СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНОГО СПИСКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАКТИЛОСКОПИЧЕСКОЙ БАЗЫ ДАННЫХ, ДАКТИЛОСКОПИЧЕСКАЯ БАЗА ДАННЫХ И СПОСОБ ЕЕ ФОРМИРОВАНИЯ Российский патент 2011 года по МПК G06K9/00 

Изобретение относится к способам дактилоскопических исследований, в частности к способам формирования рекомендательных списков с использованием дактилоскопической базы данных, включающей массив следов и массив отпечатков, а также к таким базам данных и к способам их формирования, и наиболее успешно может быть использовано в автоматизированных дактилоскопических информационно-поисковых системах.

При проведении дактилоскопических исследований в системах идентификации личности, особенно в милицейской и судебной практике, обычно проводят сравнение изображений отпечатков пальцев/ладоней/ступней, полученных в установленном порядке, и следов пальцев/ладоней/ступней, полученных (оставленных на всевозможных поверхностях) случайным образом. Дактилоскопические базы данных нередко содержат миллионы дактилокарт и десятки тысяч неустановленных следов. Поэтому при проведении исследований используют автоматизированные дактилоскопические информационно-поисковые системы (АДИС). Базы данных, как правило, содержат массив дактилокарт и массив следов.

Под отпечатком подразумевается дактилоскопическое изображение рисунка кожи пальца, ладони или ступни человека, полученное (взятое) путем оттиска или прокатки соответствующего участка кожи на поверхности бумаги или на дактилоскопическом сканере, с соблюдением установленных для процедуры дактилоскопирования условий.

Под дактилокартой понимается учетная запись личности, включающая набор отпечатков и информацию о личности, у которой взяты данные отпечатки.

Под следом понимается дактилоскопическое изображение, изъятое, как правило, с места преступления, оставленное неизвестной личностью путем касания какой-либо поверхности пальцем, ладонью или ступней.

Под карточкой следов понимается карта, которая содержит изображения всех следов, изъятых с одного места преступления.

Дактилокарту следует рассматривать как комплект дактилоскопических объектов: отпечатков, связанных с определенной личностью.

Карточку следов следует рассматривать как комплект дактилоскопических объектов: следов, связанных с определенным местом изъятия.

С помощью АДИС проводят сравнение запросного дактилоскопического объекта, т.е. объекта, подлежащего сравнению, с массивами базы данных. Обычно проводят четыре вида поисков: сравнивают запросный отпечаток с массивом отпечатков, запросный отпечаток с массивом следов, запросный след с массивом отпечатков и запросный след с массивом следов.

Результатом поиска является предлагаемый эксперту для более тщательного сравнения рекомендательный список объектов, которые могут принадлежать тому же лицу, что и запросный объект. При большом размере базы данных число объектов в списке, необходимое для соблюдения надежности поиска, неизбежно увеличивается, что соответственно увеличивает количество ручного труда операторов, затрачиваемое на просмотр результатов поисков. Под надежностью поиска в данном случае понимается вероятность попадания в рекомендательный список заданного числа (обычно в процентах от имеющихся в базе данных) дактилоскопических объектов, являющихся «родными» для запросного, т.е. оставленных тем же лицом. Надежность поиска, как правило, должна составлять не менее 90%.

Сравнение нового отпечатка с массивом существующих отпечатков представляет собой относительно хорошо отработанную задачу. Это обусловлено тем, что отпечаток обычно получают в стационарных условиях, по утвержденной методике, что обеспечивает относительно хорошее качество изображения. Поэтому число кандидатов в рекомендательных списках при сравнении отпечатков невелико, то есть если два отпечатка принадлежат одному и тому же человеку, их идентификация осуществляется с высокой точностью.

Сравнение же отпечатка со следом или следа с отпечатком при соблюдении заданной надежности приводит к созданию очень больших рекомендательных списков, требующих для обработки больших трудозатрат.

Известен способ сравнения отпечатков, описанный в заявке США №2006/0153433, который используется в пропускных системах для подтверждения заявленного идентификатора пользователя. Запросный отпечаток пользователя сравнивают с отпечатком того же пользователя, предварительно введенным в базу данных системы, и по результатам сравнения определяют индекс совпадения. При превышении вычисленным индексом совпадения порога верификации система принимает решение о совпадении запросного отпечатка и отпечатка из массива и подтверждается заявленный идентификатор пользователя.

Согласно известному способу каждый отпечаток, вносимый в базу данных системы, подвергают предварительному сравнению с отпечатками эталонного массива, в результате которого получают ряд параметров, которые впоследствии хранятся вместе с отпечатком в базе данных и используются для последующих сравнений. В частности, для каждого отпечатка хранят наибольший индекс совпадения и индивидуальный порог верификации.

В заявке США №2006/0153433 описано сравнение отпечатков "один-с-одним" и не раскрыта возможность применения способа для поиска введенного отпечатка среди массива отпечатков. Однако применение известного способа к поискам отпечаток-отпечаток и отпечаток-след позволит получить более короткие рекомендательные списки за счет использования индивидуальных порогов верификации. Вместе с тем, расчетный способ определения индивидуального порога верификации основан на некой статистической модели, и его результаты носят приблизительный характер. Следовательно, в результаты поиска вносится определенная погрешность, которая может приводить к появлению в рекомендательном списке "чужих" кандидатов. Таким образом, применение известного способа для поисков отпечаток-след не позволит обеспечить требуемую точность поиска.

Известны автоматизированная система и способ сравнения дактилоскопических объектов, описанные в заявке США №2004/0062426. Автоматизированная дактилоскопическая информационная система включает массив следов и массив отпечатков. Запросный объект сравнивают с каждым объектом базы данных. По результатам сравнения определяют индекс совпадения запросного объекта, например отпечатка, со следом, и формируют рекомендательный список запросного объекта путем включения в него объектов, имеющих индекс совпадения, превышающий пороговый индекс, определяемый на основе статистических свойств массива следов и отпечатков. Затем рекомендательный список направляют оператору для визуального сравнения изображений найденных объектов с изображениями запросного объекта.

В соответствии с описанным известным способом процедура сравнения объектов может быть проведена в несколько этапов, на каждом из которых используется свой алгоритм. На первом этапе из базы данных выбирают объекты с соответствующим запросному объекту типом узора. Затем может быть проведен дополнительный отбор путем сравнения частных признаков отобранных объектов с тем же типом узора, что и у запросного объекта, с частными признаками запросного объекта. Ограниченное таким образом число объектов в рекомендательном списке должно гарантировать требуемую надежность.

При этом подходе важно, чтобы объекты, по которым происходит сравнение, обладали приблизительно одинаковыми статистическими свойствами. Однако даже для отпечатков это условие соблюдается лишь отчасти.

В том случае, если необходимо провести сравнение отпечатка со следами, задача становится намного сложнее. Это обусловлено тем, что следы, в отличие от отпечатков, оставлены в разных условиях, на разных поверхностях, и изъяты (проявлены) разными средствами и с разной степенью тщательности. Кроме того, они все имеют разную площадь, могут быть оставлены разными участками одного или нескольких пальцев, или ладони, и, значит, содержат разное количество дактилоскопических признаков. Таким образом, проверяя отпечаток по массиву следов, трудно определить, какой из следов должен войти в рекомендательный список следов данного отпечатка:

след А с малым индексом совпадения, или след В с большим индексом совпадения. Из-за различия в статистических свойствах объектов трудно определить, каким должен быть минимальный индекс совпадения, который бы свидетельствовал о высокой вероятности совпадения следа с отпечатком и целесообразности внесения этого следа в рекомендательный список для более тщательного сравнения. Поэтому при использовании только первого этапа описанного способа для проведения поиска отпечаток-след для достижения заданной надежности придется составлять рекомендательные списки, включающие большое число следов. Для составления рекомендательного списка, включающего приемлемое число следов, разработчики, как правило, принудительно ограничивают это число. Очевидно однако, что это приводит к снижению надежности.

Для улучшения точности сравнения при соблюдении требуемой надежности известный способ предполагает проведение второго и третьего этапов определения вероятности совпадения, на которых сравнивают другие отпечатки того же лица, что и выбранный для последующего анализа отпечаток, с соответствующими отпечатками того же лица, что и запросный отпечаток. При оценке вероятности совпадения одного запросного отпечатка с отпечатком из базы данных учитываются результаты сравнения остальных отпечатков из сравниваемых комплектов отпечатков. Очевидно, что проведение этих этапов оценки вероятности совпадения для поиска отпечаток-отпечаток позволит сократить длину рекомендательного списка, предоставляемого эксперту для визуальной оценки.

В заявке США №2004/0062426 второй и третий этапы определения вероятности проиллюстрированы только применительно к поиску отпечаток-отпечаток. В случае поиска отпечаток-след в качестве сравниваемого с дактилокартой комплекта дактилоскопических объектов может выступать карточка следов, содержащая следы с одного места преступления. Однако, в отличие от дактилокарты, взаимосвязь следов в одной карточке носит лишь вероятностный характер, поскольку изъятые на месте преступления следы могут принадлежать разным лицам. Поэтому влияние результатов поиска остальных отпечатков запросной дактилокарты с остальными следами карточки следов на вероятность совпадения запросного отпечатка с рассматриваемым следом весьма мало. Таким образом, применение алгоритмов второго и третьего этапов определения вероятности для поисков отпечаток-след не позволит значительно уменьшить длину рекомендательного списка с обеспечением требуемой надежности поиска.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создать способ формирования рекомендательного списка следов с использованием дактилоскопической базы данных, включающей массив следов и массив отпечатков, обеспечивающий снижение трудоемкости анализа изображений путем сокращения этого списка при обеспечении заданной надежности сравнения, способ формирования базы данных, обеспечивающей формирование такого списка, и базу данных, с использованием которой формируют такой список.

Поставленная задача решена тем, что при формировании рекомендательного списка следов в дактилоскопической базе данных, включающей массив следов и массив отпечатков, сравнивают запросный отпечаток со следом из массива следов. По результатам этого сравнения определяют индекс совпадения запросного отпечатка со следом. В соответствии с изобретением след сравнивают с каждым отпечатком из массива отпечатков, по результатам этого сравнения определяют индекс совпадения следа с отпечатком и формируют список высоких индексов совпадения следа с отпечатками.

Согласно предлагаемому способу решение о включении следа в рекомендательный список следов принимают, если указанный индекс совпадения запросного отпечатка со следом превышает наименьший индекс из указанного списка высоких индексов совпадения следа с отпечатками.

Поставленная задача решена также тем, что предложена база данных, включающая массив отпечатков и массив следов, в которой в результате сравнения каждого следа с отпечатками массива отпечатков сформирован список высоких индексов совпадения следа с отпечатками, относящийся к указанному следу и включающий наиболее высокие индексы совпадения данного следа с отпечатками.

Число индексов совпадения в указанном списке высоких индексов, как правило, установлено заранее.

Благодаря сравнению следа со всеми отпечатками для этого следа выявляют наиболее высокие индексы совпадения. Поскольку решение о включении следа в рекомендательный список следов принимают только в том случае, когда индекс совпадения запросного отпечатка со следом превышает наименьший из указанных высоких индексов совпадения следа с отпечатками из указанного списка высоких индексов, обеспечивается формирование рекомендательного списка с наибольшей вероятностью выявления следа, принадлежащего тому же человеку, что и запросный отпечаток.

При осуществлении предлагаемого способа целесообразно использовать автоматизированную дактилоскопическую информационно-поисковую систему. В этом случае можно осуществить заранее такую объемную работу, как сравнение следа с каждым отпечатком из массива отпечатков, определение индекса совпадения следа с отпечатком и формирование указанного списка высоких индексов совпадения следа с отпечатками последовательно для каждого следа из массива следов.

В отличие от известных способов сравнения отпечатков со следами, в которых число следов в рекомендательном списке ограничено принудительно, в заявляемом способе число следов в рекомендательном списке не ограничено. При этом, как показали испытания, число следов в рекомендательном списке оказывается приемлемым.

Таким образом, заявляемый способ обеспечивает возможность сокращения рекомендательного списка, предназначенного для ручной обработки специалистом при обеспечении заданной надежности сравнения.

Способ может быть реализован с помощью существующих средств обработки баз данных.

Поставленная задача решена также тем, что при формировании базы данных, включающей массив следов и массив отпечатков, вносят запросный отпечаток в массив отпечатков базы данных, сравнивают его со следом из массива следов, и по результатам этого сравнения определяют индекс совпадения запросного отпечатка со следом. Согласно изобретению сравнивают след с каждым отпечатком из массива отпечатков, по результатам этого сравнения определяют индекс совпадения следа с отпечатком, формируют список высоких индексов совпадения следа с отпечатками, и вносят в него индекс совпадения запросного отпечатка с данным следом при условии, что указанный индекс совпадения превышает наименьший индекс из указанного списка высоких индексов совпадения следа с отпечатками.

Благодаря такому изменению списка, по мере сравнения следа с новыми запросными отпечатками в списке высоких индексов этого следа постепенно остаются наиболее высокие индексы совпадения (при неизменном числе индексов в списке), так что эффективность и качество работы с базой данных, формируемой таким способом, будет постоянно повышаться.

Целесообразно, чтобы в каждом указанном списке высоких индексов совпадения следа с отпечатками индексы были расположены в порядке уменьшения.

Ниже приведен пример реализации предлагаемого изобретения.

Для обеспечения реализации предлагаемого способа предварительно проделывают следующую работу по формированию базы данных. В базе данных, содержащей массив отпечатков и массив следов, сравнивают с использованием автоматизированной дактилоскопической информационно-поисковой системы некоторый след из массива следов с каждым отпечатком из массива отпечатков. По результатам сравнения определяют индексы совпадения этого следа с отпечатками, формируют список высоких индексов совпадения следа с отпечатками и сохраняют его в базе данных. Индексы совпадения в этом списке располагают по мере их уменьшения от начала к концу списка. Такое сравнение производят в отношении каждого следа из массива следов. В результате каждый след приобретает свой список высоких индексов совпадения следа с отпечатками. Число индексов совпадения в этом списке устанавливают заранее. Выбор этого числа определяется заданной степенью надежности и величиной массива. Так, в реализующей заявляемый способ автоматизированной дактилоскопической системе для достижения надежности 0,8-0,9 поисков "след-отпечаток" на базе данных 50 млн дактилокарт список содержит 50 индексов совпадения следа с отпечатками.

В том случае, если необходимо провести поиск в отношении следа плохого качества, изъятого с места особо тяжкого преступления, оператор для повышения надежности может увеличить число указанных индексов совпадения в списке.

Далее описано, как при поступлении в базу данных нового запросного отпечатка формируют рекомендательный список следов и как осуществляют дальнейшее формирование базы данных. Посредством АДИС производят сравнение запросного отпечатка с некоторым следом массива следов. В результате такого сравнения определяют индекс совпадения запросного отпечатка с этим следом.

Дальнейшие действия осуществляют с использованием списка высоких индексов совпадения следа с отпечатками, относящихся к данному следу, составленного в ходе вышеописанной предварительной работы по формированию базы данных.

Сравнивают указанный индекс совпадения запросного отпечатка со следом и наименьший из указанных высоких индексов совпадения следа с отпечатками из указанного списка отпечатков. Если индекс совпадения запросного отпечатка со следом превышает наименьший из высоких индексов совпадения следа с отпечатками из указанного списка высоких индексов совпадения следа с отпечатками, принимают решение о включении следа в рекомендательный список следов.

Таким образом, след включают в рекомендательный список при условии, что он похож на запросный отпечаток больше, чем на отпечаток, которому соответствует последний (наименьший) индекс совпадения в указанном списке высоких индексов.

Условие включения следа под номером n, имеющего в списке 50 высоких индексов совпадения следа с отпечатками, в рекомендательный список запросного отпечатка можно для наглядности описать так:

I(n)>J(n, m),

где I - индекс совпадения запросного отпечатка с n-м следом;

J - индекс совпадения следа с отпечатком из списка высоких индексов совпадения следа с отпечатками; и

m - порядковый номер индекса совпадения в списке высоких индексов совпадения следа с отпечатками, упорядоченном по убыванию индексов.

В нашем примере m=50.

По мере проведения последующих сравнений список высоких индексов совпадения следа с отпечатками, относящихся к данному следу, изменяют путем внесения в него индекса совпадения запросного отпечатка с этим следом при условии, что этот индекс совпадения превышает наименьший индекс из указанного списка.

Таким образом осуществляют дальнейшее формирование базы данных, по мере которого в списке высоких индексов совпадения каждого следа индексы с меньшими значениями замещаются индексами с более высокими значениями. Благодаря этому включение следа в рекомендательный список возможно только при высокой вероятности совпадения с запросным отпечатком, что повышает точность сравнения и позволяет получить наиболее достоверный и одновременно максимально короткий рекомендательный список.

Индексы совпадения следа с отпечатками располагают в списке высоких индексов совпадения следа с отпечатками в порядке их уменьшения, поэтому при последующих операциях сравнения новый индекс совпадения занимает свое место в списке по степени схожести отпечатка, соответствующего данному индексу совпадения, со следом.

Изобретение относится к способам дактилоскопических исследований, в частности к способам формирования рекомендательных списков с использованием дактилоскопической базы данных, а также к способам формирования таких баз данных, и может быть использовано в автоматизированных дактилоскопических информационно-поисковых системах. Техническим результатом является сокращение рекомендательного списка при обеспечении заданной надежности поиска и исключения влияния на рекомендательный список субъективного фактора. При формировании рекомендательного списка следов сравнивают запросный отпечаток со следом из массива следов и по результатам этого сравнения определяют индекс совпадения запросного отпечатка со следом. Сравнивают след с каждым отпечатком из массива отпечатков, по результатам этого сравнения определяют индекс совпадения следа с отпечатком и формируют список высоких индексов совпадения следа с отпечатками, включающий конкретное число наиболее высоких индексов совпадения следа с отпечатками. Решение о включении следа в рекомендательный список следов принимают, если указанный индекс совпадения запросного отпечатка со следом превышает наименьший из индексов совпадения следа с отпечатками из указанного списка высоких индексов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы.

1. Способ формирования рекомендательного списка следов с использованием дактилоскопической базы данных, включающей массив следов и массив отпечатков, согласно которому сравнивают запросный отпечаток со следом из массива следов, по результатам этого сравнения определяют индекс совпадения запросного отпечатка со следом и на основании этого индекса принимают решение о включении следа в рекомендательный список следов, отличающийся тем, что сравнивают след с каждым отпечатком из массива отпечатков, по результатам этого сравнения определяют индекс совпадения следа с отпечатком и формируют список высоких индексов совпадения следа с отпечатками, включающий конкретное число наиболее высоких индексов совпадения следа с отпечатками, а решение о включении следа в рекомендательный список следов принимают, если указанный индекс совпадения запросного отпечатка со следом превышает наименьший индекс из указанного списка высоких индексов совпадения следа с отпечатками.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при его осуществлении используют автоматизированную дактилоскопическую информационно-поисковую систему.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сравнение следа с каждым отпечатком из массива отпечатков, определение индекса совпадения следа с отпечатком и формирование указанного списка высоких индексов совпадения следа с отпечатками осуществляют заранее, последовательно для каждого следа из массива следов.

4. Способ формирования базы данных, включающей массив следов и массив отпечатков, согласно которому вносят запросный отпечаток в массив отпечатков базы данных, сравнивают его со следом из массива следов и по результатам этого сравнения определяют индекс совпадения запросного отпечатка со следом, отличающийся тем, что сравнивают след с каждым отпечатком из массива отпечатков, по результатам этого сравнения определяют индекс совпадения следа с отпечатком, формируют список высоких индексов совпадения следа с отпечатками, включающий конкретное число наиболее высоких индексов совпадения следа с отпечатками, и вносят в него индекс совпадения запросного отпечатка с данным следом при условии, что указанный индекс совпадения превышает наименьший индекс из указанного списка высоких индексов совпадения следа с отпечатками.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в каждом указанном списке высоких индексов совпадения следа с отпечатками индексы расположены в порядке уменьшения.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что указанное конкретное число индексов в указанном списке высоких индексов совпадения следа с отпечатками установлено заранее.