Digitalt säkrade fingeravtryck En jämförelse mellan en digital metod och ett konventionellt sätt att säkra fingeravtryck. kriminalteknisk utbildning, kurs 2000-2001 Statens kriminaltekniska laboratorium Specialarbete Författare Björn Knutsson Tekniska roteln Borås Box 344 503 11 Borås Handledare: Björn Thurfors Tel: 033-48 80 83 ID-roteln Stockholm Fax: 033-48 83 10 SKL ansvarar, som institution åt Polishögskolan, för all kriminalteknisk utbildning inom Polisen.
Sammanfattning Att fotografera fingeravtryck med en digital kamera fungerar bra. För denna form av fotografering krävs en digital systemkamera, med vilken man kan byta objektiv, ändra bildupplösningen, m.m. Det är mycket viktigt att bilderna inte komprimeras. Att identifiera med icke numerisk standard kräver bilder med mycket hög kvalité. Detta för att tillvara ta alla unika detaljer, vissa mindre än de vanliga detaljerna. Den utskrivna digitala bilden av ett fingeravtryck uppfattas som suddig av dem som granskar avtrycket jämfört med samma avtryck på en papperskopia från ett negativ. I dag finns det ingen skrivare som skriver ut i samma kvalité som man får på en papperskopia från ett negativ. Det går att utföra identifiering med digitalt säkrade fingeravtryck. Kvalitén på utskrifterna blir dock något sämre jämfört med en papperskopia från ett negativ. Att man på id-roteln går från den numeriska standarden till icke numerisk standard gör att man bör avvakta med denna metoden tills det finns en skrivare som kan skriva ut bilden i samma kvalité som en papperskopia från ett negativ. Förord Jag vill tacka för det varma mottagandet jag fick på rikskriminalpolisens id-rotel. Ett särskilt tack till kriminalinspektörerna Ulf Johansson och Sten-Erik Johansson för deras arbete med granskningen av mina fingeravtryck.
Innehållsförteckning 1. Bakgrund...1 2. Syfte...1 3. Metod...2 3.1 Försöksuppställning...2 3.2 Säkring av fingeravtryck...2 3.3 kameror och datorprogram...3 4. Resultat...4 4.1 Fotografering kamera Nikon D1...4 4.2 Fotografering kamera Olympus....5 4.3 Bildjämförelse...7 4.4 Fotografering på ID-roteln...7 4.5 Bildredigering...9 4.6 Att göra bilden till skala 1:1...16 5. Jämförelse mellan de digitalt säkrade fingeravtrycken och den konventionella metoden att säkra fingeravtryck...18 6. Analys...19 Bilagor... Bilaga1..Fotografier på mikrosil Bilaga2 Original bilder och redigerade bilder
1. Bakgrund Människan har i alla tider strävat efter att hitta hjälpmedel för att avlasta, underlätta samt förbättra mänskligt arbete. Under de 5 år som jag arbetat på tekniska roteln i Borås har datorn som hjälpmedel gjort sitt intrång. Vi hade, då jag började på roteln, en dator på fem personer. I dag kan vi inte klara oss utan våra datorer. Tillsammans med datorerna kom den digitala bilden. Digitalkameran har i stort sett haft samma utveckling som datorerna. Man kan i dag ta mycket fina fotografier med en digitalkamera. På några av landets tekniska rotlar har man gått över till att fotografera enbart med digitalkamera. Detta med digitalbild ger en möjlighet att själv framkalla bilderna, dvs. man styr själv över kontrast, färgsättning m.m. I dag säkras fingeravtrycken på brottsplatser oftast med hjälp av tejp. Är underlaget ojämnt används vit mikrosil för avgjutning eller så fotograferar man avtrycket. De säkrade avtrycket blir ibland av skiftande kvalitet. En del blir svaga medan en del kan bli stark sotade. 2. Syfte Syftet med denna undersökningen är att studera om man istället för en konventionell metod, kan använda sig av en digitalkamera för att säkra fingeravtryck avsatta på en brottsplats, och på detta sätt vinna tid. Arbetet utgår från följande frågeställningar: Är denna metod bättre eller lika bra som den konventionella metoden? Vilken typ av digitalkamera krävs för denna form av fotografering? Kan man redigera det digitalt säkrade fingeravtrycket i ett bildbehandlingsprogram så att man lättare skulle kunna få en identifiering jämfört med en beprövad metod? Kan man redigera ett säkrat fingeravtryck av dålig kvalité så att man kan få en identifiering? 1
3. Metod 3.1 Försöksuppställning Fingeravtryck är oftast av skiftande kvalité. Därför kommer jag att använda mig av tre personers avtryck. Fingeravtrycken sätt på en lös sida från chassit från en datorenhet. Sidan är av plast och har en ojämn yta. På en sådan yta säkras fingeravtryck företrädesvis med kolpulver och vit mikrosil. Se 3.3 På sidan får de tre personerna sätta sina fingeravtryck på var sin sida. Jag kommer att arbeta med fyra säkrade fingeravtryck. Två av personerna sätter fyra fingrar. De två andra fingeravtrycken utgörs av ett finger. Avtrycken numreras 1-4. Nummer 1 och 2 är avtryck från flera fingrar. Figur 1. Avtryck 1 framkallades normalt så att fingeravtrycken blev så tydliga som möjligt. Avtryck 2. Personen som avsatte fingeravtrycken lämnade väldigt dåliga avtryck ifrån sig. Fingeravtrycken var därför mycket svåra att framkalla. 2 1 3 Avtryck 3 sotades mer än vad man normalt gör. 4 Avtryck 4 sotades mindre än normalt. 3.2 Säkring av fingeravtryck Fingeravtrycken framkallades med hjälp en zephyr glasfiberpensel och kolpulver. Se figur 1. Efter framkallningen fotograferade jag avtrycken med de båda digitala kamerorna. Se 3.3. Innan fotografering sattes en mätskala vid varje framkallat fingeravtryck. Datorsidan har en ojämn yta vilket gör att man inte kan använda tejp, vilket är det vanligaste sättet att säkra fingeravtryck. Tejpen går inte ner i ytans ojämnheter och man får inte med delar av fingeravtryckets papillarlinjer. För att säkra fingeravtryck på en ojämn yta fotograferas avtrycket eller används mikrosil. Mikrosil är en gummiliknade massa som stelnar när man blandar i härdare. Efter att härdaren tillsatts stryks mikrosilen ut med en spatel över fingeravtrycket. Man kan sedan lägga på ett papper eller en OH-film och med en gummiroller rolla ut mikrosilen över fingeravtrycket. Fingeravtrycket som svärtats med kolpulver, sätter sig i den vita mikrosilen och man får ett avtryck med bra kontrast. Jag rollade ut mikrosilen över fingeravtrycken. Efter att man säkrat 2
avtrycken på mikrosilen fotograferas fingeravtrycken på vårt fotolab, se bilaga 1. Dessa bilder kommer att jämföras med bilderna tagna med digitalkamerorna. 3.3 kameror och datorprogram Kamerorna som jag använt är en kompaktkamera, Olympus och en systemkamera, Nikon D1. Figur 2. Olympus Figur 3. Nikon D1 Olympus är en kompaktkamera med inbyggd blixt. På kameran går det att ställa in vilken upplösning man vill fotografera i. Däremot går det inte att välja filformat. Formatet som kameran använder är JPEG. Jag har valt High upplösning, vilket är den högsta upplösningen. Fotografiet får en upplösning på 72 dpi. Kameran är lånad från IT-avdelningen i Borås. Nikon D1 är en systemkamera. Objektivet är Af micro nikkor 155 mm, 1:2,8 D. Blixten är en ringblixt, Nikons macro speedlight SB-28. Med Nikon D1 kan man både välja upplösning och filformat. Det finns två filformat att välja mellan, JPEG och TIFF. Jag har valt högsta upplösningen i TIFF format. Fotografiet får en upplösning på 300 dpi och en filstorlek på 7,6 Mb. Kamera har jag fått låna från Rikskriminalpolisens ID-rotel. Datorprogrammet som jag använt är Adobe Photo Shop 4.0 vilket är ett bra bildbehandlingsprogram. Det är ett mycket stort bildredigeringsprogram i vilket det går att göra allt från lättare bildjustering, som att öka kontrasten, till att helt manipulera bilden. 3
4. Resultat 4.1 Fotografering kamera Nikon D1. Fotograferingen med Nikon D1 blev svårare än jag hade räknat med. Det visade sig att ringblixten till Nikon kameran inte fungerade på automatik. För att blixten skulle fungera fick jag ställa in blixten på kvarts styrka och sätta kameran på högsta bländaren 32. Ljusstyrkan reglerade jag med längden till objektet. Slutartiden blev 1/60 sek. Jag tog alla fotografier på fri hand. Alla foton blev något underexponerade. Original bilder. Fingeravtryck 1. Fingeravtryck 2. 4
Fingeravtryck 3. Fingeravtryck 4. 4.2 Fotografering kamera Olympus. Med en kamera som Olympus har man begränsade möjligheter till inställningar. Som redovisats tidigare går det att endast välja upplösning på bilden. Filformatet är JPEG. Upplösningen på bilderna är endast 72 dpi. Jag har fotograferat på fri hand. Problemet med att fotografera fingeravtryck med denna kamera, är att komma tillräckligt nära. Här kommer sedan nästa problem. Blixten kommer att slå rakt på avtrycket. Bilderna blir överexponerade. 5
Original bilder. Fingeravtryck 1. Fingeravtryck 2. Fingeravtryck 3. 6
Fingeravtryck 4. 4.3 Bildjämförelse Efter att jämfört bilderna tagna med de två olika kamerorna beslutade jag mig att enbart arbeta med bilderna som är tagna med Nikon D1. Detta av två orsaker. Bilderna tagna med Olympus är överexponerade och blir mycket svåra att redigera i Photo shop. Upplösningen på bilderna är för dålig, 72 dpi. För att få bästa utskrifts kvalité är det viktigt att upplösningen på bilden ligger på samma upplösning som skrivaren klarar. I detta fallet bör bilderna ligga på en upplösning av 300 dpi. 4.4 Fotografering på ID-roteln På ID-roteln granskades bilderna tagna med Nikon D1 och för att göra resultatet mer rättvisande togs det nya fotografier på fingeravtrycken som satt på mikrosilen. Bilderna är tagna med samma objektiv men utan blixt och full programautomatik. Som belysningskälla användes en kontorslampa. Bilderna måste spegelvändas. Kontrasten på bilderna är bättre vilket gör att man lättare kan redigera bilderna i Photo shop. Fingeravtryck 1. 7
Fingeravtryck 2. Fingeravtryck 3. Fingeravtryck 4. 8
4.5 Bildredigering 4.5.1 Redigering av bilder tagna på tekniska roteln Borås Samtliga bilder är färgbilder I Photo shop har jag arbetat med justeringslager. Fördelen med detta är att man hela tiden kan ändra sig genom att stänga av eller ta bort lager. Man kan också öppna lagret och ändra justeringar som man gjort. Jag har valt att inte göra om bilderna till svart/vita bilder för att man ska kunna göra många redigeringar genom att justera färgsättningen. För att få så bra bilder som möjligt har jag efter justeringarna skrivit ut bilden och jämfört med foton tagna på mikrosil av samma fingeravtryck. Fingeravtryck 1. Intensitet/kontrast Grundvärdet är noll. Jag har ökat intensitet till +53 och kontrasten till +62. Kurvor. Grundvärdet är en rak diagonal linje. 9
Selektiv färgändring. Grundvärdena är noll. Det går att justera färg för färg. Jag har justerat röd, blå, vit, neutral och svart. Röd Blå Vit Neutral svart Cyan -100% +100% +100% 0-2% Magenta -100% +100% -68% +7% -82% Röd Blå Vit Neutral svart Gul -100% -100% +98% 0-51% Svart +100% -100% +15% +74% +100% Färgbalans Grundvärdena är noll. Det går att justera skuggor, mellantoner och högdagrar Skuggor -1 +31 +51 Mellantoner -100 +31-100 Högdagrar +34-41 -55 Nyans/mättnad Grundvärde noll. Nyans 0 Mättnad -99 Ljushet 0 Resultat Fingeravtryck 1 10
Fingeravtryck 2. Färgbalans Grundvärdena är noll. Det går att justera skuggor, mellantoner och högdagrar Skuggor -41-38 +13 Mellantoner -1-15 -99 Högdagrar +4 +17-48 Selektiv färgändring. Grundvärdena är noll. Det går att justera färg för färg. Jag har justerat neutral och svart. Neutral svart Cyan +2% 0% Magenta 0% 0% Gul 0% 0% Svart -3% -12% Nyans/mättnad Grundvärde noll. Nyans +5 Mättnad +99 Ljushet +3 Intensitet/kontrast Intensitet -2 Kontrast +78 Tröskelvärde 11
Nivåer 29, 0,74 och 116 Resultat Fingeravtryck 2 Fingeravtryck 3. Färgbalans Grundvärdena är noll. Det går att justera skuggor, mellantoner och högdagrar Skuggor -54-39 +100 Mellantoner -28 +100-90 Högdagrar +100 +100 0 Nyans/mättnad 12
Nyans 0 Mättnad -100 Ljushet +85 Kurvor Nivåer 228, 1,00 och 255 Resultat Fingeravtryck 3 13
Fingeravtryck 4. Intensitet/kontrast Intensitet -32 Kontrast +39 Nivåer 90, 1,74, och 219 Nyans/mättnad Nyans 0 Mättnad -15 Ljushet -24 Kurvor Resultat Fingeravtryck 4 14
4.5.2 Redigering av bilder tagna på ID-roteln i Stockholm Fingeravtryck 1 Fotot ändras till gråskala. Nivåerna 37, 1,00 och 161. Bilden spegelvänds. Fingeravtryck 2. Fotot ändras till gråskala. Nivåerna 37, 1,00 och 161. Bilden spegelvänds. Fingeravtryck 3. Fotot ändras till gråskala. Nivåerna 59, 1,00 och 209. Bilden spegelvänds. 15
Fingeravtryck 4. Fotot ändras till gråskala. Nivåerna 89, 1,00 och 179. Bilden spegelvänds. 4.6 Att göra bilden till skala 1:1 Vid varje fingeravtryck som fotograferats sitter en mätskala. Mätskalan måste finnas med för att kunna skriva ut avtrycket i skala 1:1. Den måste också sitta vågrätt eller lodrätt på bilden. Detta för att markeringsramen i Photo shop mäter vågrätt och lodrätt. Måtten på skalan är kända och på bilden nedan har jag märkt ut centimetrarna. Figur 4 0 1 2 3 16
I Photo shop använder man verktyget markeringsramen. Markeringsverktyget sätts på nolllinjen och dras ut till två centimeterslinjen, se figur 4. Mått på markeringsramen visar sig i info fönstret, i det här fallet är basen 3,90. Hade måttskalan suttit lodrätt är det på höjden man får måttet. Två mått är nu kända 2 cm på skalan och 3,90 på markeringsverktyget. Måttet på skalan divideras med talet man får i info fönstret och multipliceras sedan med 100. Svaret blir i procent och det är det procenttalet som man skall öka eller minska bilden med. Bildens upplösning kommer inte att ändras. 2 /3,90*100= 51,28% Bilden storlek ändras genom att gå in på menyn Bild och därefter till Storlek på bild. I dialogtrutan ändras pixeldimensioner från pixlar till procent. Skriv in det uträknade procenttalet och tryck på OK. Visar bilden i skala 1:1. 17
5. Jämförelse mellan de digitalt säkrade fingeravtrycken och den konventionella metoden att säkra fingeravtryck Fingeravtrycken skickades elektroniskt till id-roteln. Jag tog även med bilderna på en zipdiskett. Alla digitala bilderna överfördes till den dator som är kopplad till AFIS, vilket är ett datoriserat söksystem för fingeravtryck. Vid överföringen uppstod ett fel vilket gjorde att det blev mörka streck på bilderna. Det var enbart vid överföringen till denna dator som felet kom. Trots strecken beslutade vi att arbeta med bilderna. Orginalbilderna, bilderna redigerade i Borås, samt bilderna tagna på mikrosilen monterades in i var sitt word-dokument och skrevs ut på en sublimeringsskrivare, Photografhic Networkprinter, se bilaga 2. Pappret som de skrevs ut på är riktigt fotopapper. Vid bedömningen jämfördes de tre utskrivna dokumenten med bilderna av fingeravtrycken fotograferade med vanlig kamera på mikrosilen, se bilaga 1. Arbetet med granskning och bedömning utfördes av två mycket erfarna fingeravtrycksundersökare, kriminalinspektörerna Ulf Johansson och Sten-Erik Johansson. Dessa granskade fingeravtrycksbilderna var och en för sig. På ID-roteln arbetar de på att lämna den numeriska standarden som innebär att det krävs 12 detaljer för identitet. I praktiken så finns inte det absoluta kravet på 12 detaljer på ID-roteln, utan det är spårets kvalitet och unika detaljer som avgör. Icke numerisk standard innebär att man tar tillvara alla unika detaljer i spåret. Vissa av dessa detaljer är mindre än de vanliga detaljerna. Detta sätt att se på spåret kräver bilder med hög kvalité och som kan förstoras utan några förluster. Fingeravtrycken granskades efter icke numerisk standard och båda granskarna kom till samma slutsats. Originalbilderna var sämst. Här skulle man kunna identifiera personen som avsatt fingeravtryck 1 samt fingeravtryck 3. Fingeravtryck 1 bedömdes som bra, om än något mörkt. På bilderna redigerade i Borås kunde granskarna identifiera personerna som avsatt fingeravtryck 1, 3 och 4. Båda hade uppfattningen att med fingeravtryck 4 fick man arbeta mycket med för att få en identifiering. Bilderna var bra men uppfattades som suddiga jämfört med bilderna tagna med vanlig kamera. Vid sökning i AFIS måste minst 7 detaljer i fingeravtrycket placeras ut för att kunna datasökas. Databasen lämnar förslag på 30 personer som skulle kunnat avsatt fingeravtrycket. Om man satt detaljerna så noggrant som möjligt hittar man personen bland de första som databasen föreslår. Datasökningen har inget med själva identifieringsarbetet att göra utan AFIS är ett hjälpmedel att få fram kandidater. Det slutliga identifieringen sker alltid mot en daktningsblankett. Båda granskarna ansåg att man såg detaljerna tydligare och kunde märka ut dessa bättre med bilderna tagna med vanlig kamera. Bäst var de redigerade bilderna tagna på mikrosilen. Man kom till samma resultat som ovan. Även dessa bilder uppfattades som något suddigare är fotografierna tagna med vanlig kamera. 18
Fingeravtryck 2 var så dåligt att det inte ens gick att utföra någon identifiering med den konventionella metoden. Kvalitén på bilderna tagna med vanlig kamera var bättre. 6. Analys Att fotografera fingeravtryck med en digitalkamera skiljer sig inte från att fotografera med en analogkamera. Man kan få en mycket bra kvalité på bilderna. Det som är den stora skillnaden är att man inte får ett negativ av bilden vilket är en stor brist, då det idag inte finns något säkert sätt att arkivera bilden. Id-roteln avråder bestämt från att använda komprimerad bild. Än mer avråder de från att fotografera i komprimerat bildformat och sedan konvertera till icke komprimerat format (t ex från JPEG till TIFF). Digitala bilder med låg upplösning ger oanvändbara bilder vid förstorning. Det uppstår svårigheter att avgöra vad som egentligen är unika detaljer i spåret och man måste avstå från att individualisera spåret. Den andra stora bristen är att det idag inte finns någon skrivare som kommer upp i den kvalitén som man får på en papperskopia av ett negativ. Detta märktes inte minst när jag jämförde mina redigeringar med bilderna framtagna i fotolabbet. Jag skrev ut bilderna på en färgkopiator, vilket är den bästa skrivare som finns på tekniska roteln i Borås. Vid granskning med förstoringsglas såg man rastreringen i bilden. Det var mycket svårt att se detaljerna i fingeravtrycket. För att kunna se små detaljer är det mycket viktigt att man skriver ut på en skrivare av hög kvalité samt att man skriver ut på riktigt fotopapper. Har man ingen bra skrivare är det svårt vid redigeringen att avgöra när man har den bästa bilden. Jag fick göra upp till tio utskrifter, ibland mer, innan jag fick en bild som jag bedömde som bra. Det är stor skillnad på bilden som man ser på dataskärmen och den som man får ut på skrivaren. För att slippa detta arbetet krävs att bildskärmen är kalibrerad med skrivaren. Skickas bilden elektroniskt till id-roteln måste man veta vilken upplösning som deras skrivare klarar. Är upplösningen på bilden större än vad skrivaren klarar blir kvalitén på bilden sämre. Skrivaren plockar bort information i bilden för att klara av att skriva ut den. Det är tveksamt om man gör någon tidvinst med att fotografera fingeravtryck på en brottsplats. Den tid som man eventuellt spar är marginell. Det troliga är att tiden som man spar på brottsplatsen förloras när man gör bildredigeringen. Skall man digitalt fotografera fingeravtryck krävs en digital systemkamera. Man måste kunna byta objektiv och kunna ställa in upplösningen på bilden. Det går inte att ha en fast blixt på kameran. Med ett bra bildbehandlingsprogram går det att göra samma redigeringar som görs i ett fotolabb. Ett svagt fingeravtryck eller ett starkt sotat fingeravtryck som säkrats digitalt går att 19
redigera i ett bildbehandlingsprogram så att man kan få en identifiering. Lämnas samma fingeravtryck, säkrade på mikrosil, in till spårfotografering får man samma resultat. Bilderna från en bra digital systemkamera har en hög kvalité. Det är när man gör papperskopior av bilderna som man får en försämring. I dag finns det inte någon skrivare som kan mäta sig med papperskopior av en bild från ett negativ. Vid fingeravtrycksundersökningen är det mycket viktigt att man klart kan se detaljer. Papperskopia på ett digitalt säkrat fingeravtryck uppfattas som suddigare jämfört med samma bild från ett negativ. Det är min och deras, som har hjälpt mig att granska fingeravtrycken, uppfattning att man bör avvakta med denna metod tills det finns en skrivare som klarar att få ut bilder med samma kvalité som bilder på papperskopior från negativ. Även arkiveringen av bilderna måste lösas. 20
Bilaga 1 Bilderna är tagna på Borås fotolab av fotograf Ove Asp. Kameran är en Cannon F1, en småbildskamera Fingeravtryck 1 Fingeravtryck 2
Fingeravtryck 3 Fingeravtryck 4
Bilaga 2 Orginalbilder tagna med Nikon D1. Fingeravtryck 3 Fingeravtryck 1 Fingeravtryck 2 Fingeravtryck 4 Bilder Borås redigerade i
Fingeravtryck 1 Fingeravtryck 4 Fingeravtryck 3 Fingeravtryck 2
Bilder redigerade på id-roteln tagna på mikrosilen Fingeravtryck 1 Fingeravtryck 4 Fingeravtryck 3 Fingeravtryck 2