[논문]Contrast Index를 이용한 형광지문 증강 정도의 수치적 판단

전소영; 기진영; 김규연; 김지연; 김채원; 유제설

doi:10.5806/ast.2018.31.5.195

Contrast Index를 이용한 형광지문 증강 정도의 수치적 판단
Evaluation of fingerprints enhanced fluorescent using contrast index 원문보기

분석과학 = Analytical science & technology, v.31 no.5, 2018년, pp.195 - 200

전소영 (순천향대학교 법과학대학원) , 기진영 (순천향대학교 법과학대학원) , 김규연 (순천향대학교 법과학대학원) , 김지연 (서울지방경찰청) , 김채원 (순천향대학교 법과학대학원) , 유제설 (순천향대학교 법과학대학원)

초록
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연구자들은 지문 증강 기법에 대한 효과성을 비교하기 위하여 시각적인 판단기준을 이용해왔다. 그러나 시각적인 판단기준은 연구자의 주관적 판단이기 때문에 편향이 생길 수 있다. 따라서 많은 연구자들은 Contrast Index를 이용하여 지문 증강 기법에 대해 객관적인 판단을 하고자 하였다. 하지만 선행연구에서는 잉크지문 또는 정색반응을 통해 현출한 지문에서만 Contrast Index를 검증했다는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 Contrast Index를 이용하여 표준지문의 농담에 따라 색지별 형광지문의 증강 정도를 비교하였다. Contrast Index의 값은 표준지문의 농담, 배경의 색, 사용 시약 및 광원에 따라 같은 표준지문을 이용하였음에도 각기 다른 값을 나타내었고, 수치 비교를 통하여 배경의 색, 사용 시약 및 광원에 따른 형광지문의 증강 정도를 비교할 수 있었다. 시각적 평가기준을 이용하였을 때에는 시약과 광원에 상관없이 같은 최고점의 점수를 얻은 것과 달리 Contrast Index값을 이용한 본 연구에서는 좀 더 세세한 점수 비교를 할 수 있었다. 결론적으로 Contrast Index를 이용하여 형광시약의 증강 정도를 비교한다면 배경색에 따라 광원과 시약을 선택하는 판단 근거로 사용할 수 있음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Researchers have used the visual criteria to compare the effectiveness of fingerprint enhancement techniques. However, since the visual criteria is subjective, bias can occur. Therefore, many researchers have tried to make the criteria objective using the contrast index (CI). However, there is a constraint that the CI was only validated on inked fingerprints or color-change fingerprints. In this study, we compared enhancement of fluorescence fingerprints on colored papers using the CI. The CI values differ according to the color of the background, reagent, and light source, even though the same standard fingerprints were used. Through the comparison of values, we could compare the enhancement of fluorescence fingerprints according to these factors. When visual evaluation criteria were used, the same peak score was obtained regardless of the reagent and light source. However, we could get a more detailed score comparison in this study using the CI. Therefore, it is confirmed that for comparison of enhancement of fluorescence fingerprints, the CI can be used as a basis for determining which light source and reagent are appropriate according to the background.

주제어

표/그림 (7)

표 Table 1. Criteria for enhancing fingerprint of Home Office
표 Table 2. Composition of artificial sweat
그림 Fig. 1. Contrast index value according to the output level of the fingerprint image enhanced by 1,2-IND / Zn and LED on each color paper.
그림 Fig. 2. Contrast index value according to the output level of the fingerprint image enhanced by 1,2-IND / Zn and Laser on each color paper.
그림 Fig. 3. Contrast index value according to the output level of the fingerprint image enhanced by DFO and LED on each color paper.
그림 Fig. 4. Contrast index value according to the output level of the fingerprint image enhanced by DFO and Laser on each color paper.
그림 Fig. 5. Contrast index value of fingerprint image printed output level 50 on a blue and white paper enhanced by 1,2-IND / Zn and DFO and observed by LED and Laser.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 프린터기로 지문의 유류법을 통제하고 시약과 광원을 이용하여 잠재지문을 형광지문으로 증강하였다. 그런 다음 Contrast Index를 계산하여 형광지문과 배경과의 대조비를 수치화할 수 있는 지 알아보고자 한다. 또한 선행연구와 비교하여, 증강된 형광 지문에 대해 Contrast Index를 이용한 수치적 판단기준의 타당성을 알아보고자 한다.
그런 다음 Contrast Index를 계산하여 형광지문과 배경과의 대조비를 수치화할 수 있는 지 알아보고자 한다. 또한 선행연구와 비교하여, 증강된 형광 지문에 대해 Contrast Index를 이용한 수치적 판단기준의 타당성을 알아보고자 한다.
본 연구에서는 5명의 연구자들이 contrast index를 계산하고 그 평균값을 결과 데이터로 제시하였다.

제안 방법

정색반응 시약과 달리 광원을 사용하여 증강하는 형광시약에서도 Contrast Index를 사용할 수 있는지 검증이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 프린터기로 지문의 유류법을 통제하고 시약과 광원을 이용하여 잠재지문을 형광지문으로 증강하였다. 그런 다음 Contrast Index를 계산하여 형광지문과 배경과의 대조비를 수치화할 수 있는 지 알아보고자 한다.
하지만 잉크나 비형광지문과 달리 형광지문은 촬영과정에 있어서 노출정도에 따라 촬영된 지문의 품질이 달라질 수 있다. 따라서 연구자들은 이를 방지하기 위하여 지문 융선의 특이점을 잘 관찰 할 수 있을 정도로 노출값을 조정하여 사진을 촬영하였다. 그러나 형광지문 촬영에 있어 적정한 노출값을 설정하는 것에도 연구자의 주관적인 판단이 개입될 수 있다.
본 연구에서는 Contrast Index를 이용하여 표준지문의 농담(濃淡)에 따라 색지별 형광지문의 증강 정도를 비교하였다. 실험결과 표준지문의 Output Level에 따라 Contrast Index값이 다르게 나타났다.
사진 촬영은 모두 암실 조건에서 촬영하였으며, 종이의 색상에 따라 노출값을 조정하였다(지문의 융선이 최대한 온전하게 촬영되도록 노출값을 조정하였다). 카메라는 Nikon D90을 사용하였으며, 렌즈는 Nikon AF-S MICRO NIKKOR 105 mm 1:2.
파란색 종이에서는 IND/Zn와 LED 광원을 사용하였을 때 가장 높은값을 보였고, 흰색 종이에서는 DFO와 LED 광원을 사용하였을 때 가장 높은 값을 보였다. 선행연구와는 달리 Contrast Index값을 이용한 본 연구에서는 좀 더 세세한 점수 비교를 할 수 있었다. 따라서 Contrast Index를 이용하여 형광시약의 증강 정도를 비교한다면 어떠한 배경에서는 어느 광원을 사용하고 시약을 사용할지를 판단할 수 있는 근거로 사용할 수 있음을 확인하였다.
5 cm 크기로 색지를 잘라 실험실의 습도(50 %)와 맞추기 위해 24시간 동안 두었다. 습기를 머금은 종이의 무게를 측정한 다음, 마스터 지문을 Output level 50부터 230까지 30 씩 간격을 두고 각각 3 개씩 종이에 인쇄하여 인쇄된 종이의 무게를 측정하고 그 차이를 기록하여 표준 지문이 균질하게 인쇄되는 지 확인하였다. (Output level은 인공땀 용액으로 이루어진 인공지문의 농도로 0에서부터 250까지 조절이 가능하다.
32를 얻었다. 즉, 본 연구에서는 앞선 선행연구와 다르게 Contrast Index를 이용하여 좀 더 세세한 값 비교를 할 수 있었다. 따라서 Contrast Index를 이용하여 형광시약의 증강 정도를 비교한다면 배경에 따른 광원과 시약 선택의 근거가 될 것이다.
파란색, 흰색 종이에 Output Level이 50인 표준지문을 인쇄하고 시약과 광원을 사용해 증강한 형광지문의 Contrast Index값들을 계산하였다. 파란색 종이에서는 IND/Zn와 LED 광원을 사용하였을 때 가장 높은값을 보였고, 흰색 종이에서는 DFO와 LED 광원을 사용하였을 때 가장 높은 값을 보였다.

대상 데이터

1444)을 사용하였고, 레이저 광원은 Bright Beam Laser사의 Ultra 8707-G7 525 nm 광원을 사용하였다. 두 광원 모두 진한 주황색 색상의 차폐필터(Cat No. AS1306BFO)를 사용하여 촬영하였다.
무기염류는 sodium chloride (S0476, SAMCHUN, Korea), calcium chloride (C0102, SAMCHUN, Korea),magnesium chloride (M0038, SAMCHUN, Korea), zinc chloride anhydrous (1.93623.0500, Merck, Germany)을 사용하였다.
인공지문을 출력하기 위해 Epson 잉크젯 프린터기(L310, Japan)를 사용하였다. 실험 검체는 빨간색, 노란색, 초록색, 파란색, 검정색, 흰색 색지(두성페이퍼, Korea)로, 평량 120 g/m²의 종이를 선정하였다.
아미노산은 L-Serine (S2447, SAMCHUN, Korea), Glycine (G0286, SAMCHUN, Korea), DL-Alanine (A0306, SAMCHUN, Korea), L-Leucine (L0741, SAMCHUN, Korea), L-Threonine (T2938, SAMCHUN, Korea), L-Histidine (H0162, SAMCHUN, Korea), LValine (V0088, SAMCHUN, Korea), L-(+)-Asparagine Anhydrous (1121-4125, Daejung, Korea), L-Lysine (L5501-5G, Sigma-Aldrich, U.S.A)을 사용하였다.
사진 촬영은 모두 암실 조건에서 촬영하였으며, 종이의 색상에 따라 노출값을 조정하였다(지문의 융선이 최대한 온전하게 촬영되도록 노출값을 조정하였다). 카메라는 Nikon D90을 사용하였으며, 렌즈는 Nikon AF-S MICRO NIKKOR 105 mm 1:2.8G ED을 사용하였다.
형광 시약을 적용한 표준 지문을 관찰하기 위해 LED 광원은 Rofin 사의 Polilight Flare Plus 2 505 nm 광원 (Cat No. FL2.1444)을 사용하였고, 레이저 광원은 Bright Beam Laser사의 Ultra 8707-G7 525 nm 광원을 사용하였다. 두 광원 모두 진한 주황색 색상의 차폐필터(Cat No.

이론/모형

본 연구에서는 형광지문의 증강 정도를 배경에 따른 형광지문의 대조비인 Contrast Index를 이용하여 수치화 할 수 있었다. Contrast Index의 값은 표준지문의 농담, 배경의 색, 사용 시약 및 광원에 따라 같은 표준지문을 이용하였음에도 각기 다른 값을 나타내었고, 수치 비교를 통하여 배경의 색, 사용 시약 및 광원에 따른 형광지문의 증강 정도를 비교할 수 있었다.
인공땀은 Hong 등이 제조한 방식대로 제조하였으며,⁷ 인공지문을 출력하기 위해 Epson 잉크젯 프린터기(L310, Japan)를 사용하였다. 실험 검체는 빨간색, 노란색, 초록색, 파란색, 검정색, 흰색 색지(두성페이퍼, Korea)로, 평량 120 g/m²의 종이를 선정하였다.
형광 지문의 광도는 Adobe Photoshop CS6의 막대그래프를 이용하여 측정하였다. Jill D.

성능/효과

10 Matuszewski외 1명은 스캐너와 포토샵을 이용하여 앞선 연구들 보다 좀 더 쉽게 Contrast Index를 계산하는 방법을 제안하였고, 기구에 따른 Contrast Index의 값의 차이는 있지만 같은 이미지에서의 평가자 간의 차이는 거의 없음을 확인하였다.
또한 이 결과는 Kim 외 5명의 광원과 색지에 따른 지문의 시각적 평가 연구에서 다른 색지에 비해 검은색 종이에서 Output Level에 따른 지문의 평가 점수가 급격히 떨어진 것과 같은 결과이다.¹² 초록색 종이와 빨간색 종이는 노란색의 인접색이므로 보색인 파란색 종이보다는 대조비가 약하지만 노란색 종이보다는 높은 대조비를 보인 것으로 판단된다.
Kim 외 5명의 연구에서 Output Level이 50인 표준지문을 인쇄한 파란색, 흰색 종이에 DFO, IND/Zn로 증강하고 광원들을 사용하여 관찰하였을 때, 자체적인 평가 기준에서 가장 높은 점수인 2점을 얻었다.¹² 하지만 본 연구에서는 파란색 종이에 인쇄된 표준지문을 IND/Zn로 증강하고 LED 광원으로 관찰하였을 때 가장 높은 Contrast Index값인 1.18을 얻었고, DFO로 증강하고 LED 광원으로 관찰 하였을 때 가장 낮은 Contrast Index값인 0.44를 얻었다. 그리고 흰색 종이에 인쇄된 표준지문의 경우, DFO로 증강하고 LED 광원으로 관찰하였을 때 가장 높은 Contrast Index 값인 0.
같은 시약과 광원을 사용하여 실험한 결과 대체적으로 파란색과 흰색 종이에서 높은 Contrast Index를 얻을 수 있었다. 이러한 결과를 통해 Contrast Index를 이용하여 여러 배경에 따른 형광지문의 대조비 비교를 할 수 있음을 확인하였다.
44를 얻었다. 그리고 흰색 종이에 인쇄된 표준지문의 경우, DFO로 증강하고 LED 광원으로 관찰하였을 때 가장 높은 Contrast Index 값인 0.51을 얻었고, IND/Zn로 증강하고 Laser로 관찰하였을 때 가장 낮은 Contrast Index값인 0.32를 얻었다. 즉, 본 연구에서는 앞선 선행연구와 다르게 Contrast Index를 이용하여 좀 더 세세한 값 비교를 할 수 있었다.
분광광도계 별로 계산한 Contrast Index의 값은 차이가 있지만 지문의 depletion에 따른 경향성은 일치하였다. 따라서 Contrast Index가 절대적인 기준은 될 수 없지만 각 기계별로 판단하기에 효과적인 수치적 기준임을 확인하였다.¹⁰Matuszewski외 1명은 스캐너와 포토샵을 이용하여 앞선 연구들 보다 좀 더 쉽게 Contrast Index를 계산하는 방법을 제안하였고, 기구에 따른 Contrast Index의 값의 차이는 있지만 같은 이미지에서의 평가자 간의 차이는 거의 없음을 확인하였다.
선행연구와는 달리 Contrast Index값을 이용한 본 연구에서는 좀 더 세세한 점수 비교를 할 수 있었다. 따라서 Contrast Index를 이용하여 형광시약의 증강 정도를 비교한다면 어떠한 배경에서는 어느 광원을 사용하고 시약을 사용할지를 판단할 수 있는 근거로 사용할 수 있음을 확인하였다.
하지만 Output Level이 커질수록 흰색 종이에서의 Contrast Index의 값이 검은색에서의 값보다 커졌다. 이는 강하게 유류된 지문의 경우 즉, Output Level이 작은 경우에서는 어두운 색의 배경에서의 형광지문의 대조비가 좋게 나타나지만 약한 지문 즉, Output Level이 큰 경우에서는 어두운 색의 배경에 의한 광원의 빛의 흡수 때문에 형광지문의 대조비가 약하게 나타남을 확인하였다. 또한 이 결과는 Kim 외 5명의 광원과 색지에 따른 지문의 시각적 평가 연구에서 다른 색지에 비해 검은색 종이에서 Output Level에 따른 지문의 평가 점수가 급격히 떨어진 것과 같은 결과이다.
같은 시약과 광원을 사용하여 실험한 결과 대체적으로 파란색과 흰색 종이에서 높은 Contrast Index를 얻을 수 있었다. 이러한 결과를 통해 Contrast Index를 이용하여 여러 배경에 따른 형광지문의 대조비 비교를 할 수 있음을 확인하였다.
표준지문의 Output Level이 커질수록 종이의 색상이나 시약의 종류, 광원의 종류와 상관없이 Contrast Index의 값이 작아지는 것을 볼 수 있다. 이를 통해 표준지문의 농도에 따라 형광지문의 증강 정도가 달라짐을 알 수 있었고, 표준지문의 농도가 진할수록 배경과의 대조비가 높은 형광 지문을 얻고, 표준지문의 농도가 옅을수록 배경과의 대조비가 낮은 형광 지문을 얻었다는 것을 확인하였다.
실험결과 표준지문의 Output Level에 따라 Contrast Index값이 다르게 나타났다. 이를 통해 형광지문의 증강 정도에 따라 Contrast Index의 값이 변한다는 것을 확인하였다.
인쇄된 표준지문에 DFO를 처리하고 레이저 광원으로 관찰한 경우를 제외하고는 대체적으로 파란색, 흰색, 검은색 종이에서의 Contrast Index값이 높았고, 초록색, 노란색, 빨간색 종이에서의 Contrast Index의 값이 낮았다. 인쇄된 표준지문에 DFO와 1,2-IND/Zn를 처리하고 505 nm, 525 nm의 광원과 주황색 차폐필터를 사용하여 증강한 지문은 노란색의 형광지문으로 나타나기 때문에 보색인 파란색 종이에서 가장 높은 대조비를 보인 것으로 생각된다.
파란색, 흰색 종이에 Output Level이 50인 표준지문을 인쇄하고 시약과 광원을 사용해 증강한 형광지문의 Contrast Index값들을 계산하였다. 파란색 종이에서는 IND/Zn와 LED 광원을 사용하였을 때 가장 높은값을 보였고, 흰색 종이에서는 DFO와 LED 광원을 사용하였을 때 가장 높은 값을 보였다. 선행연구와는 달리 Contrast Index값을 이용한 본 연구에서는 좀 더 세세한 점수 비교를 할 수 있었다.

후속연구

그러나 형광지문 촬영에 있어 적정한 노출값을 설정하는 것에도 연구자의 주관적인 판단이 개입될 수 있다. 따라서 형광지문에 대한 지문 판단 기준으로 Contrast Index가 통용되기 위해서는 반복적 실험을 통한 신뢰도 연구와 노출값에 따른 경향성 연구 등의 후속연구들이 필요할 것이다.
본 연구에서 제시한 Contrast Index의 계산을 이용한다면 배경과의 대조가 좋도록 형광지문의 광도만 강하다면 Contrast Index 값이 높게 나올 것이다. 하지만 잉크나 비형광지문과 달리 형광지문은 촬영과정에 있어서 노출정도에 따라 촬영된 지문의 품질이 달라질 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	범죄현장에서 발견되는 지문이 물리,화학적으로 발달하는 이유는 무엇인가?	범죄현장에서 발견되는 지문은 주로 잠재지문의 형태로 남아있기 때문에 이를 효과적으로 증강시키기 위한 물리적, 화학적 방법이 발달하고 있다.1,2 지문이 유류된 표면과 지문의 유류물질에 따라 배경과의 대조비를 향상시킬 수 있는 기법이 다르기 때문에 상황에 따라 어떤 기법을 이용하는 것이 효율적으로 잠재 지문을 증강할 수 있는 가에 대한 연구들이 많은 연구자들을 통해 진행되어 왔다.
	통계적인 방법의 한계를 해결하기 위한 방법은 무엇인가?	이를 해결하기 위해서 Humphreys외 2명은 분광광 도계를 이용하여 잉크지문과 시약을 이용해 증강한 지문의 융선과 골의 광도를 측정하여 Contrast Index를 계산하여 대조비를 수치적으로 판단하는 방법을 제안하였다.9 Vanderwee외 3명은 다양한 분광광도계를 이용하여 잉크지문들의 Contrast Index를 계산하였다.
	Matuszewski외 1명의 제안내용은 무엇인가?	따라서 Contrast Index가 절대적인 기준은 될수 없지만 각 기계별로 판단하기에 효과적인 수치적 기준임을 확인하였다.10 Matuszewski외 1명은 스캐너와 포토샵을 이용하여 앞선 연구들 보다 좀 더 쉽게 Contrast Index를 계산하는 방법을 제안하였고, 기구에 따른 Contrast Index의 값의 차이는 있지만 같은 이미지에서의 평가자 간의 차이는 거의 없음을 확인하였다.11 이와 같이 지문을 판단하는 데에 있어 Contrast Index를 이용하여 객관적인 평가를 하고자 하는 연구들이 진행되고 있다.

참고문헌 (12)

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J. Vanderwee, G. Porter, A. Renshaw, and M. Bell, Forensic Sci. Int., 204(1-3), 74-79 (2011).
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C. W. Kim, J. Y. Ki, K. Y. Kim, J. Y. Kim, S. Y. Jeon, and J. S. Yu, Korea Contents Assoc., 17(4), 569-575 (2017).

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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