о* о

0

р°

©с>

*s

•

°/0 п

°.о

/ъ»?

Рис. 9. Схема совмещения точеч­ного   кода  с  зональным  кодом "своего" отпечатка

Рис. 10. Схема совмещения точеч­ного кода с зональным кодом "чу­жого" отпечатка

ме криминалистики, которая гласила, что эксперт обязан как можно глубже изучить исследуемый объект, извлечь из него максимальное число существенных признаков и по­нять их природу. А тут из папиллярного узора безжалост­но выбрасывается вся богатейшая информация и остаются какие-то "жалкие" точки вместо линий, макро- и микроде­талей. В то же время простота и очевидность зонально-то­чечной системы регистрации должна была свидетельствовать о ее работоспособности. Это уже гораздо позже перешли на другой методологический уровень и признали, что чис­ло учитываемых в системе признаков может быть "функ­цией от цели". Очень важно, что использование математи­ческих методов практически невозможно без учета именно такой методологической позиции. Как правило, формали­зованные методы базируются на системах, которые имеют конечное число признаков, а, следовательно, ни о какой

134

Глава 5

"дурной бесконечности" в процессе изучения объектов не может быть и речи.

В созданной домашней "картотеке" было всего пятьде­сят отпечатков. Но на первом этапе было сделано около 10 тыс. сравнений, которые показали, что систему мож­но признать работоспособной в целом (проводился анализ и по влиянию диаметра зон на точность отбора отпечат­ков). По существу, в большинстве, если не во всех после­дующих автоматизированных системах дактилоскопической регистрации, предложенный принцип использовался в той или иной модификации. Некоторые идеи в современных системах реализованы в таком виде, что зонально-точеч­ный принцип оказывается скрыт. Так, в большинстве ав­томатизированных систем никаких зон не существует. Од­нако при кодировании дактилоскопических отпечатков и папиллярных следов обозначается определенный "створ", в пределах которого допускаются смещения изображений. Этот "створ" и есть не что иное, как "зона", в кото­рую следует попасть "своей точке". Нет смысла расска­зывать о том, как пришлось "проталкивать" это изобре­тение. Дело кончилось тем, что профессор А.И.Винберг, в то время руководитель кафедры криминалистики Акаде­мии МВД СССР, добился выделения необходимых ассиг­нований и организовал группу, в которую входили изобре­татели. Перед ними была поставлена задача создать дейст­вующую модель дактилоскопического автомата. Такая мо­дель была создана и 2 апреля 1959 г. впервые испытана. Испытания, как и следовало ожидать, дали хорошие ре­зультаты.

§3

Описание первой модели дактилоскопического автомата

Модель была примитивным и громоздким прибором. Работать на ней было неудобно, кодирование отнимало много времени. Но главную свою задачу она выполнила — дала возможность убедиться в правильности нового подхо-

Исполъзование количественных подходов...

135

да в построении дактилоскопической регистрации. Следует учитывать, что модель дактилоскопического автомата соз­давалась не так, как нужно, а так, как можно. Многого из того, что нам было необходимо для реализации первона­чального плана в режиме небольшой исследовательской мастерской, ни купить, ни достать, ни изготовить было невозможно. Так, нужны были точечные фотоэлементы, которые следовало крепить на поверхность экрана с помо­щью присосок (например, магнитных). Но такие фотоэле­менты никто не изготавливал. Модель дактилоскопического автомата состояла из трех устройств: прибора для коди­рования, кинопроекционного устройства с экраном для фотоэлементов и электронного блока.

Устройство для кодирования представляло собой квад­ратный стол, внутри которого помещалась специальная полка для дактилоскопических отпечатков и следов, и два вида осветителей. Один предназначался для освещения по­лочки с папиллярными узорами. Это были точечные осве­тительные устройства. Над полочкой располагался объектив, который проецировал изображение узора на матовое стекло в строго определенном масштабе.

На поверхности стола была установлена подвижная рама с матовым стеклом. Именно на нее проецировались папил­лярные узоры. На поверхности матового стекла были про­черчены различные линии (квадраты, диагонали и пр.), которые позволяли центрировать узоры разными способа­ми, т.е. помещать их в систему декартовых координат. Раму перемещали до тех пор, пока точка не совмещалась с центром узора, а одна из линий не пересекала центр дельты (если речь шла о петлевых узорах). Теперь насту­пал момент кодирования. На все макродетали узора (нача­ла и окончания линий, вилки и пр.) накладывались проз­рачные красные кружки с точкой в центре. Эти точки были необходимы, чтобы деталь располагалась в центре

кружка.

Когда все детали оказывались покрытыми кружочками, точечное освещение гасилось и включалось общее освеще­ние. Это были обычные лампы, укрепленные внутри стола. Теперь изображение узора пропадало, а все матовое стекло

136

Глава 5

оказывалось ярко и равномерно освещенным, и на этом светлом фоне выделялась совокупность красных кружков-зон, которые отображали местоположение деталей в данном конкретном, папиллярном узоре. После этого рамка с мато­вым стеклом возвращалась в исходное фиксированное по­ложение для съемки. Это гарантировало фотографирова­ние всех папиллярных узоров в строго определенном и одинаковом положении в системе координат.

От стола шла металлическая стойка, с закрепленным на ее конце киноаппаратом, настроенным на покадровую съемку. Нажималась кнопка, и на дактилоскопическом ко­довом фильме появлялся очередной кадр — код папилляр-

Рис. П. Кодирующее устройство         Рис. 12. Фрагмент дактилоско­пического фильма

Использование количественных подходов...

137

ного узора. Так как мы использовали кинопленку, не­чувствительную к красному цвету, на каждом кадре ока­зывалось изображение черного непрозрачного поля с проз­рачными кружками на месте расположения деталей узора. Этим же принципом мы пользовались, чтобы записывать и номер кадра, т.е. номер папиллярного узора в нашем дактилоскопическом фильме. На рисунке 11 приводится общий вид кодирующего устройства, а на рисунке 12 — фрагмент рабочего фильма, в котором кодирование про­водилось не на всем участке узора, а только на участке без центра и периферии (квадратное "кольцо").

Был изготовлен фильм, который содержал изображения около 500 петлевых узоров. Но он дал возможность провес­ти широкие научные эксперименты. Мы рассчитали опти­мальную величину зоны, определили порог совпадений, необходимый для ликвидации "пропуска цели", провели испытания по определению отборочной точности в зависи­мости от числа точек и пр.

Вторым устройством был обычный проекционный ки­ноаппарат и специальный экран для установки точечных фотоэлементов. Фотоэлементы набирались на экране по следу пальца, "изъятому с места происшествия". Кино­проектор проецировал весь кодовый фильм с понижен­ной скоростью — 0,8 секунд один кадр. При этом фото­элементы освещались светлыми зонами и подавали соот­ветствующий сигнал в электронный блок. На рисунке 13 справа - - проекционный киноаппарат, в центре - - экран для набора кода папиллярного следа с помощью пере­движных фотоэлементов, а слева -- электронный анализи­рующий блок.

Задача электронного блока заключалась в том, чтобы подсчитывать количество освещенных фотоэлементов на экране и подавать команду на остановку проецирования фильма и считывание номера кадра в тех случаях, когда количество освещенных фотоэлементов достигло определен­ного порога (порог устанавливался для каждого следа от­дельно). Конечно, с точки зрения современных возможнос­тей все это выглядело весьма примитивно, но модель позволяла продемонстрировать возможности нового спосо-

Использование количественных подходов...

139

2

о

I

X

и

I

I

о

1

о

и а

I

S3'

ба дактилоскопической регистрации, показала, что поиск в этом направлении вести целесообразно. Нельзя забывать и тот факт, что в то время не существовало методов электронной (компьютерной) обработки изображений. Эти же эксперименты помогли повысить точность работы авто­мата и сделать еще ряд изобретений. Было, например, установлено, что пустые папиллярные линии, размещенные в системе координат, тоже могут быть использованы для автоматизированного поиска7.

Демонстрация работы действующей модели дактилоско­пического автомата имела и определенное психологическое значение. Дело в том, что многие практики, включая и сотрудников центральной дактилоскопической картотеки, высказывали сомнение в реализуемости координатного под­хода для регистрации папиллярных узоров. Ведь на участ­ке узора всего в 1 мм располагалось в среднем 2 папил­лярные линии. Высказывались опасения, что незначитель­ные смещения в положении следа и отпечатка при коди­ровании будут приводить к ошибкам в отборе искомого объекта. Работа действующей модели показала, что опасения были не обоснованы.

Следует сказать, что в Институте милиции МВД СССР примерно через два года была скомплектована самостоятель­ная группа, которая, используя тот же зонально-точечный принцип, создала свою систему автоматизированной дак­тилоскопической регистрации, реализованную на промыш­ленном образце ЭВМ "Минск-100" (см. рис. 14).

Кодирование отпечатков и следов проводилось здесь в полуавтоматическом режиме на специальном устройстве, а поиск был полностью автоматизирован. В банк данных экспериментальной системы было введено несколько тысяч отпечатков. Однако работы очень быстро были прекраще­ны. В то время руководство МВД еще психологически не было готово к очень дорогим научным разработкам. В Рос­сии достаточно часто первыми изобретают нечто, затем

7 См.: Эджубов Л.Г., Латинский С.А. Способ автоматической разрывно-импульсной идентификации дактилоскопических отпечатков.

140

4. Даетил

k-W, поэтому их

ClU* v»*»*" --

скопических -     в ком музее СШ в мире" (У «ас Јoro ^ дактилоскопиче          та).

образец такого

пах,

они  кач1

темы. ГЦ*»***

чил  не   только

ции  дактилоскс

тодолог^ческие

142

Глава 5

ческие задачи, решение которых привело к бурному про­грессу в области автоматизации дактилоскопических иссле­дований.

Основные методологические и математические проблемы современных дактилоскопических систем и, соответственно, способы их преодоления были связаны прежде всего с координатно-цифровым представлением папиллярного узора и необходимостью разработки специальных методов для их обработки и распознавания. Теоретические и математичес­кие основы для этого были заложены в 60—70-х годах, однако они интенсивно развивались и в дальнейшем. Эти исследования нельзя считать завершенными и в настоя­щее время, так как ни одна из практически действующих систем не может заявить, что ее функциональные характе­ристики не уступают возможностям эксперта-дактилоско-писта в части сравнения папиллярных узоров и принятия решений.

Приведем некоторые исторические сведения о развитии систем автоматизации дактилоскопической регистрации в период после того, как исследования в СССР были пол­ностью приостановлены.

1963 — фирма "Бейрд-Атомик" (Джон Фицморис) первая попытка ав­томатической классификации отпечатков с оптическим опозна­ванием.

1963 — ФБР (Л.Тротер) план создания полуавтоматической системы по­иска при ручной классификации техником-криминалистом.

1968 — НИСИС — Нью-Йоркская система идентификации и расследо­вания. Использует координаты деталей. FACT (Fingerprint Auto­matic Classification Technique) — используются координаты деталей и угол ориентации деталей.

1971  — Технологический Центр КМС и фирма "Спэрри Рэнд" (Спива),

преобразуют отпечаток в голографическое изображение, а затем вычисляют его количественные характеристики. Требуется точное механическое совмещение отпечатков.

1972  — ФБР   - -   устанавливается   сканирующий   аппарат;   определяются

координаты особенностей и направление линий, всего около 20-ти параметров. Поиск осуществлялся на ЭВМ. Заключение о тождестве давал техник-криминалист.

1973  — Канадская королевская конная полиция — действует автомати-

ческая система поиска с ручным индексированием.

Использование количественных подходов...

143

1974  — Система  поиска  МИРАКОД  на основе  использования  микро-

фильмов, полиция в Канзас-Сити.

1975  — Система ФИНДЕР (разработана в 1972 (Бэннер, Сток), фирма

"Рокуэлл Интернэшнл").

1975  — Первый вариант системы РШМТКАК'ФБР.

1976  — Printrak-250 для отпечатков.

1978 — Printrak-250S для отпечатков и следов. США, Канада, Бразилия. Используются локализация точек и направление линий. Автома­тическая классификация типа узора в диалоговом режиме. Ручное кодирование следов.

1978 — Printrak-ЗОО. Пользователи в США -• более 40 учреждений, включая ФБР, Бразилия (5), Канада, Швейцария, Норвегия.

1978 — Управление общественной безопасности Аризоны — эксплуати­руется система CIFS фирмы SPERRI- Микрофильмированное изображение превращается в цифровую форму. Затем отпечаток классифицируется.

1978 — INPOL — ФРГ. Кодирование визуальное. Автоматическое индек­сирование разрабатывается.

1978  — Бюро Стандартов США сообщило (Вегштейн) о создании LX39

"Латент Фингерпринт Мэтчер" для работы со следами.

1979  — (12  февраля)  начата   эксплуатация системы   МАФИИ   • •   Ми-

несотской автоматической системы опознавания отпечатков паль­цев.

1980  — AFIS  Япония (указана дата активного использования),  фирма

"Ниппон Электрик". Необходимо не менее 13 папиллярных ли­ний. Используется количество минуций между соседними линия­ми. Используются "связи" между концами и разветвлениями линий, количество линий между этими точками (четырьмя сосед­ними) и ориентация направлений на соседние точки. Использу­ется в 14 странах, в том числе США8-

Даже этот краткий и неполный перечень дает пред­ставление о той огромной работе, которая была выпол­нена за последние десятилетия только за рубежом по ав­томатизации дактилоскопической регистрации. Можно ука­зать, что за период с 1975 по 1991 г. в этой области было выдано патентов в США — 26, Японии — 18, Ве­ликобритании -- 4 и в ФРГ - 6. За аналогичный период

А

8 Данные приводятся по отчетной рукописи: Ковшов В.К. Автоматизи­рованные дактилоскопические информационные системы зарубежных стран. МВД РФ. М, 1997.

144

Глава 5

СССР получил всего один патент9. Все эти системы пред­назначены для автоматизированного кодирования и хра­нения больших объемов информации о папиллярных узо­рах. Они, по существу, являются регистрационно-поисковы-ми. Для таких систем в настоящее время устоялся термин АДИС — автоматизированная дактилоскопическая инфор­мационная система (APIS — Automated Fingerprint Identifi­cation System).

Некоторое представление о возможностях автоматизи­рованных систем сообщает их цена. К концу 80-х годов стоимость одного комплекта различных типов АДИС сос­тавляла от 500 тыс. до 3 млн долларов (в зависимости от конфигурации). Наиболее совершенной системой в это время считалась АДИС "De La Rne Printrak" фирмы "Рокуэлл Интернэшнл" (версии от Printrak-250 до Print-rak-ЗОО). В конце 70-х годов фирма "Ниппон Электрик" (Япония) разработала систему "AFIS-NEC". К 1991 г. эта система, очень активно совершенствуемая, считалась са­мой лучшей в мире. Полная конфигурация "AFIS-NEC" стоила от 6 до 8 млн долларов. Эту систему закупили всего 14 стран.

В РФ разработки АДИС велись в МВД с 1968 г. Боль­шой вклад в эти работы внесли, в частности, сотруд­ники МВД С.С.Панкратов и В.А.Андрианова. С 1970 г. эти исследования были сосредоточены в Главном инфор­мационном центре МВД с участием технических организа­ций различного профиля. Однако только к 1990 г. эти исследования приобрели практическую направленность, ког­да в марте состоялся расширенный семинар, посвящен­ный проблемам автоматизации. К 1992 г. все привлечен­ные разработчики имели опытные образцы систем, из ко­торых были выбраны лишь несколько. В настоящее вре­мя основная система, которую использует ГИЦ МВД РФ — система ПАПИЛОН, разработанная на базе СП "VAMAG"

А

9 См.: Елисеев В.Н., Питерман В.М. Отчет о патентных исследованиях "Автоматизированные системы распознавания отпечатков пальцев". Ру­копись. НТП "Капп". М., 1992.

Использование количественных подходов...

145

(г. Магнитогорск и УВД Челябинской области (П.Зайцев, В.Беликов и др.)). Представленная конфигурация АДИС используется в оперативно-справочных, розыскных и кри­миналистических дактилоскопических учетах10.

Позже, правда, в меньших масштабах в России стали использоваться и другие автоматизированные системы: "Со-ндаФрез", "Поиск", "ДактоПро" и др.

В процессе разработки алгоритмов автоматизации разра­ботчики сталкивались на этапах автоматического считыва­ния и опознавания отпечатков с рядом проблем:

плохое качество отпечатков;

фрагментарное отображение папиллярного узора;

деформации и искажения папиллярного узора;

смещения и повороты отпечатков;

неизбежные ошибки 1-го ("пропуск цели") и 2-го рода

(излишний выбор — помехи) при считывании и кодиро­вании особенностей папиллярного узора.

Однако в настоящее время большую часть этих труднос­тей удалось преодолеть.

Для того чтобы оценить современные подходы к за­даче автоматизации в области дактилоскопических иссле­дований и дать краткие характеристики действующих дакти­лоскопических систем, целесообразно систематизировать их.

Основным классификационным признаком системы яв­ляется ее назначение. Схема классификации дактилоскопи­ческих систем по их назначению показана на рис. 15.

В настоящее время в регистрационных целях использу­ются следующие виды автоматизированных картотек.

1. Картотеки, предназначенные для работы со следами папиллярных узоров, изъятых на местах происшествия.

Эти картотеки содержат в банке данных определенный объем декадактилоскопической информации (дактокарты с отпечатками десяти пальцев иногда наиболее активных пре-

А

10 См.: Хвыля-Олинтер А.И. и др. Разработка автоматизированной дак­тилоскопической информационной системы для органов внутренних дел. (Из опыта Главного информационного центра МВД России.) М., 1994.

10 Зак. 3551

146

Глава 5

Автоматизированные дактилоскопические системы

Регистрационные

Идентификационные

Информационные

(база данных

дактокарт)

Поисковые (базы данных дактокарт и

следокарт)

Рис. 15

ступников в области, городе) и поиск проводят по сле­дам, сопоставляя их с информацией банка данных. Очень часто такие картотеки имеют и банк со следами, по кото­рым не удалось выявить лиц, их оставивших на месте про­исшествия. При получении очередного следа сотрудники картотеки не только сопоставляют этот след с банком от­печатков, но и со следами с мест происшествия. Это дает возможность определить не совершило ли одно лицо не­сколько преступлений в разных местах и "объединить" эти преступления по субъекту.

Подобные картотеки назовем поисковыми. Эти системы позволяют автоматически составлять списки вероятных лиц, которым могли бы принадлежать папиллярные следы, ос­тавленные на месте преступления.

2. Информационные центры МВД имеют картотеки для определения личности по дактилоскопическим картам. Та­кие картотеки содержат в банках данных декадактилос-

Испальзование количественных

147

коническую информацию, и для распознавания также по­лучают дактокарты с отпечатками всех десяти пальцев оп­ределенных лиц. Такие картотеки назовбм информацион­ными.

Следует сказать, что в связи с принятием закона11 в скором времени должна появиться еще Од^а разновидность информационной системы -- декадактил.оскопическая кар­тотека с соответствующим банком дан^ух, которая будет работать в ином правовом режиме, од^ако с содержатель­ной стороны она мало чем будет отличаться от классичес­кой информационной системы.

Не вдаваясь в различия организац^^ного характера, отметим главное методологическое от^щ^ие поисковых и информационных систем. Поскольку информационные сис­темы оперируют с полными дактилокарт^ми, в них могут использоваться упрощенные методы обработки и сравне­ния, что приводит к быстрому поиску П0 машинной кар­тотеке и идентификации личности по д^ктилокарте. По­исковые системы, как правило, имеют ,дело с дактилос­копическими изображениями невысоко^ качества (напри­мер, папиллярные следы, изъятые с местз преступления) и поэтому используют другие принципы обработки и срав­нения.

3. Системы идентификационные, и., ц экспертные. Это системы, которые предназначены для идентификации лиц по дактилоскопической информации и которые использу­ются в экспертном режиме. О них ре^ь пойдет в главе 6. Здесь только отметим, что несмотря на громадные, револю­ционные изменения, к которым привела автоматизация регистрационных картотек, они никоим абразом не косну­лись технологии производства экспертах исследований. Здесь автоматизация развивалась совершенно автономно таким образом, будто никакой автоматизации регистрацион­ных систем и не существовало. Представляется, что этот недостаток организации научных исслед0ваний в правоохра-

11 О Государственной дактилоскопической регистрации в Российской Фе­дерации. Федеральный закон № 128—ФЗ от 25дух98 г.

10*

148

Глава 5

нительных органах является следствием полной разобщен­ности работы картотек и экспертных учреждений. Такое положение нельзя считать нормальным. Можно надеяться, что по принципу обратной связи автоматизация экспертных дактилоскопических исследований позволит снизить уро­вень разобщенности этих систем и приведет к интеграции экспертной и регистрационной технологии.

По способам распознавания дактилоскопические авто­матизированные системы можно разделить на две группы:

а)  использующие в качестве основного дескриптора точ­ки мелких особенностей и  их .взаиморасположение; будем называть такие системы точечными;

б)  использующие в качестве основного дескриптора са­мо полутоновое дактилоскопическое изображение;  в качестве главного дескриптора они применяют собст­венно пространственное представление изображений.

Такие системы будем называть пространственными, так как они отличаются способами обработки и кодирования исходных изображений и способами сравнения кодов.

Подавляющее большинство автоматизированных дакти­лоскопических систем в мире являются точечными. В их основе всегда лежат кодирование точек и гребневой счет, как правило, только между ближайшими точками. В зависи­мости от эффективности решения задач кодирования и сравнения точечные АДИС имеют разное быстродействие, а также характеристики надежности и качества. Во многом эти характеристики зависят от применяемого вычислитель­ного оборудования. Наличие множества факторов, влия­ющих на практическую эффективность АДИС, не позволяет однозначно определить лучшую из них. Даже такой косвен­ный критерий, как число внедренных в эксплуатацию рабо­чих станций АДИС, не может быть решающим. Например, в США, где внедрение АДИС наиболее продвинуто по сравне­нию с другими странами, основное место по распространен­ности занимают системы NEC, PRINTRAK, MORPHO. В то же время одна из наиболее эффективных в мире (по мнению авторов настоящей работы) точечных систем российская АДИС "Папиллон" не имеет ни одной установки в США,

Использование количественных подходов...

149

несмотря на предпринятые усилия. Причины такого поло­жения отнюдь не в низкой эффективности российской системы. Здесь, очевидно, действуют случайные рыночные конъюнктурные соображения, не имеющие отношения к научной оценке качества систем.

Из пространственных АДИС авторам в настоящее вре­мя  известна  только  российская  "ДактоПро", внедренная в нескольких регионах,  включая две установки в США. В системе используется принцип непосредственного сравне­ния двух полутоновых изображений. По своей эффектив­ности (как по надежности, так и по точности) этот под­ход не уступает точечным системам, однако значительный объем вычислений не позволяет использовать этот метод в системах с объемом машинной картотеки в 50 000 каРт и  более,  так  как  время  поиска  становится  недопустимо

большим.

.  Следует  подчеркнуть,   что  экспериментальные сравни­тельные исследования показали, что точечные и простран­ственные системы имеют свои специфические достоинства и недостатки, которые выявляются при решении различных задач. Поэтому не исключено, что относительно идеальная система должна содержать оба этих подхода. Примем на первом этапе должна действовать точечная процедура как наиболее эффективная с точки зрения затраты машинного времени. Затем отобранные этой системой отпечатка могут обрабатываться   и   сравниваться   пространственной   систе­мой.  Здесь,  благодаря  ограниченному банку даннь-'Х* У*6 не будет иметь значения тот факт, что эта система затра­чивает больше времени на принятие решения. Не исключе­но, что такой путь будет использован в будущем, к°гда на повестку дня реально станет вопрос о создании глобаль­ных интегрированных систем, содержащих в банке данных изображения сотен миллионов отпечатков.