论指纹相似

南京康宁司法鉴定中心 朱建华　

    指纹相似是指它们的形态，局部区域的纹线流向，细节特征的数量、形状、大小、位置及相互关系较为接近。指纹相似主要研究的是指纹的纹型相似、对称性相似、局部细节特征的相似、遗传性相似等。

一、纹型相似

具有相同形态或流向的纹线组合在一起，并位于某些特定部位，就形成了“系统”。人的指头花纹基本上都具有三个系统（内部、外围、根基）或两个系统。按照指纹的组成结构及内部系统花纹的具体形态区分，指纹分为弓、箕、斗三大类型。纹型相似是指同类型或不同类型指纹在总体花纹及纹线形态上较为接近。

按照我国十指指纹分析法，指纹可分为三大类型，十八种形态，并可继续细分为几十种形态。指纹之所以能进行分类管理就足以说明指纹具有纹型及形态相似的共性。据调查，在中国人的指纹中弓、箕、斗三种类型以斗型纹的出现率最高，约50%，箕型纹次之约47.5%（正箕45%，反箕2.5%），弓型纹最少为2.5%。这些数据可以表明，在我国指纹纹型的相似率是很高的。

在指纹识别系统中，任意调取一枚斗型纹或箕型纹、帐型纹的指纹提交系统检索测试，结果系统会列出很多纹型相似的候选指纹。图例如下：

经过反复测试我们还发现随着十指指纹数据不断增加，纹型的相似率也在不断变化，并与之成正比。

二、指纹对称相似性

指纹相似存在于不同指不同部位、不同指相同部位，也存在于同一指不同部位；存在于不同人之间不同指，也存在于同一人不同指之间。指纹对称相似是指同一个人左右手之间，存在纹型或细节特征镜面相似的现象。

在上个世纪30年代国外就有研究报道：在同一对应指位上有74%——82%具有相同的指纹花纹，约20%——30%的人指纹类型完全对称。

有关技术人员对我国汉族人（男性）对应指位相同纹型的研究进行统计：同一对应指位纹型对称总概率为81.53%，其中弓型纹对称为0.955%，箕型纹对称为33.84%，斗型纹对称为38.495%，双箕斗对称为0.565%，数据表明，对称性的高低实际上是与该纹型的出现率直接相关，出现率高对称性则高，出现率低对称性则低。

下图A、B、C、D、E、F为对应手指出现的纹型对称相似。

笔者还发现，在一个人的十个手指中左右手纹型出现完全对称相似的现象也比较普遍。图例如下：

三、指纹局部细节特征的相似性

对指纹鉴定人员来说，不同纹型中的形态相似是很好区分的，因为弓、箕、斗型纹均有各自的定义，而且它们之间也很容易辨别；相同纹型中的形态相似如果指纹完整也是很好区分的。但是就1枚指纹的局部区域而言，细节特征比较少，尤其是质量较低的起点、终点、分歧、结合等一般特征的组合，在另一枚指纹中，重复出现的可能性就比较大。

笔者曾经用立体显微镜作为检测工具，对5000枚随机抽取的指纹进行研究分析，发现两枚指纹的中心周围，三角附近或外围系统等局部区域细节特征的形状、数量、位置以及相互关系相似的情况较常见。统计如下：

近几年笔者利用指纹自动识别系统，对弓、箕、斗三种纹型指纹的内部、外围、根基局部区域细节特征相似性分别进行了测试。在50万人的系统数据库中，笔者任意挑选弓、箕、斗3种纹型指纹各20枚，在内部、外围、根基以及三角局部区域分别抽取取细节特征6—9点提交系统进行检索。检索结果列表如下：

上述测试结果，从统计学的角度分析，在大容量的指纹数据库中，两枚指纹局部区域细节特征相似的机率是比较高的。

通过上述专项测试，笔者发现：箕型纹、斗型纹的三角区域出现细节特征相似的可能性为万分之二以上，大于其他部位。这是因为三角部位区域较小，特征点数量不多，但比较集中且受形态空间的局限，因此三角区域容易出现相似的现象（见图4）。

四、遗传性相似

作为人体皮肤组织的一部分，指纹理所当然也受遗传这一普遍生长规律的支配。所谓遗传，通俗地说就是子代继承了父代的一些相似或相象的现象。事实上，在人类的遗传关系中最有可能接近一致的遗传关系就是孪生子之间，因而孪生子之间在指纹方面的相似率远远高于其它人，同一族中有血缘关系的个人之间次之，而同一族或不同族中无血缘关系的个人之间指纹相似的程度更小。

将采集的100对（200人）孪生子 的十指指纹样本，以每对孪生子为一组，按乳突纹线的中心花纹形态进行分类，并对每一对孪生子指纹从纹型类别、纹型结构、花纹形态、纹线流向等进行分析、比较、归类、统计。见下表：

          100对孪生子十指指纹纹型相似统计表    （表5）

他们的指纹大多数不仅纹型极为相似，甚至有的相同指位的指纹中心花纹、中心至三角的距离、特征的形态和位置都极为相似，只是在细微末节的特征上有所差异。

在对一起盗窃案的现场指纹检索查档中笔者还发现一对孪生兄弟两人的右手中指指纹极为相似的实例。2001年11月我市玄武区和雍计算机科技有限公司发生一起盗窃案，在现场进出口窗户上发现提取指纹两枚，判断为右手食、中联指。其中右食指指纹模糊，但能确定为弧型纹；右中指指纹较清晰完整，在其下部有稳定的细节特征11点。我们将现场指纹输入指纹自动识别系统，进行检索。在系统列出的候选指纹里李军的右手中指样本指纹位列第一，且极为相似。将其右手食指图像调出进一步检验，发现：

1、李军的右手食指指纹与现场右手食指指纹类型相同，且中心花纹形态极为相似；

2、李军的右手中指指纹与现场右手中指指纹纹型相同，两者相应部位的花纹形态、纹线流向均一致，现场指纹下部的11点细节特征在其相同部位均有反映，且极为相似，但存在一定差异，特征的具体形态及特征的总合不符。

我们在作出否定结论的同时，对上述现象进行分析，认为两者相似程度较高，且是同指同位同形，极有可能是家族性显性遗传的具体表现。因此，建议侦察过程中把与李军有直系血缘关系的亲属，特别是兄弟列入侦查范围。随后，办案人员将其孪生弟弟李兵的十指指纹捺印后送检，经检验，认定现场指纹是李兵的右手中指所留（见图5）

五、指纹相似对指纹鉴定的影响

综上所述，与一枚指纹相同的只有这枚指纹本身，而与这枚指纹相似的则有很多枚。指纹相似是客观存在的，随着指纹库容量地增大，指纹的相似概率也会增高。

笔者对目前国内应用的多套指纹系统检索列出的候选指纹，作了一些初步调研。发现系统列出的排在第一位的候选指纹很多和提交比对的指纹极为相似，得分也很高，比中概率也是最高的，却往往没有比中。它们之间整体或局部的特征相似，只是一种偶合，而非本质的相同，但是这种排列具有很大的迷惑性，特别是当现场指纹为残缺、重叠或模糊不清时，这种迷惑性更大，这种特征的相似往往增加了指纹检验甄别的难度，甚至由此产生错误的结论。（见图6）

通过对上述系统列出的候选指纹比对甄别,可以说明所有相似指纹在检验鉴定过程中对指纹的同一认定都是干扰项。指纹相似程度小，干扰影响的程度就小；指纹相似程度大，干扰影响的程度就大。对于指纹系统来说，指纹库容量越大，指纹的相似率就越高，指纹相似率增高，系统的查准率就衰减；对于鉴定人员来说，相似的程度越大，受到干扰影响的程度也就越大，也就越可能影响他们鉴定的准确率。

统计表明：指纹相似率取决于细节特征的数量、质量和指纹库容量等因素。检验比对中细节特征的数量和质量与相似率成反比。即在检验比对中所确定的细节特征越多，相似率就越低；所确定的细节特征越少，相似率就越高；细节特征的质量越高，相似率就越低；细节特征的质量越低，相似率就越高。在大容量的指纹数据库中，指纹局部区域细节特征的数量越少、质量越低、组合关系越简单，出现与之相似指纹的机率就越大；反之，局部区域细节特征数量越多、质量越高、组合关系越特殊，出现与之相似指纹的机率就越少。

笔者对100例指纹鉴定失误的案例进行分析发现，无论是鉴定人员主观或客观的原因导致鉴定出现错误，都是因为在鉴定中将指纹相似认定为指纹相同而作出认定结论，或者将指纹相同认定为指纹相似而作出否定结论。其实在比对检验中，我们只要仔细观察就会发现相似指纹的差异点始终存在于特征之中，两个相似指纹之间必然存在本质的差异，两者可能或多出或缺少某些特征；相似的特征之间的位置，相互关系不完全相同；两个相似指纹各自对应的特征自身的大小，形态也不完全相同。

因此我们在指纹鉴定中必须尊重客观事实，首先，要正确区分指纹的相似和同一；其次，一定要坚持按比对检验程序进行，即先比对种类特征，再比对细节特征；既要比对单个特征，更要比对组合特征；第三，要保证所使用特征的一定数量，使其相似率降低；第四，要保证特征的质量，尽量使用质量较高的特征；第五，要科学地把握特征之间的相互关系；第六，要科学地解释差异点，看有无本质差异；同时对认定为相同一指纹的每一个差异点都必须说清楚缘由，不能似是而非。只有这样，才能正确地排除相似，认定同一，准确地出具结论。

目前，指纹自动识别系统的应用已十分普遍，如何排除指纹相似的干扰，提高系统检索查档准确率，将指纹鉴定人员的经验变为计算机的智能识别软件，尽量利用指纹所固有的原始特征信息提供相似指纹的差异分析，这是指纹自动识别系统核心技术研究人员应当深入研究、认真思考，并尽快将这些技术付诸实用的一项新课题。逐本溯源，指纹相似并不是指纹鉴定人员最大的障碍，最大的障碍是指纹鉴定人员自己对于指纹的认知态度和水平，如果鉴定人员对每一枚指纹都能够认真地进行科学分析，是完全能够避免指纹相似带来的困扰，从而大大提高指纹检验、鉴定的准确率，为侦查破案提供有力依据。