論文の概要: Quantitative Matching of Forensic Evidence Fragments Utilizing 3D
Microscopy Analysis of Fracture Surface Replicas
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.11972v1
- Date: Fri, 24 Sep 2021 13:59:52 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2021-09-27 14:01:41.694223
- Title: Quantitative Matching of Forensic Evidence Fragments Utilizing 3D
Microscopy Analysis of Fracture Surface Replicas
- Title（参考訳）: 破壊面レプリカの3次元顕微鏡解析による法医学的証拠断片の定量一致
- Authors: Bishoy Dawood and Carlos Llosa-Vite and Geoffrey Z. Thompson and
Barbara K. Lograsso and Lauren K. Claytor and John Vanderkolk and William
Meeker and Ranjan Maitra and Ashraf Bastawros
- Abstract要約: 10種類のステンレス鋼の破断試料を制御条件下で同じ金属棒から破断し, 標準鋳造法を用いて鋳造した。
6つの3次元トポロジカルマップと50%のオーバーラップが得られた。
整合した表面と整合しない表面のペアの確率を特定するための決定ルールが開発された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.972817168503091
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Fractured surfaces carry unique details that can provide an accurate
quantitative comparison to support comparative forensic analysis of those
fractured surfaces. In this study, a statistical analysis comparison protocol
was applied to a set of 3D topological images of fractured surface pairs and
their replicas to provide confidence in the quantitative statistical comparison
between fractured items and their replicas. A set of 10 fractured stainless
steel samples was fractured from the same metal rod under controlled conditions
and were cast using a standard forensic casting technique. Six 3D topological
maps with 50% overlap were acquired for each fractured pair. Spectral analysis
was utilized to identify the correlation between topological surface features
at different length scales of the surface topology. We selected two frequency
bands over the critical wavelength (which is greater than two-grain diameters)
for statistical comparison. Our statistical model utilized a matrix-variate-$t$
distribution that accounts for the image-overlap to model the match and
non-match population densities. A decision rule was developed to identify the
probability of matched and unmatched pairs of surfaces. The proposed
methodology correctly classified the fractured steel surfaces and their
replicas with a posterior probability of match exceeding 99.96%. Moreover, the
replication technique shows the potential to accurately replicate fracture
surface topological details with a wavelength greater than 20$\mu$m, which far
exceeds the range for comparison of most metallic alloys of 50-200$\mu$m. The
developed framework establishes the basis of forensic comparison of fractured
articles and their replicas while providing a reliable quantitative statistical
forensic comparison, utilizing fracture mechanics-based analysis of the
fracture surface topology.
- Abstract（参考訳）: 破断面は、これらの破断面の比較法医学的分析をサポートするために、正確な定量的比較を提供することができるユニークな詳細を持っている。
本研究では, 破面対とそのレプリカの3次元トポロジカル画像の集合に対して, 統計的解析プロトコルを適用し, 破面対とそのレプリカの定量的統計的比較に信頼性を与える。
10個のステンレス鋼の破断試料を同一の金属棒から制御条件下で破砕し, 標準鋳造法を用いて鋳造した。
6つの3次元トポロジカルマップと50%のオーバーラップが得られた。
分光分析を用いて、表面トポロジーの異なる長さスケールにおけるトポロジー表面の特徴の相関を同定した。
統計的比較のために臨界波長の周波数帯を2つ(直径が2グレーン以上)選択した。
我々の統計モデルは,画像オーバーラップを考慮した行列変数$t$分布を用い,マッチング密度と非マッチング人口密度をモデル化した。
一致した面と一致しない面の確率を特定するための決定規則が開発された。
提案手法は, 鋼板の破断面とそのレプリカを99.96%以上の後方一致確率で正しく分類した。
さらに、この再現技術は、50〜200$\mu$mのほとんどの金属合金との比較範囲をはるかに超える20$\mu$m以上の波長で、き裂表面のトポロジカル詳細を正確に再現する可能性を示している。
破砕物とそのレプリカの法医学的比較の基礎を確立し, 破砕物表面トポロジーの破壊力学に基づく解析を応用し, 信頼性の高い定量的法医学的比較を行った。
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