§2. Структура автоматизированной системы ДАКТОЭКС

Автоматизированная система для производства дактило­скопических экспертиз является многокомпонентной и со­стоит из многих элементов, основные части которой уже полностью разработаны, другие находятся в процессе дора­ботки, третьи еще предстоит создать. При ее создании, естественно, состав и содержание отдельных блоков будет уточняться. В данном случае задача состоит в том, чтобы

О разработке автоматизированной системы..

159

дать реальное представление о тех направлениях, в которых проходит разработка.

Система ДАКТОЭКС должна состоять из следующих основ­ных и вспомогательных блоков.

ДАКТОМАСТЕР;

ДАКТОСТАНДАРТ, включая И блок ДАКТОЭТАЛОН;

ДАКТОТЕКСТ;

ДАКТОГРАФ;

ДАКТОХИМ;

ДАКТОРОБОТ;

ДАКТОПИЛОТ.

Коротко опишем основные функции указанных элемен­тов системы ДАКТОЭКС.

ДАКТОМАСТЕР — это основной блок, который должен моделировать наиболее важные этапы дактилоскопическо­го экспертного исследования, включающие ввод информа­ции, ее обработку, поиск в банке данных искомых отпе­чатков, детальное сравнительное исследование и формирова­ние первоначального идентификационного или дифферен-ционного вывода. В настоящее время этот наиболее слож­ный и основополагающий блок практически действует и может быть использован в процессе производства дактило­скопических экспертиз4. Далее он будет описан более по­дробно.

ДАКТОСТАНДАРТ— это блок моделирования математичес­кой процедуры идентификации или дифференциации лю­бых папиллярных следов и отпечатков как пригодных, так и непригодных для отождествления. Этот блок после его доработки будет являться составной частью ДАКТОМАС-ТЕРА. Структура и содержание этого блока также подробно будут описаны далее. Составной частью блока ДАКТОСТАН­ДАРТ является ДАКТОЭТАЛОН— программа, которая позво-

А

4 Разработчиком ДАКТОМАСТЕРа является один из авторов данной работы В.Н.Елисеев, которому принадлежит создание и компьютерной прог­раммы данной системы, а также системы дактоэталон.

160

Глава 6

ляет в автоматическом режиме рассчитать количество эта­лонных отрезков в следе папиллярного узора, т.е. опре­делить общую длину линий, выраженную числом дис­кретных отрезков в 4 мм. Эта величина необходима для расчета пригодности папиллярного узора для идентифи­кации.

ДАКТОТЕКСТ— это блок, который предназначен для авто­матического составления в диалоговом режиме текста экс­пертного заключения и иллюстративных таблиц как сос­тавной части этого заключения. В настоящее время вари­ант подобной программы имеется, однако он требует еще доработки, так как в первоначальном варианте предназ­начался для "ручных" способов проведения экспертного исследования.

ДАКТОГРАФ — это справочный блок, содержащий графи­ческое описание более ста предметов, на которых чаще всего оставляются папиллярные следы (посуда, инструмен­ты, оружие и пр.). Каждый рисунок имеет наименование частей и элементов указанных объектов. Программа содер­жит возможность осуществления поиска необходимого пред­мета.

ДАКТОХИМ — это текстовый блок, который содержит методические указания по выявлению папиллярных следов на местах происшествия и в лабораторных условиях. Описа­ние в определенной мере формализовано и, благодаря наличию поисковой программы, ДАКТОХИМ позволяет выде­лять необходимую информацию по объектам, по методам, по поверхностям, на которых зафиксированы папиллярные следы. Работа над системой должна быть завершена в ближайшее время.

ДАКТОРОБОТ— это блок, в котором должны быть сосре­доточены основные литературные сведения о дактилоско­пических отпечатках и следах, которые позволяют устанав­ливать определенные закономерности, статистические связи между признаками и характеристиками лиц, оставивших следы и пр., в том числе и необходимые сведения из облас­ти дерматоглифики. Работа в этом направлении только на­чинается, так как в качестве самостоятельной задачи она сформулирована лишь недавно.

О разработке автоматизированной системы...

161

ДАКТОПИЛОТ— это управляющая программа, которая дает возможность работать в системе ДАКТОЭКС последователь­но во всех необходимых блоках.

Базовый блок ДАКТОМАСТЕР

Общее описание. Возможность автоматизации дактило­скопической экспертизы основана на применении различ­ных математических представлений (дескрипторов) дакти­лоскопического изображения и сравнении этих представ­лений.

Наиболее часто применяются следующие дескрипторы:

общие признаки (вершины петель и ориентация папил­лярного узора, дельты и характерные для них направ­ления);

частные признаки - - макродетали (особенности папил­лярного узора, как-то: начала—окончания, слияния—раз­ветвления и др.); поле касательных направлений;

спектральные характеристики всего изображения или его отдельных фрагментов;

собственно изображение (пространственное представле­ние) или его фрагменты.

Именно особенности перечисленных дескрипторов дак­тилоскопических изображений были определяющими при выработке концепции создания программы ДАКТОМАСТЕР. Обеспечивая отображение графических объектов и сред­ства манипуляции ими, программа должна была предостав­лять пользователю возможности стандартных графических интерфейсов. В результате в основу программы ДАКТО­МАСТЕР был положен принцип сочетания универсальнос­ти программной реализации со спецификой обработки и распознавания дактилоскопических изображений.

Программа предназначена для быстрого, удобного и эф­фективного проведения дактилоскопических исследований. При этом программа сама вырабатывает предварительные вероятные выводы об идентичности, подобии или разли­чии дактилоскопических изображений. Окончательные вы-

П Зак. 3551

162

Глава 6

О разработке автоматизированной системы..

163

воды должны быть сделаны экспертом-пользователем либо в "ручном" режиме, как это делается в настоящее вре­мя при традиционном проведении экспертизы, либо в ав­томатическом'режиме с использованием блока ДАКТОСТАН-ДАРТ в сочетании с блоком ДАКТОЭТАЛОН.

Программа реализована для применения в операционной среде Windows 95.

Программа включает в себя 4 модуля верхнего уровня. К ним относятся:

универсальная графическая оболочка; специальные графические средства; базы данных; функции обработки и распознавания.

Универсальная графическая оболочка. Универсальная гра­фическая оболочка позволяет выполнять разнообразные ма­нипуляции с изображениями и обеспечивает ручные сред­ства сравнения и распознавания изображений. Эта оболоч­ка может использоваться для анализа практически любых изображений. В ее основу положен принцип компорато-ра (или сравнительного микроскопа): на экран загружа­ются два изображения, которыми можно манипулировать с целью проведения визуального сравнительного исследо­вания.

Универсальная графическая оболочка позволяет выпол­нять стандартные графические операции: настройка яркос­ти и контрастности, масштабирование, быстрое переме­щение-поворот, точное перемещение-поворот, переключе­ние негатив-позитив, зеркальные отражения, фрагмента­ция, калибровка разрешающей способности с использова­нием тест-объектов, измерение углов и расстояний, уни­версальный ввод-вывод. Большинство стандартных графи­ческих программных пакетов обеспечивают помимо пере­численных и многие другие операции, но достоинство графической оболочки программы ДАКТОМАСТЕРв том, что она специально ориентирована на представляемый объект, т.е. на объекты судебно-криминалистической экспертизы и, в частности, на дактилоскопическое изображение. По­этому, обладая меньшими возможностями, она полностью

\

покрывает потребности экспертной практики и в то же время обеспечивает максимальные удобства для пользова­теля. Вместе с тем возможности универсального ввода-выво­да практически мало уступают стандартным графическим пакетам5.

Специальные графические средства. К специальным гра­фическим средствам относятся те из них, которые ори­ентированы именно на дактилоскопические изображения. Например, средства отображения различных дескрипторов (способ описания) дактилоскопического изображения, а именно: вершины петель и ориентация папиллярного узо­ра, дельты и характерные для них направления, особен­ности папиллярного узора и характерные для них нап­равления, результаты гребневого счета, поле касательных направлений и др. Одновременно пользователю предос­тавляются удобные средства для редактирования дескрип­торов.

Модуль специальных графических средств тесно взаи­модействует с базами данных и модулем обработки и распознавания. Например, первоначально все дескрипторы вычисляются автоматически, заносятся в соответствующие базы данных и отображаются с применением указанных средств. После редактирования уточненные дескрипторы заносятся в базы данных и используются при распозна­вании.

Базы данных. В базах данных хранятся сведения об объектах исследования, а именно:

данные регистрационных материалов дела (номер и дата

экспертизы, фамилия эксперта и др.);

5 Ввод-вывод файлов поддерживает стандарты bmp, tiff, jpeg. Возможен ввод изображений через любой сканер, поддерживающий интерфейс twain. Возможен ввод изображений через любую телекамеру, если компьютер имеет плату интерфейса (frame grabber), которая либо TWAIN-совместима, либо поддерживает стандарт Video For Windows. Отметим, что все платы интерфейса западного производства последних лет поддер­живают хотя бы один из перечисленных стандартов. Вывод изображений осуществляется на любой принтер, подключенный в установленном порядке к Windows 95.

11"

164

Глава 6

необходимые текстовые данные (определяются по дакти-локарте или следокарте, поступившим на исследование); полный набор дескрипторов;

служебная информация, включающая результаты иссле­дования.

Обработка и распознавание дактилоскопической инфор­мации. Практически со времени появления компьютеров второго поколения в 60-х годах стали разрабатываться вы­числительные методы и алгоритмы обработки и сравне­ния дактилоскопических отпечатков. Многие из них были запатентованы. Один только обзор известных патентов за­нял бы сотни страниц. Однако все алгоритмы, отличаясь в частностях математического подхода, сходятся в од­ном: методы обработки и сравнения определяются дес­крипторами, используемыми для автоматизации. Посколь­ку основой для экспертного идентификационного заклю­чения служит наличие совпадающих особенностей (част­ных признаков), подавляющее большинство автоматизиро­ванных дактилоскопических систем в мире используют методы обработки, предназначенные для выделения и ко­дирования частных признаков. Соответственно, распознава­ние в этих системах заключается в сравнении закодиро­ванных особенностей. Математические детали включают в себя разные координатные представления, возможные то­пологические подходы, разнообразные спектральные ме­тоды улучшения качества дактилоскопической информации и др.

Особенностью программы ДАКТОМАСТЕР является то, что она использует практически все известные дескрипторы, что значительно повышает надежность и точность как об­работки, так и распознавания. Соответственно блок распо­знавания дактилоскопической информации имеет четыре уровня сравнения, а именно:

сравнение общих признаков;

сравнение полей касательных направлений;

сравнение частных признаков;

сравнение собственно полутоновых дактилоскопических

изображений.

О разработке автоматизированной системы...

165

Общие признаки являются наименее избирательными, однако они позволяют иногда сделать отрицательный вывод о совпадении двух дактилоскопических изображений, не прибегая к более сложному сравнению других дескрипторов. Главные достоинства этого уровня анализа заключаются в высокой скорости сравнения (на стандартном персональ­ном компьютере с процессором Intel Pentium II, 300 МГц в течение одной секунды может быть просмотрено несколь­ко десятков тысяч отпечатков) и возможности установления в большинстве случаев соответствия растровых систем коор­динат исследуемого и тестового изображений. На представи­тельной совокупности отпечатков в зависимости от полноты исследуемого дактилоскопического изображения на этом уровне сравнения могут быть отвергнуты до 9 отпечатков из каждых 10. Избирательность полей касательных направле­ний также невелика, хотя значительно выше общих призна­ков, что позволяет отвергнуть (сделать отрицательный вы­вод) дополнительно от 2 до 9 отпечатков, отфильтрованных на первом уровне. Сравнение полей касательных выполняет­ся медленнее, чем сравнение общих признаков. Дополни­тельным достоинством этого метода является возможность установления в большинстве случаев точной взаимной ори­ентации анализируемых изображений. Частные признаки обладают очень высокой избирательностью, но надежность положительного или отрицательного вывода зависит от ка­чества исходного дактилоскопического изображения. Пол­ностью автоматическая обработка предъявляет высокие тре­бования к качеству исходных изображений. Особенно кри­тичны в этом отношении регистрационно-поисковые систе­мы6. Поскольку программа ДАКТОМАСТЕР ориентирована на полностью автоматическую обработку дактилоскопических изображений любого качества, сравнение частных призна­ков не позволяет сделать предварительный вывод об иден­тичности. Однако этот уровень сравнения значительно со­кращает список подозреваемых.

Особенно требовательна в этом смысле АДИС — автоматизированная дактилоскопическая информационная система, что даже породило тер­мин: "качество, не совместимое с АДИС".

166

Глава 6

На последнем уровне сравнения используются не пол­ные дактилоскопические изображения, а их отдельные фраг­менты, малый размер которых позволяет избежать проб­лем, связанных с возможными взаимными геометрически­ми искажениями сравниваемых объектов. Очевидно, этот метод является наиболее универсальным, точным и надеж­ным, так как использует всю информацию, содержащуюся в исходных изображениях. Однако это утверждение пред­полагает, что статистическая модель искажений дактило­скопических изображений и основанный на этой модели алгоритм распознавания определены корректным образом. К сожалению, большой объем вычислений не позволяет использовать этот метод в качестве единственного про­граммного инструмента. По этой причине в программе ДАКТОМАСТЕР выполняется последовательное сравнение дес­крипторов разных уровней, чтобы на последнем этапе ана­лизировать как можно меньшее число непосредственных фрагментов дактилоскопических изображений.

Наличие отпечатков, не отвергнутых ни на одном из уровней сравнения, еще не означает, что на основании этого можно делать идентификационные выводы. В зависи­мости от значения количественного критерия подобия про­грамма ДАКТОМАСТЕР делает предварительный вывод о воз­можной идентичности, о вероятном подобии или просто о непротиворечивости анализируемых дактилоскопических изображений. Как уже говорилось, дальнейшая задача иден­тификации решается блоком ДАКТОСТАНДАРТ.

Блок ДАКТОСТАНДАРТ

Существование блока ДАКТОСТАНДАРТ определяется тем, что при идентификации необходимо использовать некото­рый объем информации, который в системе ДАКТОМАС-ТЕРА не учитывается, так как эта информация не является существенной для проведения выборки. В частности, речь идет о таких важных для отождествления сведениях, как частотные характеристики макродеталей узора и величи­на папиллярного следа, обнаруженного на месте проис­шествия.

О разработке автоматизированной системы...

167

Следует подчеркнуть, что использование блока ДАКТОС­ТАНДАРТ не является обязательным во всех случаях исполь­зования системы ДАКТОЭКС. Так, если на исследование поступает качественный папиллярный след, содержащий, например, 12—15 четко различимых макродеталей, и блок ДАКТОМАСТЕР выделит один единственный дактилоскопи­ческий отпечаток, а эксперт визуально может определить, что сравнительное исследование следа и отпечатка дает положительные результаты и при этом отсутствуют сущест­венные различия, можно не прибегать к работе блока дактостандарт. Однако в тех случаях, когда след содержит небольшое количество макродеталей, например, от 6 до 10—11, использовать возможности блока ДАКТОСТАНДАРТ является обязательным.

Работа начинается с применения блока ДАКТОЭТАЛОН, который в автоматическом режиме устанавливает количество эталонных отрезков в следе, т.е. число отрезков папилляр­ных линий, равных в натуре 4 мм. Если след некачест­венный, число эталонных отрезков может быть подсчитано по отпечатку, на котором выделяется площадь, совпадаю­щая со следом и равная ей.

Далее начинается работа блока ДАКТОСТАНДАРТ, которая содержит две операции — ручную, выполняемую в диалого­вом режиме, и автоматическую. При ручной операции в ДАКТОСТАНДАРТ вводятся данные о наименовании и часто­те встречаемости тех макродеталей (начал, окончаний, мос­тиков и пр.), которые имеются в следе. Эти сведения эксперт получает в полуавтоматическом режиме с использо­ванием заранее составленных классификаторов макродета­лей. В конечном счете блок ДАКТОСТАНДАРТ снабжается данными о числе эталонных отрезков, о количестве дета­лей в следе и о частоте встречаемости этих деталей, а также некоторыми сведениями, которые необходимы для работы математического алгоритма определения пригоднос­ти следа для идентификации. Этой информации достаточ­но, чтобы в автоматическом режиме, с использованием определенного математического метода, подсчитать объем информации в следе и сопоставить его с пороговыми величинами. На базе этих данных блок ДАКТОСТАНДАРТ

168

Глава 6

вьщает вывод о возможности идентификации лица, оставив­шего данный след. Этот вывод для эксперта является важным, но также ориентирующим. При любом положе­нии окончательное решение по идентификационному или дифференционному выводу примет эксперт-дактилоскопист с учетом проведенных исследований, их результатов и лич­ного опыта.