Практические вопросы выбора эффективной АДИС (AFIS)

Важной характеристикой АДИС (AFIS) является также быстродействие – количество сравнений в единицу времени. При одинаковых показателях надёжности и точности система с низким быстродействием является более дорогой в эксплуатации – требует большего количества вычислителей, более мощного оборудования, увеличиваются затраты на монтаж и обслуживание комплекса.

Поскольку перечисленные параметры являются основными показателями поисковых способностей АДИС (AFIS), ими же оперируют при сравнении эффективности различных систем.

Важно заметить, что показатели надёжности и точности не являются неизменными величинами для одной и той же АДИС (AFIS), поскольку, как видно из определений, вычисляются по результатам поисков на конкретном массиве дактилокарт и следов. Не каждая система, показывающая высокие поисковые характеристики на тестовых или ограниченных по размерам массивах, способна подтвердить эти результаты при работе с реальными дактилоскопическими базами данных, содержащими сотни тысяч, а тем более миллионы и десятки миллионов дактилокарт и сотни тысяч следов. В то время как для эффективной практической эксплуатации системы важны стабильность значений её поисковых характеристик на базах данных любого объёма и устойчивость к искажениям объективного (различия качественного состава дактилоскопических массивов) и субъективного (влияние человеческого фактора) характера.

Эффективная АДИС (AFIS) – надёжная система с высокой избирательностью поиска, показывающая стабильные и устойчивые результаты на БД любого объёма и качества массивов, передающая на просмотр эксперту короткие рекомендательные списки с истинным кандидатом в верхних позициях, требующие минимального количества времени для их просмотра и принятия окончательного решения.

В практике нашего предприятия присутствуют факты замены АДИС (AFIS) других фирм-производителей, эксплуатировавшихся в экспертных подразделениях МВД России и полиции других стран, на АДИС (AFIS) Папилон. В ходе замен в ряде случаев выполнялась полная перепроверка дактилокарт и следов – в базы данных АДИС (AFIS) Папилон с бумажных носителей вводились все дактилокарты и следы, имевшиеся в базах данных АДИС (AFIS)-предшественников, что делало такие перепроверки аналогом сравнительных испытаний «натурного» масштаба. В каждом случае по следам дополнительно устанавливалось множество лиц, дактилокарты которых присутствовали в заменяемой АДИС (AFIS), но были пропущены системой. Анализ результатов показывал, что надёжность каждой из заменённых АДИС (AFIS) составляла не более 55-­70% от надёжности АДИС (AFIS) Папилон, хотя ранее некоторые из заменённых систем «встречались» с АДИС (AFIS) Папилон на тестовых испытаниях и показывали сопоставимые результаты.

Стабильность и устойчивость поисковых характеристик АДИС (AFIS) зависит от ряда взаимосвязанных факторов, важнейшие из которых:

• используемый метод математического описания и сравнения папиллярных узоров
• совершенство алгоритмов распознавания и кодирования папиллярного узора
• уровень автоматизации ввода дактилоскопической информации
• способность системы работать с дактилоскопическими изображениями различного качества

Остановимся кратко на этих факторах.

Способ математического описания папиллярных узоров и определяемый им алгоритм сравнения являются базисом, от которого зависит надёжность и точность поиска в АДИС (AFIS). Практическое применение нашли три группы признаков для описания узора:

Интегральная структура узора – набор направлений, образованных папиллярными линиями. Возможно использование интегральных особенностей – центров и дельт.

Детали строения папиллярного узора – окончания и разветвления папиллярных линий. Используются местоположения деталей и, возможно, хвостовые углы (направления папиллярных линий в местах нахождения деталей).

Гребневый счет и связность (топологические характеристики узора) – отражают взаимное расположение соседних особенностей поперёк и вдоль потока папиллярных линий. Эти признаки являются самым мощным критерием для сравнения папиллярных узоров.

Различные системы используют для описания узора либо одну из перечисленных групп признаков, либо их комбинацию. Чем полнее описывается папиллярный узор, тем выше поисковые характеристики системы при условии, что алгоритмы распознавания изображений и автоматический кодер системы выделяют требуемую информацию с необходимой точностью. Методы полного описания папиллярных узоров предъявляют самые высокие требования в точности кодирования и работают в полную силу при в высшей степени качественном решении сложной задачи автоматического распознавания дактилоскопических изображений, точной локализации и кодирования признаков папиллярного узора.

В АДИС (AFIS) Папилон для описания и сравнения узоров применён самый полный подход, использующий все три группы признаков. Запатентованный топологический метод обеспечивает очень высокую избирательность поиска, превосходящую избирательность систем, описывающих только интегральную структуру и/или положение и направление мелких особенностей.

Алгоритмы распознавания и кодирования изображений в АДИС (AFIS) должны обеспечивать высокую достоверность информации, используемой системой для создания математической поисковой модели папиллярного узора. Из двух АДИС (AFIS) со сходными способами описания узора более высокие поисковые характеристики будут у той системы, чьи алгоритмы распознавания и автоматический кодер лучше справляются со своей задачей.

О качестве реализованных в системе алгоритмов обработки изображений можно косвенно судить по степени участия оператора в процессе ввода дактилоскопической информации в АДИС (AFIS). Высокий уровень автоматизации процедуры ввода означает, что система способна самостоятельно и с требуемой точностью извлекать данные, необходимые ей для описания узора и проведения поисков.

Например, АДИС (AFIS) Папилон автоматически кодирует все отпечатки дактилокарт, включая отпечатки ладоней, и обеспечивает при этом 100% надежность поиска карта-карта. Кодирование следа носит интерактивный характер, степень вмешательства оператора зависит от качества следа. На следах хорошего и среднего качества операция автоматического кодирования следа гарантирует корректную установку 80% частных признаков.

В качественной АДИС (AFIS) высокий уровень автоматизации обработки изображений при вводе дактилокарт и следов минимизирует риски субъективной интерпретации вводимой информации, обеспечивая устойчивость поисковых характеристик системы к влиянию человеческого фактора. Такая АДИС (AFIS) дешевле в эксплуатации за счёт меньших затрат рабочего времени операторов на ввод объектов и, соответственно, более высокой пропускной способности системы, а также за счёт снижения требований к квалификации операторов ввода.

Качество вводимых в АДИС (AFIS) дактилокарт и следов оказывает непосредственное влияние на результаты поисков. Чем выше качество дактилоскопических изображений, тем они более информативны, тем меньше времени требуется на их обработку, и тем точнее работает вычислитель системы, обеспечивая высокую избирательность поиска и уменьшение размеров рекомендательных списков. На практике значительная часть реальных массивов бумажных дактилокарт и подавляющая доля следов, изымаемых с мест преступлений, не попадают в категорию высококачественной исходной информации. Можно исключить влияние этого фактора на результативность АДИС (AFIS), выполняя предварительный отбор дактилокарт и следов и не вводя в систему изображения низкого качества, но в практической эксплуатации такой путь равнозначен снижению надёжности системы на процент «отбракованных» объектов и является неприемлемым. Система должна уметь работать со сложными и малоинформативными объектами, в том числе с  изображениями, зафиксированными в неизвестном масштабе, компенсировать любые геометрические и качественные искажения отпечатков – возрастные, трупные, возникшие в результате травмы или болезни..

Показателями того, что система способна эффективно работать с разнородными по качеству изображениями, являются:

• отсутствие требований предварительного отбора дактилокарт и следов по качеству по сравнению с ручной технологией их обработки
• отсутствие требований ввода дактилоскопических изображений в едином масштабе
• возможность ввода изображений с малым (<15) количеством частных признаков (например, следы низкого качества с маленьким фрагментом сохранившегося папиллярного узора)
• наличие функционала для облегчения работы со сложными объектами, например:
  • замена некачественных прокатанных отпечатков дактилокарты контрольными оттисками или возможность поисков по контрольным оттискам
  • инструменты улучшения визуального восприятия изображений
  • инструменты и фильтры для улучшения качества изображений, разделения наложенных следов, удаления текстуры подложки и т.п.

Также ведущие производители АДИС (AFIS) предлагают решения, позволяющие повысить качество формируемых дактилоскопических массивов.

У компании Папилон это:

• технология электронного дактилоскопирования «Живой сканер» и модельный ряд дактилоскопических сканеров, обеспечивающие формирование высококачественных дактилокарт и их автоматический экспорт в БД АДИС (AFIS)
• система видеоввода с камерой высокого разрешения для ввода в АДИС (AFIS) изображений следов рук, а также ФОСКО и ЭксперЛаб для качественной цифровой съемки следов рук с различными режимами освещения
• система Растр с мощными возможностями обработки и повышения качества дактилоскопических изображений. 

Отдельно следует отметить еще несколько показателей, определяющих качество АДИС (AFIS):

• Способность системы работать со следами и отпечатками ладоней. Специалистам известно, что 15-30% следов, изымаемых с мест преступлений, – это следы ладоней. Опыт подразделений МВД России, перешедших в свое время с «пальцевой» версии АДИС (AFIS) Папилон на «ладонную», показал, что эффективность автоматизации дактилоскопического учёта возрастает при этом на 20-35%.
• Обеспечение одинаковой надёжности и точности поисков след-карта и карта-след. Проблема низкой точности поисков карта-след актуальна для большинства криминалистических АДИС (AFIS). Проявление данной проблемы на больших базах данных – неприемлемая длина списков карта-след, непредсказуемое положение истинного кандидата в списке, огромные затраты времени на работу со списками и как результат – отсутствие оперативности в раскрытии преступлений.

• Способность системы к автоматической обработке запросов с удалённых станций и мобильных устройств на экспресс-идентификацию личности по оттиску пальца в режиме реального времени. (В АДИС (AFIS) Папилон эта технология получила название «оперативные проверки».)
• Интероперабельность системы, соответствие действующим мировым стандартам в области дактилоскопической идентификации/верификации личности и передачи данных

Суммируя сказанное, можно составить список критериев, значимых  для предварительной сравнительной оценки различных АДИС (AFIS):

• Полнота реализованного в системе математического способа описания папиллярного узора
• Точность автоматического кодера, которую можно косвенно оценить по степени участия оператора в процессе кодирования дактилокарт и следов.
• Быстродействие системы (количество сравнений карта-карта, карта-след, след-карта, след-след в секунду)
• Размер формируемых рекомендательных списков
• Положение «родных» кандидатов в рекомендательных списках
• Одинаковая эффективность поисков след-карта и карта-след.
• Способность системы работать с реальными массивами дактилокарт и следов без предварительного отбора их по качеству
• Способность системы работать с разномасштабными изображениями и искажёнными изображениями
• Способность системы работать со следами и отпечатками ладоней
• Наличие программно-технических и технологических решений для высококачественного ввода информации в АДИС (AFIS) (бескрасковое дактилоскопирование, цифровой ввод)
• Обеспечение возможности удалённой автоматической экспресс-идентификации личности по БД АДИС (AFIS) в режиме реального времени
• Интероперабельность системы, соответствие действующим стандартам
• Практическое распространение системы и масштабность реализованных с применением данной АДИС (AFIS) проектов (объёмы БД дактилокарт и следов)

Объективная и официальная сравнительная оценка автоматизированных дактилоскопических идентификационных систем может быть получена только в результате натурных сравнительных испытаний двух или нескольких АДИС (AFIS) на реальных массивах дактилокарт и следов по тщательно проработанным методикам, обеспечивающим абсолютно равные условия для всех испытуемых систем.