董家英薛寶坤恩克吉亞

（1 中國刑警學院 遼寧 沈陽 110035；2 鞏留縣公安局 新疆 伊犁 835400；3 烏拉蓋公安局 內(nèi)蒙古 錫林郭勒 026000）

基于落腳步態(tài)特征的足別量化分析

董家英1薛寶坤2恩克吉亞3

（1 中國刑警學院 遼寧 沈陽 110035；2 鞏留縣公安局 新疆 伊犁 835400；3 烏拉蓋公安局 內(nèi)蒙古 錫林郭勒 026000）

足跡作為犯罪現(xiàn)場上最常見的一種痕跡物證，具有遺留率、發(fā)現(xiàn)率、提取率高等特點，利用足跡落腳部位步態(tài)特征對左右足跡進行比較，并引入統(tǒng)計分析方法加以研究，極大地豐富了足別分析和足跡檢驗的方法。

步態(tài)特征 足別分析 量化檢驗

通過實際的辦案和現(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)，殘缺足跡占所提取足跡的70%以上，這類足跡由于遺留面積小，可以利用的特征少，所以很難準確判別足別，而準確識別殘缺足跡的留痕部位及區(qū)分左右足跡是足跡檢驗的關鍵所在，是分析、鑒定的前提和基礎，搞好這項工作關系到殘缺足跡的利用率問題。

本文通過大量實驗，收集刑案高發(fā)人群足跡樣本，對左右足落腳角度、落腳方向等特征量測量統(tǒng)計并分析比較，歸納總結(jié)出落腳部位步法特征與左右足別的關系，并引入聚類分析的方法在一定可靠地概率下進行驗證，進而得出利用落腳步態(tài)特征區(qū)分足別的可行性方法。

1 實驗原理及實驗方法

1.1 實驗器材

油墨捺印本，A3復印紙，直角測量尺，直尺，量角器，分規(guī)，統(tǒng)計軟件等。

1.2 樣本來源

隨機抽取中國刑警學院年齡在20～30歲、身體健康狀況良好、行走運動正常的學員100名及其所穿鞋作為實驗對象。

1.3 特征選取標準及實驗方法

本實驗中將主要針對步態(tài)特征中的踏痕，并以踏痕兩端點的連線與足跡中心線所構(gòu)成角度進行分析與研究。

落腳部位步態(tài)特征的位置通常位于足跡的后邊緣。由落腳部位的兩個端點連線與足跡中心線相交構(gòu)成的外側(cè)下角作為落腳角，如圖1所示。以足跡中心線為準，按照各個足跡的落腳點位置（內(nèi)、中、外）進行選取并標記描繪，如圖2所示。

圖1 落腳角度

圖2 落腳點位置（內(nèi)、中、外）

令實驗者分別捺印油墨平面穿鞋足跡，在本實驗中，所選取的落腳角定義為踏痕中兩個端點的連線與足跡中心線所構(gòu)成的左側(cè)下角，如圖1所示，測量∠1。大部分人在行走的過程中，不同的足別所遺留的落腳角不盡相同，甚至有很大的區(qū)別，當以踏痕中兩個端點的連線與足跡中心線所構(gòu)成的左側(cè)的角度作為本實驗所記錄研究的落腳角時，針對左足跡樣本所測量并記錄下的落腳角通常為鈍角。針對右足跡樣本所測量并記錄下的落腳角通常為銳角。

2 實驗統(tǒng)計及分析

2.1 數(shù)據(jù)測量與正態(tài)檢驗

通過對數(shù)據(jù)的測量，我們得出100名本科生的左足跡落腳角平均值為104.52°，而右足跡落腳角的平均值為73.58°由統(tǒng)計學可知正態(tài)性檢驗的任意一個系數(shù)檢驗的sig值小于0.05，或兩個系數(shù)檢驗的sig值均小于0.05，資料不服從正態(tài)分布，如果均數(shù)與中位數(shù)相差較大，也可能不是正態(tài)分布資料。對上述兩組數(shù)據(jù)進行正態(tài)性檢驗，結(jié)果顯示左右足跡樣本數(shù)據(jù)的中位數(shù)與均數(shù)相差很小，且兩組數(shù)據(jù)的兩個系數(shù)檢驗的sig值均大于0.05，故我們可以得出結(jié)論：該兩組數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布 ，即實驗取得的左右足跡兩組樣本落腳角數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布。

表1 左足跡樣本數(shù)據(jù)的頻數(shù)表分析變量：左足跡落腳角度；樣本例數(shù)n=100

表2 右足跡樣本數(shù)據(jù)的頻數(shù)表分析變量：右足跡落腳角度；樣本例數(shù) n=100

2.2 實驗數(shù)據(jù)的分析與討論

上述統(tǒng)計，兩組實驗數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布。因此，我們可以使用均數(shù)描述其集中程度，標準差描述其離散程度。統(tǒng)計得出左足跡樣本數(shù)據(jù)標準差為14.028，右足跡樣本數(shù)據(jù)的標準差為12.197，故可得出左腳足跡落腳角的離散程度大于右腳足跡落腳角的離散程度。左、右足跡樣本頻數(shù)表如表1、表2所示；左、右足跡樣本數(shù)據(jù)直方圖如圖3、圖4所示。

圖3 左足跡樣本數(shù)據(jù)頻數(shù)直方圖

圖4 右足跡樣本數(shù)據(jù)頻數(shù)直方圖

由以上的分析及圖示，利用統(tǒng)計軟件對該兩組數(shù)據(jù)不同組段內(nèi)數(shù)據(jù)出現(xiàn)的概率進行計算并得出結(jié)果，如表3所示。

表3 左右足落腳角概率分布比較 X為落腳角，單位：°

結(jié)合以上圖表及數(shù)據(jù)分析，討論如下：

左右足跡左側(cè)下角落腳角在42°～62°間時，分析確定為左腳足跡的概率為0。當左右足跡左側(cè)下角落腳角在63°～68°這個區(qū)間時，分析確定為左腳足跡的概率不大，明顯低于右腳足跡出現(xiàn)的概率。當左右足跡左側(cè)下角落腳角在102°以上時，分析確定為左腳足跡的概率為0。而左右足跡左側(cè)下角落腳角在88°～102°這個區(qū)間時，該腳為左腳的概率大于該腳為右腳的概率。所以通過實驗統(tǒng)計，我們可以發(fā)現(xiàn)，當足跡左側(cè)下角的落腳角度大于88°時，該足跡為左腳所留概率大于右腳。反之，當小于等于88°時，該足跡為右腳所留概率大于左腳。

2.3 實驗取樣時各項指標的誤差分析

本文統(tǒng)計分析出的各項數(shù)據(jù)在實戰(zhàn)運用中難免會有一定的誤差，產(chǎn)生誤差的原因如下：

（1）本實驗樣本均取自警院學員，走路姿態(tài)標準、端正，無嚴重的外落與內(nèi)落情況，具有一定的局限性。

（2）本實驗采用概率統(tǒng)計的方法分析研究落腳部位步態(tài)特征左右足跡差異，要求收集的樣本數(shù)要很大，故需要進一步補充增加樣本數(shù)量，以減少對實驗結(jié)果的誤差。

（3）對樣本測量時產(chǎn)生的誤差。樣本足跡收取后，人為的對樣本足跡落腳角的標劃與測量會產(chǎn)生一定的操作誤差。

3 實驗數(shù)據(jù)聚類分析法比較

我們可以用聚類分析的方法對現(xiàn)場提取的足跡的落腳角度與我們在實驗中所提取的樣本數(shù)據(jù)間進行分析與研究。通過運用現(xiàn)場足跡的落腳角度分別與左右腳相應的樣本數(shù)據(jù)計算距離，距離小者即說明該現(xiàn)場足跡的落腳角度屬于相對應的左腳或右腳樣本數(shù)據(jù)可能性大，即相應地該現(xiàn)場所提取足跡為左腳或右腳所遺留的可能性更大。

絕對值距離公式如下：

其中，d表示絕對值距離，xk表示樣本數(shù)據(jù)，x表示現(xiàn)場足跡落腳角度，n表示樣本數(shù)據(jù)總數(shù)。

現(xiàn)在我們已知：n=100，k=1，2，3，……100。

現(xiàn)舉一例，試加以說明：我們先假設在現(xiàn)場提取到一枚足跡，經(jīng)測量，其落腳角x=90°。則

因為d左＜d右，因此該枚足跡為左腳的可能性大于右腳。

在此，我們分別模擬從現(xiàn)場中提取男性左右足跡各10枚，通過多組實驗和示例證明和說明聚類分析方法分析現(xiàn)場足跡的準確性和可行性，如表4，表5所示。

表4 現(xiàn)場左腳足跡落腳角與兩組樣本數(shù)據(jù)的聚類分析

表5 現(xiàn)場右足跡落腳角與兩組樣本數(shù)據(jù)的聚類分析

由以上兩表我們可以看出，利用聚類分析的方法處理現(xiàn)場足跡的落腳角，對現(xiàn)場足跡所遺留足別的分析檢驗具有較高的準確性與可行性。

4 結(jié)論

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和觀測，我們得出以下結(jié)論：

（1）綜上分析，我們發(fā)現(xiàn)足跡在落腳部位多反映為偏外落足，左右腳足跡落腳角度皆服從正態(tài)分布，且左腳足跡的左側(cè)下角落腳角度平均值要大于右腳足跡的左側(cè)下角落腳角度，且離散程度大于右腳。

（2）經(jīng)多次試驗計算，我們可以得出當現(xiàn)場提取的足跡左側(cè)下角落腳角度大于88°時，則該足跡為左腳所留概率大于右腳。反之，當現(xiàn)場提取的足跡左側(cè)下角落腳角度小于等于88°時，則該足跡為右腳所留概率大于左腳。

（3）左右足跡在落腳部位步態(tài)反映上確有差異，并且利用該差異在分析左右足別上具有一定的準確性和可行性，但在實戰(zhàn)中要多方面結(jié)合分析足跡遺留者的性別，年齡，鞋種，足跡長、寬等綜合分析。

[1]湯澄清.步態(tài)分析技術與足跡量化檢驗初探[J].警察技術，2008，（3）.

[2]高爾濱.現(xiàn)場足跡檢驗鑒定中的起、落腳特征[J].刑事技術，2008，（3）.

[3]龔光魯.概率論與數(shù)理統(tǒng)計[M].北京：清華大學出版社，2006.

（責任編輯：孟凡騫）

D918.3

A

2014-09-26

董家英（1962-），女，遼寧營口人，中國刑警學院痕跡檢驗技術系高級實驗師，主要從事痕跡檢驗研究。