Как устроена дактилоскопия

Аватар пользователя casper_nn

Продолжаю цикл про экспертизы в уголовных делах, и сегодня расскажу про дактилоскопическую экспертизу, как именно хранят и сравнивают отпечатки, как работают биометрические сканеры, как работали с картотеками отпечатков когда не было компьютеров и почему вообще эти узоры у нас есть. В фильмах дактилоскопию показывают довольно часто, поэтому все уже знают, что у нас на пальцах и ладонях есть уникальные папиллярные узоры. Останавливаться на истории возникновения дактилоскопии не будем, про это много уже писали.

Ученые пока не договорились насчет общепризнанной теории зачем нам нужны красивые узоры на пальцах. Были предположения, что узор выполняет ту же роль, что канавки на протекторе автомобильной шины - улучшает захват в условиях влажности. Самая правдоподобная теория, доказанная экспериментально - бороздки на пальцах повышают чувствительность тактильных рецепторов. Именно поэтому их много на кончиках пальцев. Эволюционно папиллярные узоры сформировались для того чтобы наощупь определять качество еды и успешно её собирать, поэтому они есть не только у человека, но и вообще у зверей, которые едят руками - приматов и коал.

Как устроена дактилоскопия Исследования, Наука, Криминал, Экспертиза, IT, Научпоп, Детектив, Длиннопост

Узор состоит из выпуклостей которые называются "гребни" и впуклостей которые называют "впадиной", уникальное сочетание гребней и впадин составляет отпечаток пальца. Когда мы прикасаемся к чему-то, то оставляем потожировой след, я про них рассказывал в посте про биологические экспертизы. Жир нерастворим в воде, в прохладном непроветриваемом помещении след может сохраняться несколько лет, на практике следы сохраняются 3-5 дней.  Обнаруживают и снимают их при помощи специальных порошков, порошок пристает к жиру и след проявляется. Подойдет практически любой мелкодисперсный порошок - в детстве я играл в следователя и снимал отпечатки на скотч при помощи обычной маминой пудры. 

В кино и играх часто показывают, как при сравнении эксперт накладываю полученный отпечаток на эталонный и говорит "они совпадают". В реальности все гораздо сложнее - наш палец не плоский, и при отпечатывании на плоскости в зависимости от угла он может дать разную картинку или отпечататься частично.  Поэтому эксперты придумали способ как узоры можно сравнивать. На тех же принципах сейчас работают биометрические системы, например в телефонах. Расскажу по-порядку как это происходит.

На первом шаге нужно собственно получить отпечаток для сравнения. В случае с криминалистикой отпечаток снимают с оставленного потожирового следа пальцев рук на дактопленку. В случае сканеров отпечаток снимается оптическим или емкостным датчиком - достаточно просто прикоснуться. Если еще тепловые, по ним нужно проводить пальцем. В итоге у нас получится примерно такая картинка.

Как устроена дактилоскопия Исследования, Наука, Криминал, Экспертиза, IT, Научпоп, Детектив, Длиннопост

Дальше эту картинку обрабатывают, чтобы лучше выделить гребни и впадины. Для этого из монохромной картинку делают двухцветную черно-белую, это называется бинаризация. А потом утончают линиии, это называется скелетизация.

Как устроена дактилоскопия Исследования, Наука, Криминал, Экспертиза, IT, Научпоп, Детектив, Длиннопост

Как устроена дактилоскопия Исследования, Наука, Криминал, Экспертиза, IT, Научпоп, Детектив, Длиннопост

Уже можно заметить, что узор это не просто концентрические круги - гребни то сходятся, то расходятся, то внезапно заканчиваются. Эти особые точки называют точками бифуркции. Именно они и делают узор неповторимым. Для каждого отпечатка мы можем выделить такие особые контрольные точки и измерить их координаты на плоскости и угол под которым из этой точки выходит линия или гребень. А еще мы можем посчитать сколько гребней находится между соседними точками, это называется гребневой счет. 

Как устроена дактилоскопия Исследования, Наука, Криминал, Экспертиза, IT, Научпоп, Детектив, Длиннопост

Вот так выглядит конечный результат с выделенными контрольными точками. В зависимости от чувствительности алгоритма или дотошности эксперта можно выделить много или мало контрольных точек. На картинке они отображены в виде желтых треугольников, показывающих направление линий. Либералы против консерваторов даже тут.

Как устроена дактилоскопия Исследования, Наука, Криминал, Экспертиза, IT, Научпоп, Детектив, Длиннопост

Собственно в качестве отпечатка пальца хранится именно этот набор координат и направлений контрольных точек. При поиске отпечатка по базе специальные алгоритмы не сравнивают всю картинку, они пытаются наложить контрольные точки друг на друга с учетом возможного поворота и определить совпало расположение точек или нет. 

Как же все это работало в докомпьютерную эпоху? Во первых несовпадение отпечатка можно опредить сразу визуально. Есть всего три типа характерных узоров - завиток, дуга и петля, плюс их разновидности. Узоры можно опознать визуально без измерений. Например эксперт определил, что у нас отпечаток указательного пальца правой руки с рисунком "завиток", а у подозреваемого  там "петля". Значит нужно искать дальше.

Как устроена дактилоскопия Исследования, Наука, Криминал, Экспертиза, IT, Научпоп, Детектив, Длиннопост

Если же узор совпал, то эксперты раньше делали то же самое, что сейчас делают сканеры отпечатков, только вручную. С тем отличием, что компьютеру проще искать окончание и разветвление линий, а человеку проще оринетироваться на характерные визуальные паттерны такие как мостик, крючок, овал, глазок. По сути они используются точно так же как контрольные точки, эксперт определяет их взаимное расположение и идентифицирует отпечаток.

Как устроена дактилоскопия Исследования, Наука, Криминал, Экспертиза, IT, Научпоп, Детектив, Длиннопост

Осталось разобраться с тем как без компьютеров искали отпечатки по картотеке. Естественно использовать для поиска координаты и направление точек было невозможно, нужно было придумать как набор отпечатков перевести в число, которое условно мы напишем на ящичке с карточками. Способ вычисления такого числа называется дактоформулой. Вычисляется она очень просто - мы нумеруем все пальцы, а потом если на конкретном пальце узор типа завиток, то прибавляем к числителю или знаменателю дроби нужное число 16, 8, 4 или 2 (йтишники могут понять почему прибавляют именно степени двойки). Проще понять по картинке, нумеруем  пальцы от большого правого до мизинца левого, четные пишем в числитель, нечетные в знаменатель. Если узор вида завиток, то прибавляем нужно число, если дуга или петля, то нет. 

Как устроена дактилоскопия Исследования, Наука, Криминал, Экспертиза, IT, Научпоп, Детектив, Длиннопост

В указанной картинке завитки на позициях 1,4,7,10 полученная дактоформула 8+1 делить на 16 + 2. Идем к ящичку на котором написано 9/18 и ищем там. Со временем внутри ящичка 9/18  стали копиться тыщщи карточек и понадобилось усложнить систему и придумывать дополнительную часть дактилоскопическуо формулы. Там уже учитываются индивидуальные узоры каждого пальца и взаимное расположение ядра и дельты. Дополнительную часть дактоформулы вычисляют уже эксперты.

Как устроена дактилоскопия Исследования, Наука, Криминал, Экспертиза, IT, Научпоп, Детектив, Длиннопост

В следующий раз расскажу про судебно-медицинскую экспертизу. В игре про дактилоскопию на самом деле мало, но вот судебно-медицинская встречается в каждом деле, поэтому я раскурил информацию про стадии разложения трупов, характерные повреждения при удушении или падении с высоты, признаки подделки причин смерти и всякое такое. Поделюсь самым интересным. Спасибо, что дочитали до конца. Вот вам еще красивая картинка про то как компьютер вычисляет направление узоров. 

Как устроена дактилоскопия Исследования, Наука, Криминал, Экспертиза, IT, Научпоп, Детектив, Длиннопост

 

Авторство: 
Авторская работа / переводика

Комментарии

Аватар пользователя Иван Петровский

если кожу с кончиков пальцев срезать, отпечаток восстановится или вырастет новый или не вырастет никакого?

Аватар пользователя casper_nn
casper_nn(11 лет 9 месяцев)

Восстанавливается исходный. Раньше преступники пытались так делать но не особо помогало, сейчас перчатками пользуются или заливают пальцы клеем БФ.

Аватар пользователя Иван Петровский

выходит, рисунок запрограммирован, осталось найти вещества, которые меняют программу, и выращивать новый при необходимости

Аватар пользователя casper_nn
casper_nn(11 лет 9 месяцев)

Заодно можно будет разные органы увеличивать, мне такая реклама приходила уже. Так что возможно ученые уже такое изобрели, просто нам не говорят. )))

Аватар пользователя Иван Петровский

наверняка в спецслужбах используют чтобы биометрическую личность сменить)

Аватар пользователя Barmalley
Barmalley(12 лет 4 месяца)

так и есть, скрывают  :(

Аватар пользователя Fandaal
Fandaal(9 лет 7 месяцев)

Восстанавливается.

Мне шпалу на палец уронили, сорвало кожу с последней фаланги, как чулок снялась, осталось мясо. Новая выросла с таким же узором.

Аватар пользователя ZLOY BABUIN
ZLOY BABUIN(7 лет 3 месяца)

В кино почти все без перчаток и клеяsmile20.gif

Аватар пользователя Medved075
Medved075(6 лет 5 месяцев)

Так их просто нет в картотеке вот и не парятс. Поймаюь ведь не по отпечаткамиа по доносу корешков, а там без разницы - хоть ты уже без пальцев к тому моменту вообще.

Аватар пользователя Vovan7519
Vovan7519(9 лет 5 месяцев)

ну так можно и не усложнять, достаточно нагнуться и в например, дорожной пыли вымазать руки.

Аватар пользователя predessor
predessor(6 лет 4 месяца)

Я все это представлял себе по-другому.

На основании выделения и дискретизации характерных признаков должна быть построена формула отпечатков, состоящая, например, из 15 или 20 цифр.

Не обязательно десятичных.

И тогда эти формулы можно упорядочить, а в упорядоченной последовательности поиск идет со скоростью порядка логарифма от общего количества отпечатков.

Примерно таек работал бертильонаж.

А смотреть на отпечатки и их сравнивать - тяжелая машинная задача, сопряженная со множеством ошибок.

Аватар пользователя Иван Петровский

в тексте написано, что хэшируют отпечаток записью координат характерных точек - примерно как хэшируют изображение лица. Для идентификации ищут преобразование одного числа в другое, которое в физическом пространстве отвечает комбинации сдвигов и поворотов 

При поиске отпечатка по базе специальные алгоритмы не сравнивают всю картинку, они пытаются наложить контрольные точки друг на друга с учетом возможного поворота и определить совпало расположение точек или нет. 

Аватар пользователя predessor
predessor(6 лет 4 месяца)

А как это делали в 1922 году?

Не было никаких компьютеров.

И нужно учесть, что  у вас там шкафы, где хранятся 10 миллионов отпечатков.

Какой поворот?

Формула нужна, заготовленная заранее при помещении отпечатка в хранилище.

Причем, её получение должно быть настолько однозначно и просто, что сотни тысяч экспертов во всех странах повторят эту работу однозначно.

Бертильонаж потому и проиграл, что там превращение аналоговых измерений в цифру выполнялось с большой погрешностью.

Аватар пользователя Sashawww
Sashawww(9 лет 8 месяцев)

Я так понимаю, что по отпечатку на месте преступления фиг найдешь преступника, даже если он есть в картотеке. А вот если его подозревать, то можно доказать преступление. Сейчас с компами можно с всего населения страны снять и искать уже по базе при наличии отпечатка.

Аватар пользователя predessor
predessor(6 лет 4 месяца)

Разумеется, найдешь, если он есть в картотеке.

И очень быстро.

Аватар пользователя Vovan7519
Vovan7519(9 лет 5 месяцев)

в те времена никакой формулы не было. Удавалось снять палец, ловили подозреваемого - сличали. И потом представте, преступники тоже мигрируют, так что одним шкафом с дактокартами не обойдешься.

Бертильонаж, к слову, еще не проиграл, в деле идентификации он пока еще обкатывается (это я про всякие там видеонаблюдения говорю)

Аватар пользователя casper_nn
casper_nn(11 лет 9 месяцев)

Если я правильно понял ГОСТ 19794 первичное сравнение идет по количеству ядер и дельт (они есть на одной из картинок) и по количеству гребней между ними. Это характерные точки определющие весь узор, тут компьютер действует примерно так же, как криминалисты со старыми картотеками. По сути вы этим действием сразу отбросите много неподходящих вариантов. А вот дальше превратить отпечаток в точный индекс который можно будет сравнить уже не получится, так как во первых отпечаток может быть повернут и растянут по осям  Х и Y. Во-вторых часть точек может не отпечататься при снятии образца а другой части не будет на вашем отпечатке. В зависимости от степени безопасности есть заданный порог, какое количество точек должно совпасть. По рекомендациям при регистрации должно быть 16 точек, при проверки отпечатка из них должны совпасть любые 12.

Аватар пользователя predessor
predessor(6 лет 4 месяца)

Вот это похоже.

То есть, формула есть.

Если по формуле будет получено несколько карточек (до 10), то дальше вручную за пару минут можно просмотреть.

И важно, что заносят в картотеку квалифицированные операторы, а достают - низкой квалификации.

Компьютер тут не важен, поскольку просто быстро достает эти 10 карточек. Окончательное решение за человеком.

ИИ доверять здесь совершенно не следует.

Только предварительную обработку.

Аватар пользователя casper_nn
casper_nn(11 лет 9 месяцев)

Мы немного про разные задачи еще с вами говорим. Поиск в картотеке по полной дактокарте и поиск по частичному отпечатку, поиск в картотеке и разблокировка экрана телефона. Сейчас вручную уже не ищут, есть автоматизированные системы для поиска. В случае с телефоном или замком решение принимает машина. В случае с судом эксперт на последнем участке подключается и выносит решение совпадают они или нет. Суд экспертное заключение рассматривает, а циферки в компьютере к делу не пришьешь. Хотя и их уже пришивают, отдельная тема это системы для снятия информации с компьютеров чтобы их можно было в суде использовать. По сути делается слепок инфы на дисках с временем снятия и цифровыми подписями. Но это вообще отдельная интересная тема, не про дактилоскопию.

Аватар пользователя predessor
predessor(6 лет 4 месяца)

Это все так.

Но в основе - быстрый поиск по формуле.

Пусть этот поиск и даст ложные экземпляры тоже.

Дальше эксперт без труда выберет нужный.

Со смартфоном проще, поскольку кроме формулы, есть эталонный отпечаток этого же датчика.

По части отпечатка формулу найти - это работа для компьютера.

А из этой кучи отобрать нужный - это искусство.

Аватар пользователя Medved075
Medved075(6 лет 5 месяцев)

Самый прикол что собирать отпечатки могно даже не уведомляя человеков, сделал кнопки на банкомате с сканером и готово..

Аватар пользователя N277_Sensey
N277_Sensey(2 года 3 месяца)

Закон это запрещает. 

Аватар пользователя Medved075
Medved075(6 лет 5 месяцев)

А камера стоящая в банкомате это типа законно? А сбор бигдаты в интернете это наверное вообще детский развлекух.

Аватар пользователя N277_Sensey
N277_Sensey(2 года 3 месяца)

(терпеливо) Сбор данных с человека снимается самыми разными организациями, с его разрешения, о чём данного человека предупреждают маленькие буквы в скучных контрактах. В том числе и отпечатки. Но при этом есть нюанс: базы эти не сведены в единый доступный МВД реестр и Закон запрещает тому же МВД без достаточных оснований соваться в базы условного ВТБ-банка. Возникает замкнутый цикл - запросить Ваши персональные отпечатки можно при наличии разрешения а чтобы получить это разрешение нужны те самые полученные "честно-официальным" путём  доказательства, т.е. отпечатки. 

 

Аватар пользователя Иван Петровский

В принципе отпечатки пальцев можно заменить следами ДНК. Даже если чел в перчатках, волосы с головы и частички кожи сыпятся постоянно и присутствие человека можно определить спустя много лет. Как-то в России провели анализы, сравнили с ДНК сидящих и раскрыли как минимум сотни преступлений. ДНК новую не вырастишь и не подделаешь  

Аватар пользователя Fandaal
Fandaal(9 лет 7 месяцев)

Более дорогостоящая процедура.

Аватар пользователя casper_nn
casper_nn(11 лет 9 месяцев)

Вы правы в том, что по потожировому следу возможно провести экспертизу ДНК, но в зависимости от условий возникновения следа днк там может быть обнаружена процентах в 50-ти где-то, из того что я читал. Ссылку не найду сейчас на этот материал. То есть в половине случаев у вас будет отпечаток но не будет ДНК. Другая тема это определение характера захвата или движения по следам. Допустим у вас молоток со следами бурой жидкости и отпечатки и ДНК на ручке от двух разных людей. И подозревамый говорит что молоток взял посмотреть, а убийца кто-то другой.  Тут будет важно кто как его держал.

Аватар пользователя Иван Петровский

ДНК не обязательно из отпечатка пальца выделять, можно по волосу или частичке кожи, которые непрерывно сыпятся с человека. Это дает возможность определить, кто на месте преступления присутствовал, пусть и не в момент преступления.

Аватар пользователя casper_nn
casper_nn(11 лет 9 месяцев)

Все так. На текущий момент упирается в стоимость экспертизы - её проводят по тяжким типа убийств, а вот по мелкой краже уже не всегда станут заморачиваться, только если бюджет будет. Так что пока дактилоскопия нужна.

Аватар пользователя N277_Sensey
N277_Sensey(2 года 3 месяца)

Как любой другой метод, дактилоскопия не является вундерваффе. Те же бородавки существенно меняют рисунок, ИИ отбракует отпечаток.

Аватар пользователя Vovan7519
Vovan7519(9 лет 5 месяцев)

это вы на каждом пальце каждой руки по бородавке вырастите? Круто, че.

Аватар пользователя N277_Sensey
N277_Sensey(2 года 3 месяца)

Можно я не буду комментировать ваше "круто, чё"?

Аватар пользователя Bullet
Bullet(11 лет 4 недели)

Вообще-то, "дактилоформула". Равно как и "дактилокарта".

На мой взгляд, статья содержит суждения правильные, но несколько, хм, поверхностные. Видно, что автор к дактилоскопии непосредственного отношения не имел.

Не затронуты, в частности, собственно дактилокарты, где отпечатки пальцев рук получаются прокаткой. Забавно, но красковый способ получения эталонных отпечатков пальцев рук, как ни крути, наиболее популярный и по настоящее время, автором вообще забыт.

Ничего не сказано про то, что автоматизация в дактилоскопии - вообще говоря, понятие условное. Как в расстановке тех самых опорных точек при вводе отпечатка в БД, так и, особенно, при поиске отпечатка в базе (эту процедуру, кстати, проходит любой туда вводимый отпечаток), без человека, эксперта, не обойтись. Особенно при поиске, потому как система выдает минимум десятка полтора "кандидатов", отпечатков, которые она считает похожими на тот, что ищем, а дальше уже сравнения идут глазами и только ими.

Про разные АДИС, то бишь автоматизированные дактилоскопические информационные системы, про ФЗ "О государственной дактилоскопической регистрации в Российской Федерации", про категории регистрируемых, про добровольную регистрацию, про особенности отпечатков на разных поверхностях и материалах, про способы выявления - масса интересной информации осталась за кадром.

Замечу вкратце, что не из википедий это все вычитал, а долгое время дактилоскопией занимался непосредственно, и на Петровке, и в ГИЦ, внедрял АДИС ГИЦ, ну и некоторые куски того самого ФЗ мной написаны.)

 

Аватар пользователя casper_nn
casper_nn(11 лет 9 месяцев)

Это потому, что я не криминалист, я айтишник, рассказываю про наш айтишный стандарт в биометрии, который пересекается с этой темой и корнями уходит в работу экспертов. Про детали, о которых вы рассказываете, с удовольствием почитаю, если вы сделаете про это развернутый пост. Спасибо за интересную инфу!

Аватар пользователя Bullet
Bullet(11 лет 4 недели)

Как айтишник вы тогда тем более знаете, что основной способ наполнения баз АДИС - это сканировпние дактилокарт. Ну и что изъятые  с мест правонарушений следы потому и есть вероятность хоть как-то опознать, что существуют отпечатки на дактилокарте, где палец прокатан и поэтому сохраняется более-менее полный комплекс характерных признаков его отпечатка. А след - штука такая, что даже его ориентация далеко не всегда очевидна, не то чтобы характерные признаки. Поэтому результативный поиск "след-след" - редчайшее событие, а "след-карта" нет-нет да и сработает. 

Про биометрию - отдельный разговор. Насколько знаю, результативной биометрической системы (в смысле, сравнимой по результативности с дактилоскопией) до настоящего времени нет, хотя могу и ошибаться, конечно. 

Про статью - нет, вряд ли. Большой объем работы с никаким выходом - всё же для АШ такая инфа неформат.

Аватар пользователя predessor
predessor(6 лет 4 месяца)

Вот тут ИИ поможет.

Можно обучить ИИ по всему массиву отпечатков с тем, чтобы её алгоритм отбора стал гораздо более точным, чем у эксперта.

Аватар пользователя Bullet
Bullet(11 лет 4 недели)

Можно, конечно, и зайца научить курить, но будет ли от этого польза - что самому зайцу, что его хозяину?)

Если серьёзно, то, по опыту, ничего тут без эксперта не получится.

Аватар пользователя J1EXA
J1EXA(7 лет 6 месяцев)

Спасибо, интересно.

Аватар пользователя Fandaal
Fandaal(9 лет 7 месяцев)

Шрамы, рубцы на подушечках пальцах мешают идентификации? Если отпечатки в базу попали до их наличия.

Просто на паре-тройке пальцев рисунок испорчен этим.

Аватар пользователя casper_nn
casper_nn(11 лет 9 месяцев)

Если шрам пришелся на одну из контрольных точек, то она у вас пропадет, но сверка идет по множеству точек сразу и при достижении определенного порога совпадения отпечаток считается идентичным

Скрытый комментарий Повелитель Ботов (без обсуждения)
Аватар пользователя Повелитель Ботов
Повелитель Ботов(54 года 6 месяцев)

Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.

Комментарий администрации:  
*** Это легальный, годный бот ***