弹头发射痕迹计算机识别系统的研制.pdf

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1、第30卷第6期华中科技大学学报（自然科学版）VOI.30NO.62002年6月J.HuazhOngUniv.OfSci.&Tech（.NatureScienceEditiOn）Jun.2002弹头发射痕迹计算机识别系统的研制曾文涵郭军谢铁邦蒋向前（华中科技大学机械科学与工程学院）摘要：研制了一种新型的枪弹痕迹计算机自动识别系统!该系统采用了一种新型的微恒力位移传感器，该传感器具有测量力小且恒定的特点，因此，可以实现对弹头表面痕迹的无损测量!采用一种改进的小波分析方法提取出反映发射弹头枪支稳定痕迹特征的信号，消除了

2、边界失真，并可在不同尺度上对弹头发射痕迹进行分析!同时提出一种多尺度相关分析方法，可以综合利用各个频率段上的信息，将其用于枪弹痕迹的识别中取得很高的识别率!关键词：计算机识别；物证分析；枪弹痕迹识别；微恒力；小波分析；多尺度相关分析中图分类号：TP391.76；TJ410.6文献标识码：A文章编号：1671-451（22002）06-0040-03在枪案侦破和提供刑事物证过程中，需对弹迹自动比对模块还提供多种比对手段、比对策略头的发射痕迹进行测量和鉴别.目前国内对枪弹的选择以及多种查找策略的选择.痕迹的检验，主要

3、是在显微镜下人工对比检验，以e.人工辅助比对模块.提供一些辅助性的可专家经验为主，缺乏客观的识别标准，工作效率低视化工具实现对弹头痕迹的人工比对.且不适应打击犯罪的要求［1，2］.世界上最为先进的枪弹痕迹自动比对识别系统是美国的DRUG-"弹头痕迹三维测量系统FIRE系统和加拿大的IBIS系统，两者皆采用数字摄影方法获得弹痕信息.本课题组研制了枪弹三维弹痕测量系统原理如图1所示.其工作痕迹计算机识别系统，该系统可定量获取弹头发原理如下：在进行测量之前，首先利用弹头辅助装射痕迹的三维立体形貌，并进行计算机自动识别.

4、夹设备，将被测弹头粘结在弹头夹具（弹托）上，!系统组成系统包括如下几个模块!a.弹头痕迹三维测量模块.实现弹头三维形貌的测量.b.弹头痕迹纹理特征提取模块.提供可视化的工具进行弹头痕迹特征区域的自动截取和手工选取.数据预处理模块用来对测量并经过特征区图1三维弹痕测量系统域截取后的数据进行处理，以提取弹头上反映发1—步进电机；2—直流电机；3—"向工作台；4—射枪支稳定痕迹特征的数据.圆光栅；5—弹头c.数据库处理模块.实现对弹头数据库的管通过调整保证弹头轴线与弹托轴线的同轴度误差理，包括添加、删除、修改弹头痕迹特

5、征记录.控制在一定范围内，然后将弹托固定在圆光栅回d.弹头痕迹自动比对模块.实现样本弹头痕转工作台主轴上，移动"向工作台及立柱调整传迹与数据库中已有弹头痕迹的自动比对，并自动感器测头的位置，使弹头被测部位进入传感器的从数据库中查找出发射样本弹头的枪支；弹头痕有效测量范围，并可通过用户界面设置量程范围、收稿日期：2001-11-05.作者简介：曾文涵（1975-），男，博士研究生；武汉，华中科技大学机械科学与工程学院（430074）.基金项目：国家自然科学基金资助项目（50175037）；国家杰出青年科学基金资助项

6、目（50025514）.第6期曾文涵等：弹头发射痕迹计算机识别系统的研制41轴向间距、测量长度等采样环境.测量开始后，计光栅的主轴上，光栅主轴的回转精度为1，圆!m算机发出指令控制直流电机带动圆光栅主轴旋光栅有零位信号，计算机检测到零位信号开始采转，并监控零位光栅信号寻找采样起始位置，在找样，采样点数可在5000~20000之间选择.圆光到采样起始点之后，便进入监控圆光栅计数脉冲栅的转动由直流电机驱动，转速为4~6r/min.状态，每接收到一个采样间隔脉冲信号，计算机便!.#轴向移动工作台启动A/D转换器采集该位

7、置信息，直至采集完弹为了测量整个弹头的轮廓，将圆光栅回转工头被测部一圈截面轮廓.测完一圈后，x向工作台作台装在一维运动工作台上，它由步进电机驱动.沿弹头轴向移动一定距离，重复上述步骤采集弹工作台每步最小为1.25，行程30mm.!m头圆柱部第二圈的数据，就这样依次测量弹头指定区域，即可得到被测弹头表面三维痕迹形貌的#纹理特征提取和识别技术原始数据.这些数据经误差补偿等预处理后，可提供给特征提取与分析系统识别和显示.弹头纹理特征的提取采用传统的数字滤波方!."微恒力位移传感器法有以下一些缺点：!.IIR滤波器存在非

8、线性相由于枪弹弹头多为铜材料制成，容易被划伤.移，使滤波器输出波形发生改变.FIR滤波器存在从刑侦角度出发，不允许破坏弹痕的原貌，因此原线性相移，".滤波方法所给的滤波精度是频域精则上不能用触针法测量弹痕，应该采用非接触测度，而非实域上的位置精度.而弹头表面纹理的提量.但是由于现场收集的弹头可能存在油污、烟取必须同时具备频域精度和实域精度，实域精度垢、锈蚀点、以及弹痕高度