穿袜足迹抬痕形态特征初探
乔胜男1，朱玉婷1，胡书良2
（1.中国刑事警察学院，沈阳 110035；2.公安部物证鉴定中心，北京 100038）
摘 要: 目的 探析穿袜足迹抬痕形态特征的稳定性和特定性，为分析穿袜足迹提供新方法。方法 利用足迹形象特征分析足型种类，使用Photoshop软件对拍照提取的穿袜足迹进行重叠比对并直观观察其效果，客观评判穿袜足迹抬痕形态特征价值。结果 同一人在同速度状态下足迹抬痕形态特征具有稳定性，在不同速度状态下穿袜足迹抬痕形态特征随着行走速度的增加，其反映的清晰度越好，跖区的第一二跖骨之间形成的抬痕存在差异，但从足跟到足跖趾部位连贯的抬痕特征仍可反映起足特征。在多人足长相近的前提下，各行走状态对应形成的穿袜足迹抬痕形态特征，在足跖趾区反映的差异程度较大，说明穿袜足迹抬痕形态特征存在特定性。结论 在现有穿袜足迹特征基础上，将具有反映性、可靠性和特定性的抬痕形态特征视为穿袜足迹检验中的一种新特征，可以为全面分析穿袜足迹的信息增加新思路，同时为穿袜足迹检验鉴别提供理论依据。
关键词: 穿袜足迹；抬痕特征；稳定性；特定性
传统分析穿袜足迹特征时主要依据穿袜足迹结构特征，分析推断穿袜足迹的足型特征和袜子原料及生产工艺特征[1]。然而仅仅孤立地分析形象特征将会疏漏行走运动习惯特征，降低依据穿袜足迹分析行为人信息的价值。经过大量实验观察分析，探索出穿袜足迹还存在一种特殊的痕迹特征——穿袜足迹抬痕形态特征，即在起足阶段，主要位于足迹跟区中心到足跖趾部位这一范围内形成伴生痕迹。穿袜足迹抬痕形态特征主要是借助空气负压和中间介质的重力作用共同形成的。当足底与地面接触紧密，将其间的空气推挤出去，形成了空气负压区。起足时支撑足离开地面，并将地面上中间介质（本实验的中间介质是干燥细腻的粉尘）黏附起来，这些被黏附的中间介质在其自身重力的作用下还会从足底上掉落下来，与此同时被推挤出去的空气迅速向中间的负压区流动，将这些掉落下来的介质向足迹中间推挤，介质汇聚从而形成抬痕形态痕迹[2]。目前关于穿袜足迹抬痕形态特征方面鲜有报道，因此本文针对穿袜足迹抬痕形态特征进行研究，总结出该特征具有稳定性和特定性，得出在现有穿袜足迹检验特征分析的基础上，可结合穿袜足迹抬痕形态特征对穿袜足迹进行检验鉴定。
1 材料与方法
1.1 实验对象
选择不同年龄阶段、不同地区的健康成年人20名，且足部健康均无明显畸形，遵循罗宾斯采集足迹步骤[3]分别提取实验对象左右足穿袜足迹。
教材以“在相似多边形中，最简单的就是相似三角形”引入全课，让学生的认知由一般走向特殊，聚焦到单元核心相似三角形上来．接下来，教材类比全等三角形的编排，给出了“六要素判定法”：在△ABC与△A′B′C′中，如果我们就说△ABC和△A′B′C′相似．这是判定两个三角形相似的原始方法，是所有简便判定方法的认知基础．为了让学生对“全等三角形是相似三角形的特殊情形”有深刻的认知，教材在明确“相似比为k”的同时，还在正文旁的“泡泡”中提出问题“如果k=1，两个三角形有怎样的关系”，以此引导学生相似三角形与全等三角形的内在联系．在随后的教材中，还先后给出了相似和两三角形相似的符号表示方法．
1.2 实验方法
选择平整的硬质地面环境，以薄层粉尘作为痕迹形成的介质。实验设备包括一部照相机，一个三脚架，两个L型黑白比例尺，一个节拍器，一个BTGD型LED匀光手电，一个长为5 m的试验跑道，由专人负责，在每次试验前均需整理实验场地，确保实验环境相同。首先，在行走之前统计每位实验对象的身高、体重、鞋号、年龄。其中测量体重是在电子秤上测量。测量身高是定点之间的垂直距离，即实验者需穿袜靠墙站立，且手悬空下垂，双足平行或稍微分展，实验者头部须在法兰克福平面[4]上，用标准计量方式标记测量。其次，规定实验者穿袜在预先设定的环境中分别按照不同速度（站立、慢走、正常行走、快走、跑步五种状态）进行实验。最后，在每位实验者每次实验状态下均取左右足各10枚足迹，逐一编号并依次拍照提取。其中实验规定的五种状态如下所示（利用节拍器:慢速80/min，正常100/min，快速120/min，跑步140/min）。1）站立状态:垂直落足，依次滚动足跟、足弓、足跖、足趾，然后垂直起足，此状态行进速度为0。2）慢走状态:实验者适应节拍器80/min后，在跑道上慢速行走。3）正常行走:实验者以平时的行走状态适应节拍器100/min正常行走。4）快走状态:实验者适应节拍器120/min后，在跑道上快速行走。5）跑步状态:实验者适应节拍器140/min后，在跑道上跑步。
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2 形成机制
2.1 特征描述
首先，将实验者在五种速度状态下多次实验采集的照片置于Photoshop软件中，进行重叠比对分析。随机抽取足长相同实验者的实验图像进行重叠比对。经对每位实验者穿袜足迹逐份比对分析如下:表1是同一实验者的穿袜足迹抬痕形态特征图像重叠比对效果表。可直观看出同一状态下同一人两枚穿袜足迹抬痕形态特征可以重合，同样方法比对其他实验者的特征重合效果。此过程分析得出该特征具有稳定性。表2是同一实验者在不同速度下形成该特征图像重叠比对效果表，选择较好图像作为每种状态代表，两两状态下穿袜足迹抬痕形态特征重叠比对，观察分析不同速度对穿袜足迹抬痕形态特征的影响。在图像比较过程中发现同一人形成的抬痕形态特征整体上具有一致性。在承痕体及介质相同的条件下，造痕体足的第一、五跖骨及跟骨的着力点位置具有稳定的组合关系，使得产生的痕迹存在一定的规律。在图像分析中没有将行走状态和跑状态作以比较，原因在于跑运动中有一个身体不与地面接触的阶段，即身体腾空阶段，单脚承受身体，受到冲力较大，足的丰满程度差异造成承压面不同，产生的痕迹边缘特征与其他状态不同。但将同一人在该种状态下穿袜足迹抬痕形态特征形象比较和长度比较分析也会发现穿袜足迹抬痕形态特征具有一定的稳定性，可通过此差异为技术人员分析运动状态提供线索。
图1 穿袜足迹抬痕形态特征合成图（a:无标记穿袜足迹抬痕形态特征；b:已标记穿袜足迹抬痕形态特征）
Fig.1 Morphological characteristics of footprints from uplifting sock-worn feet ( a: feet wearing unpainted socks; b: feet wearing ink-painted socks)
2.2 形成过程
明治维新以后，西洋化的女性摆脱了“家”制度的限制。以男子为中心的社会制度受到挑战，男女平等的意识也逐渐传入了日本。本来一直在追求“良妻贤母”的人生道路，开始了追求个人的道路。藤尾接触的阶层在上流阶层，频繁地交流，“良妻贤母”这种观念崩溃的速度也越来越快。媒体的力量也不可小觑。这样一来，关于女性解放运动的杂志，报纸和书籍也随处可读。在文中，藤尾通过书籍，追求自由和解放的权利的潮流，唤起其内心的天性。
1.对代理机构的约束降低后代理机构缺乏自律。放开资格限制后，代理机构不用考虑资格的审批和升级，即使违法违规被列入不良信用记录也可以重新注册一家公司继续从业。更有甚者，有些代理公司成立的目的有可能就是代理一个较大的采购项目，项目完成后就注销，从而逃避监管。
同一人穿同样质地的袜子在粉尘地面上行走时，以稳定的速度行走产生的穿袜足迹抬痕形态特征变化规律具有一致性。同一人若以不同速度状态行走，产生的穿袜足迹抬痕形态特征反映的清晰度有差异，行走速度快的特征反映清晰明显，说明随着行走速度的增加，穿袜足迹抬痕形态特征反映越好；在不同状态下穿袜足迹抬痕形态特征在快速行走和正常行走中反映较好，尽管在跖区部分存在微小差异，但从整体角度分析该特征具有鉴别价值；在慢速行走中，足底被推挤出去的空气向中间的负压区流动速度小，作用在足底掉落下来的粉尘介质上的能力弱，形成的穿袜足迹抬痕形态特征和其他状态下形成的特征符合度较低。比较不同人（足型特征相似）在同阶段下穿袜足迹抬痕形态特征的各个区域分布位置及其组合关系，发现特征之间存在较大差异。
图2 穿袜足迹抬痕形态特征剖析图（ a:足跟区接触粉尘地面；b:足弓区接触粉尘地；c:足跖区接触粉尘地面；d；足跟区、足弓区离开粉尘地面；e:足跖区离开粉尘地面；f:足趾区离开粉尘地面）
Fig.2 Morphological characteristics of footprints from uplifting feet wearing ink-painted socks during a continuous walk (a, b, c: the heel/arch/metatarsus area to get down to ground; d, e, f: the heel plus the arch/ankle/toe area to leave ground. The ground was covered with dusty powders)
2.3 变化规律
接着足弓区接触、离开粉尘地面阶段（图2-b、d）。足跗骨之距骨、足舟骨、楔骨两骨之间形成较平的、可滑动的平面关节，外面有强韧的韧带限制运动。当足弓接触承痕体时，足跟骨结节凸点作为杠杆支撑点，在力的作用下足纵弓由后向前接触地面。足纵弓之外纵弓是足的支撑部分，由外侧足骨连接而成，弧度较小，弹性较弱。足弓外侧皮肤组织被挤压作用于地面形成足弓外侧痕迹。内纵弓由内侧足骨组成，弧度较大，弹性较强，该区域的皮肤组织基本上不会被挤压。当足弓部位瞬间离开粉尘地面时，弓区内外侧存在较大空隙，瞬间抬起足弓时负压气流使掉落下来的黏附粉尘聚集于足弓区形成弓区抬痕形态痕迹。最后足跖趾区接触、离开粉尘地面阶段（图2-c、e、f）。这一阶段有一时相是双足站立状态，当双足站立时，双足配合形成一个完整的后横弓，保持身体平衡状态。之后当支撑足在向前运动时，内外纵弓和后横弓始终保持弓状结构，前横弓保持弓状。随着身体重心的横向移动和受对侧摆动腿的牵制，在粉尘地面上足跖区软组织对周围粉尘产生力的作用发生位移变化。人体足部运动受肌系统相互协调影响，其中足跖屈时韧带拉长积聚能量，复位时韧带缩短，释放的能量作用于粉尘地面产生该区域的足迹抬痕特征。当足跖区与地面分离瞬间，跖趾骨的排列关系和分布位置决定了遗留的足跖区足迹抬痕形态及位置关系。此外，在该特征形成过程中，足底受力的大小及方向、行为人的起足方式等因素也会影响遗留的足迹抬痕形态。
2.4 影响因素
1）同一人在相同状态下的效果。同一人在同状态下穿袜足迹抬痕形态特征重合度较高，说明该特征具有稳定性。实验效果评价等级依次为:站立3，慢速2，正常3，快速3，跑步2。
3 实验结果
3.1 穿袜足迹抬痕特征具有反映性
当每位实验者在地面上或站立、或跑步、或其他行走方式，通过直观观察形成的穿袜足迹，可以看出穿袜足迹抬痕形态特征均会出现。认真比较拍照提取的穿袜足迹，可发现该特征存在且具有一定的规律性。这表征该特征具有反映性。
3.2 穿袜足迹抬痕特征稳定性和特定性分析
在行走过程中穿袜足迹抬痕形态特征在足迹上表现为一条具有较好反映性、稳定性和特定性的“曲线状”抬痕（见图1）。从整体角度看落足到起足的过程中，因足底粘附的粉尘在重力作用下与空气负压作用[5]，形成了抬痕特征。
表1 同一人的穿袜足迹抬痕形态特征图像效果比对表
Table 1 Comparison of the morphological characteristics of footprints from same person uplifting his sock-worn feet walking infive speeds
表2 同一人两两状态下穿袜足迹抬痕形态特征图像效果比对表
Table 2 Overlapping comparison of the morphological characteristics of footprints from same person uplifting his sockworn feet walking in two speeds
表3是选择足长相同的多位实验者较好的实验图像作为每位实验者在每种状态下的代表，比较不同人在五种状态下穿袜足迹抬痕形态特征，可直观看出不同人在相同速度下穿袜足迹抬痕形态特征之间具有差异性。其次，为了更加直观描述此特征效果，在借助Photoshop软件使用增强对比度、增加反差的功能分析穿袜足迹抬痕形态特征后，对以上的重叠比对图建立效果重合度评判等级体系见表4。
表3 不同人（足长相近）五种状态下穿袜足迹抬痕形态特征图像效果比对表
Table 3 Footprint morphological characteristic comparison among different subjects (of length-similar foot) uplifting their sock-worn feet walking infive speeds
表4 效果重合度评判等级体系
Table 4 Superposition levels of the morphological characteristics from uplifting sock-worn different feet
百分比表示不同足迹照片中对应的穿袜足迹抬痕形态特征之间重合长度占该痕迹特征全长的比值。使用穿袜足迹抬痕形态特征作为一种鉴别特征，需要在足长相同、足型整体相近的情况下比较该形象特征。经等大足迹照片在测量软件中测量计算，得出如下评价结果:
首先足跟区接触、离开粉尘地面阶段（图2-a、d）。当足跟骨结节开始接触承痕体时，大腿肌肉群在髋关节处屈，小腿肌肉群在膝关节带动下拉伸，足在踝关节处伸，大腿的后侧肌肉群被动拉长。此时，人体重心位于着地足的后上方，身体的重力和肌力随着足跟接触地面而作用于前下方[6]。不同人的足跟骨结节位于足跟骨的位置差异及力的大小等因素使反映的落足痕迹重压部位、力度有所不同。当足底腱膜及其对应表皮由后向前逐步滚压时，足跟施力通过足跟边缘软组织表面皮肤作用于粉尘地面，使得足跟与地面接触紧密，将其间的空气推挤出去，形成了空气负压区。在足跟离开地面时，黏附的粉尘借助重力作用会从足底上掉落下来，与此同时与被推挤出去的空气迅速向中间的负压区流动，将粉尘向足迹中间推挤汇聚形成足跟区抬痕形态痕迹反映。
抬痕的出现与年龄、行走速度、起足高低、袜子种类及地面条件有直接关系[2]。此实验在其他影响因素均保持一致的前提下，研究同一人不同状态和不同人不同状态下形成的穿袜足迹抬痕形态特征的变化。针对同一人而言行走速度快时易出现抬痕。此外穿细小花纹的袜子易出现抬痕；在较干燥细腻的粉尘地面上易出现抬痕。
本文主要研究穿袜足迹的行走特征规律，现将此种形态特征的形成过程描述如下:
2）同一人在不同状态下的效果。经大量实验结果重叠比对发现同一人不同状态下穿袜足迹抬痕形态特征存在相符率较高的状态依次是正常行走、快速状态、慢速状态。经分析认为站立和慢走状态的抬痕形态特征之间的差异性主要因为站立状态时动作的约束，即垂直落足、垂直起足，来自周围空气负压作用积聚于足弓区。而同一人的快速状态、正常行走与慢速状态的差异是行走速度，同一造痕体在不同速度下形成的痕迹特征具有效果清晰度的差异。在实验环境相同、实验对象条件相同的前提下，速度会影响足底空气负压作用，继而影响痕迹特征反映效果。快速行走时在足弓区及后跟前缘部位多会出现长条状痕迹，在足跖区和足跟区出现星芒状痕迹，且呈现效果清晰。与快速状态下痕迹呈现效果相比，正常行走的效果也是清晰且稳定的；慢速状态下的足跖区清晰，而足弓区效果相比之下可见但不十分清晰。在正常行走、慢速状态与快速状态比较时依据各区域痕迹特征依次测量长度的搭配组合关系评价特征符合程度。
3）不同人在每种状态下的效果，若足型整体特征不同的人可直接排除；若足型整体特征相似的不同人在同阶段下比较穿袜足迹抬痕形态特征的各个区域分布位置及其组合关系，发现存在较大的差异（见表 5）。
表5 不同人（足长相同）五种状态下穿袜足迹抬痕形态特征
图像比对效果评价表
Table 5 Superposition evaluation of footprint morphological characteristics among different subjects (of length-similar foot)
uplifting their sock-worn feet walking infive speeds
4 讨论
从此次研究可以看出，穿袜足迹抬痕形态特征具有反映性、稳定性和特定性。从形成机制分析，影响其形成因素复杂，在行走过程中受到足的形象特征（足型结构特征，足的软组织丰满度，承压面大小，足型局部特征，第一、五跖骨及跟骨的着力点位置关系，足的边缘结构特征等）和步法特征（足-地接触动作规律、足底用力程度、运动速度等）诸多因素相结合共同影响，造成了其特征具有反映性和稳定的差异性。经上述效果比对及长度测量评价分析了从接触地面依次抬足过程中形成的穿袜足迹抬痕形态特征，说明了穿袜足迹抬痕形态特征客观存在，可以为穿袜足迹检验鉴定提供新依据。在同一人多状态穿袜足迹抬痕形态特征比较过程中发现，随着行走速度的增加，其反映的清晰度越来越好，跖区的第一二跖骨之间形成的抬痕存在差异，但从足跟到足跖趾部位连贯的抬痕特征仍具有检验价值。虽然在跖区第一二跖骨部位存在一些差异，但整体特征具有一致性。在多人足长相近的前提下，比较五种状态对应形成的穿袜足迹抬痕形态特征，发现该特征重合部分的区域集中在足弓区，原因是足底第一跖骨、第五跖骨及跟骨构成足迹稳定点，形成了足型的最基本形状，而穿袜足迹抬痕形态特征受到足弓区骨的结构和软组织分布及丰满程度等复杂因素的影响。在其他区域重合几率非常小，说明穿袜足迹抬痕形态特征具有特定性。
在如今的经济市场中，施工企业只有重视财务管理的重要性，树立以经济效益为中心的理念，才能实现企业的可持续发展；树立新的财务管理理念，不断提高企业的财务管理水平，才能帮助施工企业在经济市场中有立足之地。
综上说明，穿袜足迹抬痕形态特征属于一种可供检验分析的痕迹特征。在穿袜足迹直观反映赤足边缘轮廓和袜子特征，缺少肤纹特征及其他细节特征的分析现状下，可以将该特征作为穿袜足迹特征的补充性特征，更好地发挥其特征价值。
参考文献
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Morphological Characteristics of Footprints Left after Uplifting the Feet Wearing Socks
QIAO Shengnan1, ZHU Yuting1, HU Shuliang2
(1. National Police University of China, Shenyang 110035, China;2. Institute of Forensic Science, Ministry of Public Security, Beijing 100038, China)
ABSTRACT: Objective To explore the stable and specific morphological characteristics of footprints left after uplifting socks-worn feet in order to provide a new method for the analysis of such footprints. Methods Footprints were made and collected from five kinds of movement done by the feet wearing ink-painted socks. Through analysis of foot types by image features of the photographed footprints, the overlapping comparison was carried out into the photographs by Photoshop software, and a judgment was made on the value of morphological characteristics of the footprints from uplifting socks-worn feet. Results Same sock-worn foot leaves stable morphological characteristics of its marks under the uniform walk speed.When walk speed increasing, clearer morphological characteristics will be observed. Although differences exist between the 1st and 2nd metatarsal of the plantar area, the consistent morphological characteristics are present from heel to toe, reflecting individual foot’s uplifting feature. If several socks-worn length-similar feet walk in diverse states, the respective morphological characteristics display bigger difference in the plantar toe area, demonstrating specificity among feet. Conclusions The footprint morphological characteristics from uplifting socks-worn feet may be considered as one kind of gait characteristics if they are reflective, reliable and specific, perhaps capable of offering new ideas for analysis of such footprints.
KEY WORDS: socks-worn footprints; uplifting-foot mark characteristics; stability; specificity
中图分类号: DF794.1
文献标识码: A
文章编号: 1008-3650(2019)05-0433-05
基金项目: 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目（No.2019JB024）
第一作者简介: 乔胜男，女，河南灵宝人，硕士研究生，研究方向为痕迹检验。E-mail:2363573968@qq.com
DOI: 10.16467/j.1008-3650.2019.05.012
收稿日期: 2017-04-01；修回日期:2017-09-28
引用本文 格式:乔胜男，朱玉婷，胡书良.穿袜足迹抬痕形态特征初探[J]. 刑事技术，2019,44(5):433-437.
标签：穿袜足迹论文; 抬痕特征论文; 稳定性论文; 特定性论文; 中国刑事警察学院论文; 公安部物证鉴定中心论文;