JP2015212650A - ツールマーク照合システム - Google Patents

Abstract

【課題】ツールマークの機械的照合を実時間で実現する、ツールマーク照合システムを提供する。
【解決手段】ツールマーク照合処理装置１０３は、犯行現場１０５から採取した被照合ツールマーク１０６を複数格納する被照合テーブルに対し、照合対象となる工具１１０で作成したツールマークを格納する照合テーブルから、ツールマークの特徴的な部分である、ツールマークの断面形状に該当する照合ＹＺ抜粋データを抜き出す。その上で、形状が一定になり難いツールマークの照合ＹＺ抜粋データに対し、正規化処理を施す。そして、この照合ＹＺ抜粋データと、被照合テーブル内の被照合抜粋データとを、多変量解析等の類似度演算処理にて、類似度を算出する。そして、被照合ツールマーク１０６を類似度に応じて並べ替え、表示部１１２に表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に刑法犯罪捜査用途の、犯行現場に残されたツールマークをデータベースに登録し、証拠品のツールマークと照合する、ツールマーク照合システムに関する。

空き巣等の刑法犯は、被害者の居宅に侵入する際、市販の工具を用いてドアや窓の鍵をこじ開ける事が多い。工具を用いてドアや窓をこじ開ける際、ドアや窓の、工具が接触した箇所には、ツールマークと呼ばれる、工具痕の一種である擦過痕（引っ掻き傷）が残る場合がある。このツールマークは、人間の指紋と同様に、それぞれの工具に独自のパターンを呈する。したがって、ツールマークを指紋と同様に照合することができれば、犯人特定のために有力な物的証拠となり得る。

なお、本発明の技術分野に近い先行技術文献を特許文献１に示す。特許文献１には、試料表面に意図的なマーキングを施すことなく、高い精度で同一点探索を行うことができる特定部位検出方法の技術内容が開示されている。

特開２０１０−２０３９９９号公報

これまで、ツールマークを照合する手段は、人間の目視にのみ頼っていた。歪みの少ない画像情報が得られる指紋とは異なり、ツールマークは形状が一定になり難い。このため、ツールマークの機械的照合は困難であった。ツールマークの機械的照合ができない、ということは、客観的な判定ができない、ということにも繋がる。したがって、人間の目視に頼らない、ツールマークの機械的照合は、ツールマークに物的証拠としての客観性を担保するためにも必要である。

本発明は係る状況に鑑みてなされたものであり、ツールマークの機械的照合を実時間で実現する、ツールマーク照合システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のツールマーク照合システムは、ツールマークの三次元形状を数値データとして出力する三次元測定装置と、三次元測定装置が出力する第一のツールマークの三次元データと、三次元測定装置が出力する第二のツールマークの三次元データとを正規化して、両者の類似度を算出する照合演算処理部とを具備する。

本発明により、ツールマークの機械的照合を実時間で実現する、ツールマーク照合システムを提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態であるツールマーク照合システムの全体構成を示すブロック図である。 レーザ共焦点顕微鏡の概略を示すブロック図である。 ＭＥＭＳミラーアレイ２０５と、ＭＥＭＳミラーアレイ２０５上に設けられるマイクロミラーの状態を示す概略図と、試料上に照射される光スポットの状態を示す概略図である。 ツールマーク照合処理装置のハードウェア構成を示すブロック図と、ソフトウェアの機能を示すブロック図である。 ツールマークの構造を示す概略図である。 レーザ共焦点顕微鏡から出力される、ツールマークデータの一例と、ツールマークデータを一部抜粋したデータの一例である。 ツールマークの一例として、プレートに対し、マイナスドライバーを斜めに配置してツールマークを形成する状況を説明する概略図と、その凹凸形状グラフと、正規化処理を施した正規化凹凸形状グラフと、ツールマークの一例として、プレートに対し、マイナスドライバーを並行に配置してツールマークを形成する状況を説明する概略図と、その凹凸形状グラフと、正規化処理を施した正規化凹凸形状グラフである。 正規化された被照合ツールマークと、照合テーブルに基づきトリミングされた後正規化された照合ＹＺ抜粋データとの関係を示す概略図である。 本実施形態のツールマーク照合処理装置の、処理の流れを示すフローチャートである。 表示部に表示される類似度ランキング表示の例である。

［ツールマーク照合システム１０１の全体構成］
図１は、本発明の実施形態であるツールマーク照合システム１０１の全体構成を示すブロック図である。
ツールマーク照合システム１０１は、レーザ共焦点顕微鏡１０２と、これに接続されるツールマーク照合処理装置１０３よりなる。
レーザ共焦点顕微鏡１０２は、例えば特開２００６−１３３４９９号公報等に開示される、レーザ光と、マイクロマシン（Micro Electro Mechanical System）の一つであるＭＥＭＳミラーアレイを利用して、短時間で広範囲の測定部位をスキャンして、測定部位の三次元形状を数値データとして出力する装置（三次元測定装置）である。
例えばＵＳＢケーブル１０４にてレーザ共焦点顕微鏡１０２に接続される、ツールマーク照合処理装置１０３の実体は一般的なパソコンであり、これにツールマークデータ照合プログラムを実行することで、パソコンをツールマーク照合処理装置１０３として機能させる。

ツールマーク照合処理装置１０３は、種々の犯行現場１０５に残された被照合ツールマーク１０６をレーザ共焦点顕微鏡１０２にて読み取り、データ化して、これを後述する被照合テーブル４１１（図４参照）に記憶する。被照合テーブル４１１には、被照合ツールマーク１０６の他、犯行の日時、犯行現場１０５の場所等、被照合ツールマーク１０６の詳細情報が格納される。次に、半田や真鍮、あるいは低融点合金等の柔らかい金属、またはプラスチックやアクリル等の合成樹脂のプレート１０７に、捜査の過程で取得したマイナスドライバー１０８やバールのようなもの１０９等の、押収品である工具１１０で傷つけて、プレート１０７に照合ツールマーク１１１を作成する。次に、照合ツールマーク１１１をレーザ共焦点顕微鏡１０２にて読み取り、データ化して、これを後述する照合テーブル４１２（図４参照）に記憶する。そして、照合テーブル４１２内のツールマークデータと、被照合テーブル４１１内の複数のツールマークデータとを照合して、類似度を算出する。
算出した類似度は、被照合テーブル４１１の並べ替えのキーとして使用する。類似度で降順にて並べ替えた被照合テーブル４１１の内容は、被照合ツールマーク１０６の詳細情報と共に、ツールマーク照合処理装置１０３の表示部１１２に表示される。被照合テーブル４１１のうち、最も顕著な類似度を示したレコードの被照合ツールマーク１０６が、照合ツールマーク１１１と一致する可能性が高いツールマークであると推測できる。照合ツールマーク１１１と被照合ツールマーク１０６との類似度の高さが、押収品である工具１１０が犯行に使われた可能性の高さに繋がる。

［レーザ共焦点顕微鏡１０２の概略］
図２は、レーザ共焦点顕微鏡１０２の概略を示すブロック図である。
図２において、光源２０１は例えばタングステンランプ、キセノンランプ、発光ダイオード又はレーザ光源（各種レーザと光束を拡大・集束する光学系とレーザ光の位相をランダム化する拡散回転板とを用いたもの）である。光源２０１から出射した光は、集光光学系２０２によってＭＥＭＳミラーアレイ２０５に集光される。集光光学系２０２とＭＥＭＳミラーアレイ２０５との間には波長選択フィルタ２０３及びダイクロイックミラー２０４が配置されている。このため、ＭＥＭＳミラーアレイ２０５に到達する光は、波長選択フィルタ２０３によって蛍光を励起するための波長が選択された、励起光である。図２では図面が煩雑になるため、一部の光束の光路しか記載していないが、集光光学系２０２はＭＥＭＳミラーアレイ２０５の二次元面全体にほぼ一様均一に光が当たるように構成されている。

ＭＥＭＳミラーアレイ２０５は、基板３０２内に多数のマイクロミラー３０１（図３参照）が二次元アレイ状に配列された構成を有する。各々のマイクロミラー３０１には、それぞれに対応して基板３０２上に図示しない電磁駆動部が設けられており、制御部２２０によって制御されるＭＥＭＳミラー駆動部２２１から電磁駆動部に供給される電流に応じて、各マイクロミラー３０１の反射面の傾斜角度が変化する。すなわち、各々のマイクロミラー３０１に設けられる各々の電磁駆動部は、制御部２２０からＭＥＭＳミラー駆動部２２１によって独立して駆動制御される。なお、ＭＥＭＳミラーアレイ２０５としては直交する２軸を中心にそれぞれ回動可能な２自由度型、３軸を中心にそれぞれ回動可能な３自由度型などを用いてもよく、駆動方式も電磁型でなく静電型等の他の方式でもよい。

光源２０１から出射し、波長選択フィルタ２０３とダイクロイックミラー２０４を通じてＭＥＭＳミラーアレイ２０５に当たった励起光は、ＭＥＭＳミラーアレイ２０５上の各マイクロミラー３０１の電磁駆動部がオンの駆動状態にあるか、オフの駆動状態にあるかで、屈折方向が変わる。
電磁駆動部がオンの駆動状態のマイクロミラー３０１に反射した励起光は、対物レンズ２０６に向かって進み、対物レンズ２０６によりステージ２０７上に載置された試料２０８に集光される。
電磁駆動部がオフの駆動状態のマイクロミラー３０１に反射した励起光は、光トラップ２１２に入射して吸収される。この光トラップ２１２を設けることによって、迷光が試料２０８に入射することを極力防止することができる。

試料２０８上で励起光の照射点に存在する蛍光性分子は、励起光によって励起されて、蛍光を放出する。この蛍光はＭＥＭＳミラーアレイ２０５から対物レンズ２０６を通じて入射された励起光と逆の方向に進行する。つまり、図２では下方から対物レンズ２０６に入射し、対物レンズ２０６によりＭＥＭＳミラーアレイ２０５に集光される。そして、再びＭＥＭＳミラーアレイ２０５の、電磁駆動部がオンの駆動状態のマイクロミラー３０１に当たって反射した光は、光源２０１に向かって進む。しかし、励起光よりも波長の長い蛍光は、ダイクロイックミラー２０４を透過せずに、ダイクロイックミラー２０４によって反射される。そして、この反射された蛍光は集光光学系２０９で集光され、波長選択フィルタ２１０で蛍光のみの波長が選択された後に、撮像素子２１１の受光面に入射する。
撮像素子２１１の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器２２２によってデジタルデータに変換され、ＵＳＢインターフェース２２３を通じて外部に出力される。出力されるデータの形式は任意である。本実施形態では一例として、データ互換性の高いＣＶＳ（カンマ区切り形式）テキストデータを用いるものとする。

図３Ａは、ＭＥＭＳミラーアレイ２０５と、ＭＥＭＳミラーアレイ２０５上に設けられるマイクロミラー３０１の状態を示す概略図である。
図３Ｂは、試料２０８上に照射される光スポットの状態を示す概略図である。
前述の通り、ＭＥＭＳミラーアレイ２０５上に設けられる、各々のマイクロミラー３０１の傾斜角度は、制御部２２０の制御の下に、ＭＥＭＳミラー駆動部２２１により制御される。各々のマイクロミラー３０１は制御部２２０によって、それぞれ独立にオン／オフ状態に制御される。オン状態のマイクロミラー３０１（ＯＮ）は、対物レンズ２０６へ極小スポットの光を発する、一種のピンホールであるとみなすことができる。したがって、複数のマイクロミラー３０１を同時にオン状態とすることは、複数のピンホールカメラを設けることに相当する。しかし、共焦点ピンホールの効果を得るためには、オン状態である１個のマイクロミラー３０１の周囲の、所定範囲内のマイクロミラー３０１が全てオフ状態とする必要がある。そうしないと、被写界深度を大きくできるピンホールの効果が得られなくなってしまう。この制約によって、同時にオン状態にできるマイクロミラー３０１の間隔が決まる。例えば、図３Ａに示すように、あるマイクロミラー３０１Ｃについて、その周囲の範囲３０４では遮光を行う必要がある場合について考えると、同時にオン状態とするマイクロミラー３０１の間隔を、図３ＡのＸ方向及びＹ方向とも２個空けるものとする。

例えばＭＥＭＳミラーアレイ２０５が図３Ａに示すようなオン／オフパターンであるとき、試料２０８上の平面的な光スポットのパターンは図３Ｂに示すようになる。即ち、オン状態であるマイクロミラー３０１（ＯＮ）に対応した箇所にそれぞれ極小径の光スポットＳが形成される。各光スポットＳにおける蛍光が撮像素子２１１の受光面上にそれぞれ集光されるから、撮像素子２１１では、同時に試料２０８上の複数点の蛍光を検出することができる。

制御部２２０は、上記のような適切なオン／オフパターンの制御データを図示しないＲＯＭに記憶しておき、その制御データに従い、オン状態とするマイクロミラー３０１を図３Ａ中に示すようにＸ方向及びＹ方向に順次切り替える。このとき、試料２０８上の光スポットＳ１は図３Ｂに示すように走査される。各々の光スポットが一斉に同様に走査されることで、試料２０８上の、ＭＥＭＳミラーアレイ２０５が受光できる撮像領域の走査が遂行される。試料２０８上の撮像領域には同時に複数の光スポットが形成されているため、１個の光スポットの移動範囲が狭くても、つまり走査時間が短くても、撮像領域を全て漏れなく且つ一様に走査することができる。

［ツールマーク照合処理装置１０３の構成］
図４Ａは、ツールマーク照合処理装置１０３のハードウェア構成を示すブロック図である。
周知のパソコンよりなるツールマーク照合処理装置１０３は、ＣＰＵ４０１、ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３、ハードディスク装置等の不揮発性ストレージ４０４、表示部１１２、操作部４０５、ＵＳＢインターフェース４０６（図４中「ＵＳＢ Ｉ／Ｆ」と略記）がバス４０７に接続される。

図４Ｂは、ツールマーク照合処理装置１０３のソフトウェアの機能を示すブロック図である。
ＵＳＢインターフェース４０６を通じてレーザ共焦点顕微鏡１０２から受信したツールマークのデータは、入出力制御部４１０を通じて、被照合テーブル４１１または照合テーブル４１２のいずれかに記憶される。その際、受信したツールマークのデータをどちらのテーブルに記憶させるかは、入出力制御部４１０と表示部１１２と操作部４０５が構成するＧＵＩ（Graphical User Interface）にて、ユーザの選択操作によって決定する。また、入出力制御部４１０が提供するＧＵＩの機能には、照合テーブル４１２から被照合テーブル４１１のデータと照合するためのデータを選択して抜き出すための、照合範囲特定処理部４１３も含まれている。
照合演算処理部４１４は、複数種類の多変量解析関数にて、入出力制御部４１０によって特定された照合テーブル４１２のデータと、被照合テーブル４１１のデータとを照合し、類似度を算出する。照合演算処理部４１４が機能として備える多変量解析関数は例えば、標準化ユークリッド距離、ピアソンの積率相関係数、Ｔａｎｉｍｏｔｏ係数、Ｄｉｃｅ係数、コサイン係数、スピアマンの順位相関係数、平均値比及び標準偏差比を備える。勿論、これらに限られず、マハラノビス距離や単純な乗算処理であってもよい。各々の多変量解析関数は公知の技術であるので、詳細は省略する。これら多変量解析演算は演算量が多いので、必要に応じて近年普及しているＧＰＧＰＵ（general-purpose computing on graphics processor units：ＧＰＵを用いる汎用目的計算処理）を利用することが好ましい。

［ツールマークの構造とツールマークデータの構成］
図５は、ツールマークの構造を示す概略図である。
図５において、ツールマークの一例として、プレート１０７の表面を空き巣犯罪に使用される代表的な工具１１０であるマイナスドライバー１０８にて犯行現場１０５やプレート１０７を削った場合に、犯行現場１０５やプレート１０７の表面に生じるツールマーク５０１を想定して、ツールマーク５０１の構造と、このツールマーク５０１を表現するツールマークデータの構成を説明する。
マイナスドライバー１０８の先端は、一見すると平坦であるように見えるが、肉眼では識別し難い凹凸が存在する。この凹凸が、ツールマーク５０１の線状の凹凸となって現れる。
マイナスドライバー１０８の先端の移動方向、すなわち線状のツールマーク５０１に平行な方向をＸ軸、プレート１０７の表面上にてこのＸ軸方向に直交する方向をＹ軸とする。そして、ツールマーク５０１の凹凸の高さ方向をＺ軸とする。
ツールマーク５０１を、Ｙ−Ｚ面にて切断すると、ツールマーク５０１の断面の凹凸形状を観察できる。このツールマーク５０１の断面の凹凸形状を二次元平面のグラフにしたものが、凹凸形状グラフ５０２である。凹凸形状グラフ５０２は、横軸がＹ軸、縦軸がＺ軸の、ツールマーク５０１の断面の凹凸形状を表すグラフである。
断面の凹凸形状をＸ軸方向に積分すると、ツールマーク５０１をプレート１０７の上面から見下ろした、平面凹凸形状になる。このツールマーク５０１をプレート１０７の上面から見下ろした状態で、ツールマーク５０１の深さを色で表現したカラーマップ画像が、平面凹凸マップ５０３である。平面凹凸マップ５０３は、横軸がＹ軸、縦軸がＸ軸の、ツールマーク５０１の深さ（Ｚ軸）を色で表現したカラーマップ画像である。

図６Ａは、レーザ共焦点顕微鏡１０２から出力される、ツールマークデータ６０１の一例である。
ツールマークデータ６０１は、ツールマークのＸ軸方向の座標をフィールドとして、Ｙ軸方向の座標をレコードとして、Ｘ軸とＹ軸の交点におけるＺ軸の高さを値とする、テーブルである。なお、第一フィールドはＹ軸の座標情報を示す値であり、第一レコードはＸ軸の座標情報を示す値である。すなわち、図６Ａのツールマークデータ６０１は、図５の平面凹凸マップ５０３の実体に等しい。
照合テーブル４１２は、このツールマークデータ６０１が格納される。
被照合テーブル４１１は、このツールマークデータ６０１が、犯行現場１０５の数に応じて複数、格納される。

図６Ｂは、ツールマークデータ６０１を一部抜粋したデータの一例である。
ツールマークは、Ｚ軸方向の値（高さ）を、Ｘ軸方向で見るか、Ｙ軸方向で見るかで、大きく異なる。Ｚ軸方向の高さは、Ｘ軸方向で見ると殆ど変化がない。しかし、Ｙ軸方向で見ると、ツールの凹凸形状そのものを表す変化を示す。したがって、ツールマークデータ６０１同士を比較するには、Ｘ軸方向の値は無視して、Ｙ−Ｚ平面同士で比較すると、計算量が少なく済む。これ以降、このＹ−Ｚ平面で表されるデータをＹＺ抜粋データ６０２と呼ぶ。ＹＺ抜粋データ６０２をグラフにしたものが、図５の凹凸形状グラフ５０２である。

図４Ｂの照合範囲特定処理部４１３は、照合テーブル４１２に格納されているツールマークデータ６０１から、Ｘ軸方向の位置をＧＵＩにてユーザに選択させる。
始めに、照合範囲特定処理部４１３は、表示部１１２に平面凹凸マップ５０３を表示させ、この平面凹凸マップ５０３上にＹ軸方向に平行な線を表示する。ユーザは、この線をマウス等のポインティングデバイスを用いて、適切な位置に移動させる。そして、図示しない決定ボタンをクリックする等の動作を行うことで、線上に該当するＸ軸方向の位置のフィールドに存在するＹＺ抜粋データ６０２を抜粋して、照合ＹＺ抜粋データを作成する。これ以降、このツールマークデータ６０１に対するＸ軸方向の選択動作をＸ方向抜粋と呼ぶ。なお、照合ＹＺ抜粋データの対になる存在として、被照合テーブル４１１に含まれるツールマークデータ６０１から抜粋したＹＺ抜粋データ６０２を、被照合ＹＺ抜粋データと呼ぶ。
次に、Ｘ軸方向のフィールドの照合ＹＺ抜粋データに基づく凹凸形状グラフ５０２を表示する。そして、この凹凸形状グラフ５０２の両端に、Ｚ軸方向に平行な線を二本、表示する。ユーザは、この線をポインティングデバイスを用いて、適切な位置に移動させる。凹凸形状グラフ５０２の両端部分は道具のエッジに相当し、この部分は道具の欠損が生じ易い。結果として、エッジの部分は不安定なデータになり易い傾向があるので、必要に応じて照合対象から除外する。また、マイナスドライバー１０８の先端部分が一部欠けている等の、ツールマークが極めて特徴的であり、十分な照合結果が得られるのであれば、計算量を少なくする効果も期待できる。これ以降、この照合ＹＺ抜粋データに対するＹ軸方向の選択動作をトリミングと呼ぶ。
なお、Ｘ方向抜粋は、本実施形態のツールマーク照合処理装置１０３には必須であるが、トリミングは必ずしも必須ではない。

照合演算処理部４１４は、照合範囲特定処理部４１３によって照合テーブル４１２から抜き出された照合ＹＺ抜粋データを、被照合テーブル４１１に格納されている全てのツールマークデータ（被照合ＹＺ抜粋データの集合体）との照合演算を、前述の多変量解析関数にて行う。しかし、多変量解析を行う前に、ツールマークには独特の、データの前処理を行う必要がある。
図７Ａは、ツールマークの一例として、プレート１０７に対し、マイナスドライバー１０８を斜めに配置してツールマークを形成する状況を説明する概略図である。
図７Ｂは、図７Ａにおいてマイナスドライバー１０８を斜めに配置して形成されたツールマークの、凹凸形状グラフである。
図７Ｃは、図７Ｂの凹凸形状グラフに対して正規化処理を施した、正規化凹凸形状グラフである。
図７Ｄは、ツールマークの一例として、プレート１０７に対し、マイナスドライバー１０８を並行に配置してツールマークを形成する状況を説明する概略図である。
図７Ｅは、図７Ｄにおいてマイナスドライバー１０８を平行に配置して形成されたツールマークの、凹凸形状グラフである。
図７Ｆは、図７Ｅの凹凸形状グラフに対して正規化処理を施した、正規化凹凸形状グラフである。

図７Ａと図７Ｄを比較して判るように、プレート１０７面上に作成されるツールマークは、工具１１０をプレート１０７に対し並行に当てるか、斜めに当てるかで、その幅が大きく変わる。また、図７Ｂと図７Ｅを比較して判るように、ツールマークは、工具１１０をプレート１０７に対して押し付ける力の大きさによって、その深さが大きく変わる。そこで、この幅と深さを、照合テーブル４１２から抜き出された照合ＹＺ抜粋データと、被照合テーブル４１１から抜き出す被照合ＹＺ抜粋データとで、正規化処理する。
図７Ａにおいて、ツールマークの幅はｄ１である。一方、図７Ｄにおいて、ツールマークの幅はｄ２である。
図７Ｂにおいて、ツールマークの最大深さはＶ１である。一方、図７Ｅにおいて、ツールマークの最大深さはＶ２である。
そこで、照合演算処理部４１４は、多変量解析に先立ち、図７Ｃに示すように、幅ｄ１をｄ３に拡大し、最大深さＶ１をＶ３に拡大する。また同様に、図７Ｆに示すように、幅ｄ２をｄ３に拡大し、最大深さＶ２をＶ３に拡大する。このように、多変量解析による照合演算処理をより精緻に実行できるように、データを揃える。

図８は、被照合ツールマーク１０６を正規化したものと、照合テーブル４１２に基づきトリミングされた後正規化された照合ＹＺ抜粋データ８０１との関係を示す概略図である。
図８において示される正規化被照合ツールマーク８０３の基となる被照合ツールマーク１０６は、犯行現場１０５一件分のデータである。被照合テーブル４１１には、この被照合ツールマーク１０６のデータが犯行現場１０５の数だけ複数個存在する。それら被照合ツールマーク１０６は、Ｘ軸方向に複数の被照合ＹＺ抜粋データ８０２を有する。図８の正規化被照合ツールマーク８０３は、被照合ツールマーク１０６に正規化処理を施したものである。
照合テーブル４１２は、被照合ツールマーク１０６と同じ、犯行現場１０５一件分のデータに相当する。図８の照合ＹＺ抜粋データ８０１は、照合テーブル４１２からＸ方向抜粋を行い、トリミングを施し、更に正規化を施した照合ＹＺ抜粋データである。
正規化被照合ツールマーク８０３と、正規化されトリミングされた照合ＹＺ抜粋データ８０１を比較すると、トリミングの効果により、正規化ＹＺ抜粋データのＹ軸方向の幅が、正規化被照合ツールマーク８０３のＹ軸方向の幅と比べて狭くなっている。もし、被照合ツールマーク１０６と照合ＹＺ抜粋データ８０１が、同一の工具１１０で作成されたツールマーク同士であれば、照合ＹＺ抜粋データ８０１をＹ軸方向に移動しながら被照合ツールマーク１０６と比較すると、高い類似度を示す位置が現れる確率が高まる。

図９は、本実施形態のツールマーク照合処理装置１０３の、処理の流れを示すフローチャートである。なお、ツールマーク照合処理装置１０３は、予め複数の犯行現場１０５から被照合ツールマーク１０６のデータ収集を行った状態であるものとする。
処理を開始すると（Ｓ９０１）、入出力制御部４１０はＵＳＢインターフェース４０６を通じてレーザ共焦点顕微鏡１０２から照合ツールマーク１１１のデータを受信して、照合テーブル４１２に記憶する（Ｓ９０２）。そして、受信した照合ツールマーク１１１のデータを、平面凹凸マップ５０３として表示部１１２に表示すると共に、平面凹凸マップ５０３上にカーソルを表示して、当該カーソル上の凹凸形状グラフ５０２を表示部１１２に表示する（Ｓ９０３）。そして、ユーザによるＸ軸方向の位置の指定操作と、Ｙ軸方向のトリミング位置の指定操作を待つ（Ｓ９０４）。ユーザからＸ軸方向及びＹ軸方向の位置の指定を受けると、入出力制御部４１０は当該Ｘ軸座標情報及びＹ軸座標情報を基に、照合ＹＺ抜粋データを作成する（Ｓ９０５）。

次に、入出力制御部４１０は、照合演算処理部４１４による照合処理に先立ち、照合ＹＺ抜粋データのＹ軸方向とＺ軸方向の正規化処理を行う（Ｓ９０６）。この正規化処理の際、入出力制御部４１０は被照合テーブル４１１を参照する。先ず、被照合テーブル４１１内に存在する被照合ＹＺ抜粋データの、Ｙ軸方向の幅が、トリミングされていない照合ＹＺ抜粋データの幅よりも大きい場合は、照合の対象から除外する。何故ならば、トリミングされていない照合ＹＺ抜粋データは、図７Ｄのように傾かせず、かつ、ツール断面全体のツールマークを計測している。一方、現場に残された被照合ＹＺ抜粋データは傾いていたり、ツール断面の一部だけの痕跡が残っている可能性があるため、前者より大きくなることがない。したがって、照合ＹＺ抜粋データの幅より大きい被照合ＹＺ抜粋データは、照合ＹＺ抜粋データを作成した工具から作成される可能性がない。
次に、被照合テーブル４１１内に存在する被照合ＹＺ抜粋データの、Ｙ軸方向の幅が、トリミングされていない照合ＹＺ抜粋データの幅よりも極端に小さい場合も、照合の対象から除外する。すなわち、照合テーブル４１２の基となる工具１１０の先端の形状から、物理的に作成できない被照合ツールマーク１０６は照合対象から外す。そして、照合対象となった被照合ツール マーク１０６の、Ｙ軸方向の幅の最大値と、Ｚ軸方向の高さの最大値を取得する。更に、照合ＹＺ抜粋データのＹ軸方向の幅と、Ｚ軸方向の高さも含めて、Ｙ軸方向の幅の最大値と、Ｚ軸方向の高さの最大値を得る。こうして、照合ＹＺ抜粋データのＹ軸方向の幅と、Ｚ軸方向の高さを、Ｙ軸方向の幅の最大値と、Ｚ軸方向の高さの最大値に合わせるべく、係数を算出して、正規化する。

次に、入出力制御部４１０は、照合演算処理部４１４に対し、照合ＹＺ抜粋データと被照合ＹＺ抜粋データの照合処理を行わせる（Ｓ９０７）。このステップＳ９０７において、照合演算処理部４１４は、Ｙ軸方向の幅の最大値と、Ｚ軸方向の高さの最大値を用いて、照合対象となった被照合テーブル４１１内に存在する全ての被照合ＹＺ抜粋データを正規化した後、多変量解析演算にて、正規化されトリミングされた照合ＹＺ抜粋データとの類似度を算出する。
照合演算処理部４１４が照合処理を終了したら、入出力制御部４１０は、被照合ツールマーク１０６に存在する全ての被照合ＹＺ抜粋データの類似度の最大値を、当該被照合ツールマーク１０６の類似度とする。そして、被照合テーブル４１１に複数存在する被照合ツールマーク１０６を、類似度で並べ替えて（Ｓ９０８）、表示部１１２に表示し（Ｓ９０９）、一連の処理を終了する（Ｓ９１０）。

図１０は、表示部１１２に表示される類似度ランキング表示の例である。図９のステップＳ９０９の実行結果に該当する。
図１０の画面イメージ中、類似度を表すフィールドに、百分率単位の類似度と、棒グラフが表示されている。また、コメントを表すフィールドには試験用データの詳細情報が記されているが、この項目に犯行現場１０５に関する諸情報を記載することで、犯罪捜査に役立てることができる。

以上説明した実施形態には、以下に記す応用例が可能である。
（１）上述の実施形態では、押収された工具１１０がどの犯行現場１０５で利用されたかを照合するために、工具１１０が作成した照合ツールマーク１１１を測定し、犯行現場１０５から測定した被照合ツールマーク１０６を比較照合するものであった。犯罪捜査にツールマークを照合する場面は、これに限られない。例えば、複数の犯行現場１０５の被照合ツールマーク１０６同士を照合する。類似度が極めて高い複数の被照合ツールマーク１０６があった場合、それら被照合ツールマーク１０６同士は同じ工具が使用されたもの、すなわち同一犯の犯行であると判断することができる。この場合、被照合テーブル４１１内に格納されている複数の被照合ツールマーク１０６を、照合の対象とする。

（２）上述の実施形態では、直線方向に生じたツールマークを例示していたが、回転方向に生じたツールマークを対象にすることも可能である。
（３）本実施形態のツールマーク照合処理装置１０３は、ＹＺ抜粋データの作成を省略することで、そのまま指紋照合処理装置として転用が可能である。すなわち、二次元平面の画像情報の類似度を、多変量解析処理にて算出することで、客観的な指紋照合の機械的処理を実現できる。

本実施形態では、ツールマーク照合システム１０１を開示した。
ツールマーク照合処理装置１０３は、犯行現場１０５から採取した被照合ツールマーク１０６を複数格納する被照合テーブル４１１に対し、照合対象となる工具１１０で作成したツールマークを格納する照合テーブル４１２から、ツールマークの特徴的な部分である、ツールマークの断面形状に該当する照合ＹＺ抜粋データを抜き出す。その上で、形状が一定になり難いツールマークの照合ＹＺ抜粋データに対し、正規化処理を施す。そして、この照合ＹＺ抜粋データと、被照合テーブル４１１内の被照合抜粋データとを、多変量解析等の類似度演算処理にて、類似度を算出する。そして、被照合ツールマーク１０６を類似度に応じて並べ替え、表示部１１２に表示する。
このように本実施形態によれば、人間の目視に頼らず、ツールマークの機械的照合を実時間で実現する、ツールマーク照合システムを提供することができる。

以上、本発明の実施形態例について説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
例えば、上記した実施形態例は本発明をわかりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細且つ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることは可能であり、更にはある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行するためのソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の揮発性或は不揮発性のストレージ、または、ＩＣカード、光ディスク等の記録媒体に保持することができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１０１…ツールマーク照合システム、１０２…レーザ共焦点顕微鏡、１０３…ツールマーク照合処理装置、１０４…ＵＳＢケーブル、１０５…犯行現場、１０６…被照合ツールマーク、１０７…プレート、１０８…マイナスドライバー、１１０…工具、１１１…照合ツールマーク、１１２…表示部、２０１…光源、２０２…集光光学系、２０３…波長選択フィルタ、２０４…ダイクロイックミラー、２０５…ＭＥＭＳミラーアレイ、２０６…対物レンズ、２０７…ステージ、２０８…試料、２０９…集光光学系、２１０…波長選択フィルタ、２１１…撮像素子、２１２…光トラップ、２２０…制御部、２２１…ＭＥＭＳミラー駆動部、２２２…Ａ／Ｄ変換器、２２３…ＵＳＢインターフェース、３０１…マイクロミラー、３０２…基板、３０４…範囲、４０１…ＣＰＵ、４０２…ＲＯＭ、４０３…ＲＡＭ、４０４…不揮発性ストレージ、４０５…操作部、４０６…ＵＳＢインターフェース、４０７…バス、４１０…入出力制御部、４１１…被照合テーブル、４１２…照合テーブル、４１３…照合範囲特定処理部、４１４…照合演算処理部、５０１…ツールマーク、５０２…凹凸形状グラフ、５０３…平面凹凸マップ、６０１…ツールマークデータ、６０２…ＹＺ抜粋データ、８０１…照合ＹＺ抜粋データ、８０２…被照合ＹＺ抜粋データ、８０３…正規化被照合ツールマーク

Claims (3)

1. ツールマークの三次元形状を数値データとして出力する三次元測定装置と、
   前記三次元測定装置が出力する第一のツールマークの三次元データと、前記三次元測定装置が出力する第二のツールマークの三次元データとを正規化して、両者の類似度を算出する照合演算処理部と
   を具備する、ツールマーク照合システム。
2. 更に、
   前記第一のツールマークの三次元データから断面形状を表す照合断面データを取得する入出力制御部を備え、
   前記照合演算処理部は、前記照合断面データと前記第二のツールマークの三次元データとの類似度を算出するものである、
   請求項１記載のツールマーク照合システム。
3. 更に、
   表示部を備え、
   前記入出力制御部は、前記照合演算処理部が算出した前記類似度に応じて、複数の前記第二のツールマークの三次元データを並べ替えて、前記表示部に表示する、
   請求項２記載のツールマーク照合システム。

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