橡胶鞋大底穿用特征的特定性与稳定性研究

发布时间：2020-11-12 08:15

　　鞋印是刑事案件现场中一种常见的痕迹证据,因其能反映留痕鞋大底的形态特征而为侦查人员所利用。鞋大底穿用过程中形成的形态特征是鞋只同一认定中最常用、也是价值最高的一类特征。但是,由于反映形式与稳定性存在差异,不同的穿用特征在检验鉴定过程中的价值并不相同,从而导致检验人员能够依据穿用特征做出同一认定意见,却难以利用穿用特征来否定同一。鞋大底的穿用特征在足迹检验中非常重要,然而我国对于鞋大底穿用特征的基础性研究较为缺乏,因此鞋大底穿用特征的特定性和稳定性研究十分必要。为了弥补国内相关研究之不足、扩充已有的研究内容,本文在绪论中回顾了国内外鞋大底穿用特征的研究,最终选择四种穿用特征的特定性和稳定性作为本文的研究对象,以期为检验鉴定人员的鞋印鉴定活动提供理论基础。这四种穿用特征包括:硬伤、Schallamach磨损、楔入型附着物和涂层剥离。本文的第二部分选取了缺损这一比较有代表性的硬伤作为研究对象。在43位志愿者的鞋大底跟部相同位置用刻刀挖出米粒大小的缺损,并于第一个月每个穿用日进行捺印(21次),接下来的五个月每个月进行捺印(五次),观察其变化。统计了所有缺损在不同方面的变化;计算了这些变化与体重和身高的相关性;利用支持向量机探究其区分可能性。结果发现,大多数缺损先变大后变小,而且大多数缺损一个月以后边缘变得更加齐整;志愿者的体重/身高与缺损的变化呈负相关。同时,尽管随着穿用时间变久,缺损的区分可能性有所下降,但是在六个月以后依然有77.17%的同源样本和96.88%的异源样本能够被正确认定。这表明,缺损是一种相对可靠的穿用特征,支持向量机也可以在今后应用于类似研究中。本文的第三章从出现与否、角度和密度三个维度对鞋大底跟部Schallamach磨损特征进行描述和研究。此部分使用缺损实验中的鞋印捺印样本。批量裁切捺印样本的跟部,添加5×5 mm~2的定位网格,观察和测量Schallamach磨损在每个表格中的有无、角度和密度信息,由此量化整个鞋跟部位的Schallamach磨损特征。随后,统计了其变化规律,探索了不同鞋印中Schallamach磨损差异值的算法。结果表明,鞋大底跟部的Schallamach磨损特征从落脚部位开始出现,慢慢向鞋跟内侧扩张;方向大部分与x轴平行,最陡的位置均于穿用一个月以后出现在偏外侧边缘处;密度有疏有密,当存在一条泾渭分明的分界线时,密度较小的位置偏鞋跟外侧,密度较大的位置靠内。在出现的面积适中的情况下,Schallamach磨损特征具有一定特定性和稳定性,但间隔3天以上的同源样本认定正确率低于70%,故它的稳定性较缺损特征更差。本文的第四章首次对楔入型附着物的稳定性和特定性进行研究。稳定性研究的方法如下:37名志愿者穿着警用皮鞋在水晶板/柏油路面上行走/跑步,每次行进之前都要去带有橡胶颗粒和石英砂的足球场的人工草坪上走路、跑跳,以使橡胶颗粒和石英砂可以充分楔入鞋底。随后,记录行进前后鞋底的附着物数量、计算变化率。特定性研究的方法如下:160名志愿者穿着警用皮鞋在稳定性实验的人工草坪上走路、跑跳。测量、记录附着物在鞋大底两个特定凹线的位置。其中25人在Novel’s EMED系统中留下了动态的足底压力分布记录。此外,还对随机收集的113只鞋上的附着物进行了研究。研究发现,地面的粗糙程度和行进方式都会影响楔入型附着物的稳定;楔入型附着物多集中在后跟凹线中央和弓部凹线的外侧区域,这些部位的鞋底压力大概为0.612-0.882倍(四分位距,下同)的最大压力;楔入型附着物主要为小石子或沙砾,多集中在磨损适当的部位,少见于很少与地面接触的部位。楔入型附着物的分布并不是随机的,而可能与足底压力和摩擦力相关,等等。本文第五章的研究发现了橡胶鞋大底涂层剥离在法庭科学领域利用的可能性,并对其进行了一系列的研究,包括涂层剥离特征的分布、最大剥离面积大小、影响因素及变化规律。结果发现:涂层剥离痕迹主要出现在鞋大底弓部、掌后部位、前端部位和轻微擦划处;涂层的最大剥离面积集中在0.019-1.451 mm~2范围内,仅有9只涂层喷涂较厚的鞋大底剥离的涂层面积较大;穿用一个月以后,有28只鞋大底仍有涂层剥离特征,其中包括9只喷涂较厚的鞋大底;28只鞋大底的最大剥离面积集中在0.204-3.805 mm~2范围内;鞋大底前端部位的涂层最先停止剥离;涂层剥离持续的时间由长到短分别为鞋大底弓部、掌后部位和前端部位;雨水天气后的两天以内,涂层剥离程度较大的鞋大底数量最多。涂层剥离痕迹的总体变化规律为由边缘向内部收缩并逐渐消失。总而言之,橡胶鞋大底涂层剥离特征与涂层厚度、水浸环境、客体粘附力,以及客体表面几何形状与涂层剥离部位的结合能力相关。不常出现涂料剥离的鞋大底部位、涂层较厚的鞋大底和受轻微擦划破坏部位的涂层剥离特征的特定性较强。涂层较厚的鞋大底和不常接触地面的部位的涂层剥离特征相对稳定。最后,在第六章中,对四种穿用特征进行对比,结果表明:特定性最好的是缺损、轻微擦划处的涂层剥离和楔入型附着物,Schallamach磨损次之,普通的涂层剥离只能用于种属认定;缺损最稳定,楔入型附着物的稳定性难以预估,Schallamach磨损在较短的穿用时间内可以利用。因此,检验鉴定人员在进行同一认定的过程中应当重点关注缺损和楔入型附着物,如遇有样本获得较迅速的情况,轻微擦划处的涂层剥离和Schallamach磨损也是可靠的,普通的涂层剥离可以用于辅助鉴定。这些结果在痕迹的形态学比对方面具有一定的理论和学术意义,对于鞋印的检验鉴定实务也具有一定的应用参考价值。
【学位单位】：中国人民公安大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2020
【中图分类】：D918.91
【部分图文】：

刻刀,鞋跟,斜线,红色

缺损是指在鞋只穿用的过程中鞋大底磕碰在路面的尖锐物体上形成的硬伤。在本实验中,用刻刀在每只鞋大底相同的部位(后跟斜线凹槽中点下方)模仿自然获得的缺损挖出一个大小、形状与米粒相似的缺损(图2.1)。2.1.2 高质量捺印样本

方向图,足迹,红线,中心线

为了进一步分析样本,将捺印样本以1200dpi扫描至计算机,使用Photoshop CS6软件按足迹中心线调正所有鞋印:在鞋印内外两侧分别作切掌部和跟部的公切线,连结相对的切点后取两条连线的中点,过两中点作直线,再将此直线垂直于水平方向(图2.2)。除调正方向以外,还将鞋跟部位的点刻花纹进行了重合,以求最大程度上减小误差。用磁性套索工具对鞋印上的缺损进行标划,用笔刷工具涂红标划的缺损(图2.3),另存为PNG文件。再使用FIJI 1.0软件43中的魔棒工具选中红色的缺损进行测量,以统计鞋印中各个缺损的位置形态学特征(图2.4)。测量勾选的内容包括:面积、中心(横坐标、纵坐标)、周长、最小外接矩形(左上顶点的横坐标和纵坐标、宽、高)、形状描述子(圆率、纵横比、圆度、实心率)、拟合椭圆(长轴长、短轴长、长轴与水平方向的夹角)和费里特直径(最大卡尺距离、最小卡尺距离、费里特角、最大卡尺距离测量起点的横、纵坐标)44。最终的误差主要来源于捺印时的内部差异45和套索轮廓与缺损结合的紧密程度(磁性套索工具标划缺损时轮廓和缺损结合的紧密程度会受灰度值影响)。图2.3使用Photoshop CS6软件的磁性套索工具和毛刷工具标划缺损轮廓并涂红

工具,套索,足迹,红线