形形状是不同的，从侧面反映了对于性别相同且身高、体重以及年龄都基本相同的人来说，其质心多边形具有一定程度的区别，由于质心多边形的特定性比较好，因此通常被作为立体足迹的同一认定的依据之一。

三、 立体足迹形态特征与生物特征辨析

立体足迹作为人体特征的一种重要荷载方式，其足迹形态的排列形状不仅仅与人体脚底五趾之间的骨骼排列顺序有关，还与人体的性别、年龄、体重以及身高等具有一定的联系 。通过日常实验分析我们可以得知，立体足迹的形状与人体的足部之间的骨骼分布情况以及人体脚趾之间肌肉的分布情况紧密相关，因此，通过对人体立体足迹进行生物特征的提取，我们不仅仅可以通过立体足迹之间形态特征之间的比对实现身份鉴别，还可以通过对立体足迹形态特征的分析，推断出人体的身高、形态特征、性别等生物特征。

身高、体重、年龄是人体生理的三大指标。由于每个人的身高是不同的，因此行走运动时的特点也是不同的，反映在立体足迹上也就是所留下的生物特点也不同，在实际的生活中，身高越高、体重越重的人遗留下来的立体足迹长度也越长，对人体遗留下的立体足迹进行鉴定分析，其形态特征中蕴含着丰富的行走人的个体信息。

四、立体足迹形态特征提取技术的思考

（一）提高足迹勘察的现场提取质量

对犯罪现场进行侦查是刑事侦查工作的第一道工序，在犯罪现场对犯罪分子遗留下来的足迹痕迹进行提取是运用体力足迹检验技术开展刑事侦查工作的第一步。因此，侦查人员在进行刑事侦查工作时，要从案发现场的中心区域逐渐向外围区域进行扩散，从案发现场遗留下来的杂乱足迹中提取到能证明犯罪嫌疑人犯罪事实的足迹 。在实际的侦查工作中，案发现场的足迹一般都是凌乱不堪的，侦查人员在进行足迹发现、提取的工作时，应当结合足迹遗留的新旧程度、遗留的位置和犯罪现场的其他物证进行综合分析，提取到与犯罪事实相关的立体足迹，为刑事案件的侦查提供有力的证据。

（二）认真做好立体足迹的检验鉴定工作

在案发现场提取到的立体足迹只有通过检验鉴定，并且经过有关部门的认定，才能成为刑事案件诉讼的证据，因此，对采集到的立体足迹进行生物形态特征提取是发挥立体足迹在刑事案件侦查工作中作用的重要环节。

首先，为了更好地对立体足迹进行生物特征提取，需要不断提高相关工作人员的素质，工作人员需要不断加强自身的学习意识，更好地掌握立体足迹生物特征的提取技术，并做到活学活用。在实际的工作中，不断积累经验，提高自身的工作能力和水平。其次，侦查人员在进行立体足迹的提取、分析工作时，要严格遵守相关的法律法规和工作原则。在进行立体足迹生物特征提取的实际操作时，要坚持实事求是的原则，通过对各方面原因的综合分析，透过表象发现其本质，对生物特征作出正确的判断。最后也是最重要的，要保证立体足迹生物提取的准确性，立体足迹生物特征提取技术具有一定的难度，因此，侦查人员在进行实际的操作时，要认真分析立体足迹所代表的生物特征，分析立体足迹的形成条件，做好实验样本的比对，合理运用立体足迹生物特征提取技术，综合分析后得出适当的科学意见。

（三）强化足迹检验的综合运用

经过人类的侦查实践表明，足迹痕迹作为案发现场常见的且不易被破坏的犯罪痕迹之一，假若能够从多方面、多角度的对足迹痕迹进行检验，不仅可以更好更快的为刑事侦查提供有利的证据，还可以扩大痕迹检验的利用范围 。立体足迹生物特征提取技术作为足迹痕迹检验的有效方法之一，在进行立体足迹生物特征提取技术时，要充分考虑各方面的因素，分析立体足迹的形成条件，充分利用立体足迹形成的现场条件，综合运用立体足迹的生物特征提取技术，分析犯罪足迹形成时犯罪嫌疑人所穿的鞋子种类、质地，犯罪嫌疑人的身高、体重以及性别等特征，并通过对立体足迹与其他痕迹之间的相关联系，掌握犯罪嫌疑人的足迹特征，为案件侦查提供证据。

五、结语

足迹与指纹痕迹、工具痕迹以及其他痕迹相比较，足印痕迹出现在犯罪现场的频率较高而且不容易被消除，因此，足迹痕迹在刑事侦查中的作用是非常重要的。随着科学技术的飞速发展，研究人员也应当将高新技术成果应用到立体足迹形态特征的提取技术中，为立体足迹的检验分析提供更为科学的方法，更好的为公安机关刑事案件侦查提供线索和证据，为早日破案提供有力的技术支持。

注释：

苗良.立体足迹形态特征提取与生物特征分析.解放军信息工程大学.2006.

王卫东.立体足迹重压面分割与形态特征描述.中国人民解放军信息工程大学.2005.

丁益洪.立体足迹三维曲面分割与识别.解放军信息工程大学.2005.

丰五英.基于三维曲面特征的立体赤足迹识别方法研究.解放军信息工程大学.2007.

时光.立体足迹提取检验系统在足迹检验中的应用.净月学刊.2015（6）.52-55.

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