孟慶博

（中國刑警學院 遼寧 沈陽 110035）

足跡自動分析系統(tǒng)（CAFI）功能優(yōu)化與實現(xiàn)

孟慶博

（中國刑警學院 遼寧 沈陽 110035）

足跡自動分析系統(tǒng)(CAFI)運用計算機圖像技術(shù)對足跡步態(tài)特征進行研究的功能十分強大，但目前并未在全國公安工作中得到廣泛應用與推廣。通過反復對該系統(tǒng)進行檢測，發(fā)現(xiàn)了其分析身高和年齡功能模塊中存在一定的問題，并著手對原系統(tǒng)的功能模塊進行優(yōu)化與實現(xiàn)，使其具有更好的操作性和精確性。

CAFI身高模塊 年齡模塊 功能優(yōu)化

1 足跡自動分析系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成

足跡自動分析系統(tǒng)（CAFI）使用VC++6.0進行開發(fā)，采用MFC的多文檔視圖結(jié)構(gòu)，可以滿足同時顯示、處理、分析多個圖片的需要。采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O計思想，能夠完成在實際分析中需要進行的所有圖像處理功能，并提供了功能強大的注釋功能，能夠?qū)圹E做出各種標記，以滿足鑒定的良好可視性和鑒定結(jié)果的輸出的要求。[1]

2 原足跡自動分析系統(tǒng)存在的問題

通過大量的系統(tǒng)測試，發(fā)現(xiàn)原系統(tǒng)在分析身高以及分析年齡兩大功能上存在一定的缺陷。

2.1 分析身高功能存在的問題

在對原有系統(tǒng)計算身高功能的反復測試下，發(fā)現(xiàn)在測量穿鞋足跡的分析身高情況下，在測量完鞋長后必須通過手動輸入鞋的放余量進行下一步分析身高，這對刑事技術(shù)人員提出了相當高的要求。刑事技術(shù)人員不僅僅要熟悉各種鞋的種類劃分，而且要熟悉各種鞋的放余量。在影響了系統(tǒng)計算身高功能的同時，又增加了人為因素的干擾，如圖1所示。

2.2 分析年齡功能存在的問題

通過犯罪嫌疑人所遺留足跡進行年齡分析一直是分析犯罪嫌疑人人身特點的難點之一，也常常困擾著我們的技術(shù)人員，極大地影響我們對犯罪嫌疑人的偵查工作。雖然在原系統(tǒng)的分析年齡功能里提供了6種方法（如圖2所示），但是并沒有采用當前最常用的“根據(jù)跟部踏痕半徑計算年齡”方法。這就對技術(shù)人員的專業(yè)技術(shù)和分析檢驗經(jīng)驗有很高的要求，也容易使得分析的結(jié)果和實際情況有較大誤差。

圖1 原系統(tǒng)計算身高界面

3 系統(tǒng)分析身高功能模塊的優(yōu)化與實現(xiàn)

3.1 分析身高功能模塊的優(yōu)化

通過對原有系統(tǒng)計算身高功能的反復測試，發(fā)現(xiàn)通過手動輸入鞋的放余量對檢驗人員的專業(yè)能力要求較高，而且容易造成人為因素的干擾。故提出在分析身高功能模塊里，嵌入一個提供多種常見鞋型的菜單，其菜單包括了如圖3所示的8種鞋型。其中，每種鞋型的放余量可以使用系統(tǒng)默認的數(shù)值，也可以根據(jù)自己的經(jīng)驗利用手動輸入的方式進行分析，數(shù)值的精度可以精確到小數(shù)點后三位，這既減少了操作難度又增加了人性化設計。

圖2 原系統(tǒng)計算年齡菜單

圖3 新系統(tǒng)計算身高界面

3.2 分析身高功能模塊的優(yōu)化實現(xiàn)

通過對500余足跡（選取中國刑警學院本科生和干訓生為樣本）的捺印樣本進行如上8種鞋型分類（樣本包括：赤足足跡一份，穿襪足跡一份，穿鞋足跡一份。首頁標明身高、年齡等信息），測量出每個樣本赤足長和鞋長，并把記錄填入到office辦公軟件中的Excel里，根據(jù)Excel提供的求和、求平均值函數(shù)，按照公式：鞋的放余量=鞋長-赤足長進行統(tǒng)計，最后建立比較合理的放余量的數(shù)據(jù)庫。計算出每一種常用鞋型的放余量并把數(shù)據(jù)作為默認數(shù)據(jù)。

在新系統(tǒng)中，通過對500余足跡捺印人的足跡樣本進行分類匯總，歸納出了如圖4所示的8種鞋型，并建立比較合理的放余量的數(shù)據(jù)庫。通過數(shù)據(jù)庫，測算出了各種鞋的放余量。在輸入放余量的對話框中刑事技術(shù)人員可以通過單選項對話框選擇鞋的種類，在每種鞋型的后邊又給出了放余量的提示。不僅如此，刑事技術(shù)人員也可以通過自己的實踐經(jīng)驗積累，自己手動輸入鞋的放余量，不僅提高了系統(tǒng)的精確度和效率，還大大增加了人機交互功能，如圖4所示。

圖4 輸入調(diào)整放余量菜單

4 系統(tǒng)分析年齡功能模塊的優(yōu)化與實現(xiàn)

4.1 分析年齡功能模塊的優(yōu)化

原系統(tǒng)的分析年齡功能里提供了多達6種方法，但是并沒有采用當前最常用的根據(jù)跟部踏痕半徑計算年齡。新系統(tǒng)通過增加了“根據(jù)跟部踏痕半徑計算年齡”這一模塊，簡化了刑事技術(shù)人員的分析工作的同時，也提高了精確度和可行性。如圖5介紹“根據(jù)跟部踏痕半徑計算年齡”功能的具體實現(xiàn)。

圖5 “根據(jù)穿鞋足跡跟部踏痕半徑計算年齡”菜單

4.2 分析年齡功能模塊的優(yōu)化實現(xiàn)

（1）“二值化”處理。在系統(tǒng)“根據(jù)跟部踏痕半徑計算年齡”中，首先根據(jù)圖片的效果，可以采取對圖片進行二值化處理。通過點擊“圖像”菜單里的“二值化”，出現(xiàn)如圖6界面，根據(jù)圖片的生成效果，拖動滑塊達到最佳效果。

圖6 “二值化”對話框

（2） 設置跟部踏痕半徑。踏痕的大小、寬窄或長短，是指落足點輻射的范圍大小，通常用半徑來描述。所謂半徑，是指踏痕中落足點至足跟后外緣比較明顯的踏痕與壓痕交界的躍變點的距離。[2]設置跟部踏痕半徑可以通過如下圖兩種方式：①擊鼠標右鍵，選擇“設置跟部踏痕半徑（R）”(如圖7所示)；②通過點擊“線設置”里的“設置跟部踏痕半徑”來設置跟部踏痕半徑(如圖8所示)。

圖7 “設置跟部踏痕半徑”菜單

圖8 “設置跟部踏痕半徑”菜單

（3） 點擊“計算”菜單里的“根據(jù)穿鞋足跡跟部踏痕半徑計算年齡” （如圖5所示）。

（4） 選擇“輸入調(diào)整的放余量”。根據(jù)足跡跟部踏痕半徑的特點，以及鞋的種類特點，將鞋分成如下三類：①休閑皮鞋。其特點是鞋跟寬＞=7.5cm；②普通皮鞋。其特點是鞋跟寬＜7.5cm；③沖切底鞋。其特點是鞋跟較窄，鞋的放余量相對較小。

通過對眾多足跡樣本的比對和測試，按照如上三種鞋型分類，測量出每個鞋的跟部踏痕半徑，再由樣本提供的年齡信息，把記錄填入到Excel里建立相應的數(shù)據(jù)庫，根據(jù)Excel提供的求和、求平均值函數(shù)，按照公式：跟部踏痕半徑放余量=（測量的穿鞋足跡跟部踏痕半徑-年齡） /10，測算出休閑皮鞋的放余量為1.9cm；普通皮鞋的放余量為1.2cm；沖切底鞋放余量為0.5cm，并根據(jù)需要添加了手動輸入模式，增加了人機互動的功能（如圖9所示）。

圖9 “輸入調(diào)整放余量”對話框

4.3 “根據(jù)跟部踏痕半徑計算年齡”算法的理論依據(jù)

踏痕的起緣和止緣在跟后外緣有一交匯點，即踏痕的躍變點。踏痕的落足點至躍變點的距離長度即踏痕的半徑。年齡計算公式為：

式中，Age為年齡；R為實際測量出的赤足足跡跟部踏痕半徑值；L為特定鞋型的防余量值。

5 總結(jié)

本研究結(jié)合統(tǒng)計學的有關理論，在原有CAFI系統(tǒng)的基礎上，對幾種常見鞋型的放余量進行統(tǒng)計，建立了相應的數(shù)據(jù)庫。并根據(jù)其統(tǒng)計結(jié)果對原計算機輔助足跡分析系統(tǒng)中分析身高功能的不足之處加以改進。在分析年齡的功能里，經(jīng)過大量對足跡樣本的分析比對，增加了一種更加常見、精確的“根據(jù)穿鞋足跡跟部踏痕半徑計算年齡”計算功能。這都使得該系統(tǒng)在分析穿鞋足跡時最大限度地擺脫人為主觀因素的干預，增加CAFI系統(tǒng)的可操作性，提高足跡分析身高和年齡的準確性，使足跡自動分析系統(tǒng)更加自動化、智能化，讓足跡自動分析系統(tǒng)在實踐中具有更大的可操作性和實用性。

[1]孟慶博，英瑞剛.計算機輔助足跡分析系統(tǒng)界面及漏洞改進[J].中國刑警學院學報，2014，（1）：26.

[2]史力民.足跡學[M].北京：中國人民公安大學出版社，2007：133-137.

（責任編輯：孟凡騫）

TP311.5

A

2095-7939(2015)02-0053-03

2014-10-14

孟慶博（1981-），男，遼寧沈陽人，中國刑警學院網(wǎng)絡犯罪偵查系講師，碩士，主要從事網(wǎng)絡犯罪偵查研究。