La datation des traces digitales (partie II): proposition d'une approche formelle

«Quel est l'âge de cette trace digitale?» Cette question est relativement souvent soulevée durant une investigation ou au tribunal, lorsque la personne suspectée admet avoir laissé ses traces sur une scène de crime mais prétend l'avoir fait à un autre moment que celui du crime et pour une raison innocente. La première partie de cet article mettait en évidence le manque de consensus actuel dans les réponses données à cette question par les experts du domaine, ainsi que le fait qu'aucune méthodologie n'est pour l'heure validée et acceptée par la communauté forensique. C'est pourquoi ce deuxième article propose une approche formelle et pragmatique afin d'aborder la question de la datation des traces digitales en se basant sur la recherche actuelle dans le domaine du vieillissement de composés lipidiques détectés dans les traces digitales. Cette approche permet ainsi d'identifier quel type d'information le scientifique serait capable d'apporter aux enquêteurs et/ou à la Cour lors de cas de datation des traces digitales à l'heure actuelle, dans quelles conditions, et quels sont les développements encore nécessaires.

La datation des traces digitales (partie I): revue critique

« Quel est l'âge de cette trace digitale?» Cette question est relativement souvent soulevée au tribunal, lorsque la personne suspectée admet avoir laissé ses empreintes digitales sur une scène de crime mais prétend l'avoir fait à un autre moment que celui du crime et pour une raison innocente. Au travers de différents exemples américains et européens, ce premier article met en évidence le manque de consensus actuel dans les réponses données à cette question par les experts du domaine. Cette disparité dans le traitement des cas de datation de traces digitales est sans doute due au fait qu'aucune méthodologie n'est pour l'heure validée et acceptée par l'ensemble de la communauté forensique. En effet, cet article recense les études menées sur la datation des traces digitales sous forme d'une revue critique et met ainsi en évidence le fait que la plupart de ces méthodes souffrent de problèmes limitant leur application pratique. Toutefois, cette revue permet également d'identifier une approche ayant le potentiel d'apporter des réponses pratiques aux questions de datation, à savoir l'approche se basant sur l'étude du vieillissement de composés cibles intrinsèques aux traces digitales. Cette approche prometteuse ouvre des pistes afin de proposer une méthodologique formelle de datation des traces digitales. Une telle proposition permettrait d'apporter une information pertinente à la justice et fera l'objet de la seconde partie de cet article.

Ein digitales Kulturobjekt. Der Fall der »Restaurierung« des Ecce homo von Borja

Im August 2012 brachte der Heimatverein von Borja, in Spanien, auf seinem Blog seine »tiefe Betroffenheit« über einen, wie es hieß, »unbeschreiblichen Vorgang« zum Ausdruck: Ein Wandgemälde in der Iglesia del Santuario de la Misericordia war in einer Form restauriert worden, die das ursprüngliche Motiv - den Schmerzensmann - fast unkenntlich machte. Die Affäre ging in kürzester Zeit durch die internationale Presse und durch das Internet. Sie schlug dabei unerwartet hohe Wellen, mit denen sich Hohn und Spott über den in fast allen Kommentaren als »misslungen« bezeichneten Restaurierungsakt ergoss. Im Web 2.0 hingegen gab das dergestalt »restaurierte« Antlitz des Ecce homo Anlass zu einer Vielzahl von Neuinterpretationen, es avancierte zu einem regelrechten Internet-Phänomen, das in der vorliegenden Studie in Hinblick auf den Umgang mit und die Aneignung von Bildern im digitalen Zeitalter untersucht werden soll.

Etude de la composition initiale et du vieillissement des traces digitales: vers le développement d'une méthode de datation?

«Quel est l'âge de cette trace digitale?» Cette question est relativement souvent soulevée au tribunal ou lors d'investigations, lorsque la personne suspectée admet avoir laissé ses empreintes digitales sur une scène de crime mais prétend l'avoir fait à un autre moment que celui du crime et pour une raison innocente. Toutefois, aucune réponse ne peut actuellement être donnée à cette question, puisqu'aucune méthodologie n'est pour l'heure validée et acceptée par l'ensemble de la communauté forensique. Néanmoins, l'inventaire de cas américains conduit dans cette recherche a montré que les experts fournissent tout de même des témoignages au tribunal concernant l'âge de traces digitales, même si ceux-­‐ci sont majoritairement basés sur des paramètres subjectifs et mal documentés. Il a été relativement aisé d'accéder à des cas américains détaillés, ce qui explique le choix de l'exemple. Toutefois, la problématique de la datation des traces digitales est rencontrée dans le monde entier, et le manque de consensus actuel dans les réponses données souligne la nécessité d'effectuer des études sur le sujet. Le but de la présente recherche est donc d'évaluer la possibilité de développer une méthode de datation objective des traces digitales. Comme les questions entourant la mise au point d'une telle procédure ne sont pas nouvelles, différentes tentatives ont déjà été décrites dans la littérature. Cette recherche les a étudiées de manière critique, et souligne que la plupart des méthodologies reportées souffrent de limitations prévenant leur utilisation pratique. Néanmoins, certaines approches basées sur l'évolution dans le temps de composés intrinsèques aux résidus papillaires se sont montrées prometteuses. Ainsi, un recensement détaillé de la littérature a été conduit afin d'identifier les composés présents dans les traces digitales et les techniques analytiques capables de les détecter. Le choix a été fait de se concentrer sur les composés sébacés détectés par chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC/MS) ou par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier. Des analyses GC/MS ont été menées afin de caractériser la variabilité initiale de lipides cibles au sein des traces digitales d'un même donneur (intra-­‐variabilité) et entre les traces digitales de donneurs différents (inter-­‐variabilité). Ainsi, plusieurs molécules ont été identifiées et quantifiées pour la première fois dans les résidus papillaires. De plus, il a été déterminé que l'intra-­‐variabilité des résidus était significativement plus basse que l'inter-­‐variabilité, mais que ces deux types de variabilité pouvaient être réduits en utilisant différents pré-­‐ traitements statistiques s'inspirant du domaine du profilage de produits stupéfiants. Il a également été possible de proposer un modèle objectif de classification des donneurs permettant de les regrouper dans deux classes principales en se basant sur la composition initiale de leurs traces digitales. Ces classes correspondent à ce qui est actuellement appelé de manière relativement subjective des « bons » ou « mauvais » donneurs. Le potentiel d'un tel modèle est élevé dans le domaine de la recherche en traces digitales, puisqu'il permet de sélectionner des donneurs représentatifs selon les composés d'intérêt. En utilisant la GC/MS et la FTIR, une étude détaillée a été conduite sur les effets de différents facteurs d'influence sur la composition initiale et le vieillissement de molécules lipidiques au sein des traces digitales. Il a ainsi été déterminé que des modèles univariés et multivariés pouvaient être construits pour décrire le vieillissement des composés cibles (transformés en paramètres de vieillissement par pré-­‐traitement), mais que certains facteurs d'influence affectaient ces modèles plus sérieusement que d'autres. En effet, le donneur, le substrat et l'application de techniques de révélation semblent empêcher la construction de modèles reproductibles. Les autres facteurs testés (moment de déposition, pression, température et illumination) influencent également les résidus et leur vieillissement, mais des modèles combinant différentes valeurs de ces facteurs ont tout de même prouvé leur robustesse dans des situations bien définies. De plus, des traces digitales-­‐tests ont été analysées par GC/MS afin d'être datées en utilisant certains des modèles construits. Il s'est avéré que des estimations correctes étaient obtenues pour plus de 60 % des traces-­‐tests datées, et jusqu'à 100% lorsque les conditions de stockage étaient connues. Ces résultats sont intéressants mais il est impératif de conduire des recherches supplémentaires afin d'évaluer les possibilités d'application de ces modèles dans des cas réels. Dans une perspective plus fondamentale, une étude pilote a également été effectuée sur l'utilisation de la spectroscopie infrarouge combinée à l'imagerie chimique (FTIR-­‐CI) afin d'obtenir des informations quant à la composition et au vieillissement des traces digitales. Plus précisément, la capacité de cette technique à mettre en évidence le vieillissement et l'effet de certains facteurs d'influence sur de larges zones de traces digitales a été investiguée. Cette information a ensuite été comparée avec celle obtenue par les spectres FTIR simples. Il en a ainsi résulté que la FTIR-­‐CI était un outil puissant, mais que son utilisation dans l'étude des résidus papillaires à des buts forensiques avait des limites. En effet, dans cette recherche, cette technique n'a pas permis d'obtenir des informations supplémentaires par rapport aux spectres FTIR traditionnels et a également montré des désavantages majeurs, à savoir de longs temps d'analyse et de traitement, particulièrement lorsque de larges zones de traces digitales doivent être couvertes. Finalement, les résultats obtenus dans ce travail ont permis la proposition et discussion d'une approche pragmatique afin d'aborder les questions de datation des traces digitales. Cette approche permet ainsi d'identifier quel type d'information le scientifique serait capable d'apporter aux enquêteurs et/ou au tribunal à l'heure actuelle. De plus, le canevas proposé décrit également les différentes étapes itératives de développement qui devraient être suivies par la recherche afin de parvenir à la validation d'une méthodologie de datation des traces digitales objective, dont les capacités et limites sont connues et documentées. -- "How old is this fingermark?" This question is relatively often raised in trials when suspects admit that they have left their fingermarks on a crime scene but allege that the contact occurred at a time different to that of the crime and for legitimate reasons. However, no answer can be given to this question so far, because no fingermark dating methodology has been validated and accepted by the whole forensic community. Nevertheless, the review of past American cases highlighted that experts actually gave/give testimonies in courts about the age of fingermarks, even if mostly based on subjective and badly documented parameters. It was relatively easy to access fully described American cases, thus explaining the origin of the given examples. However, fingermark dating issues are encountered worldwide, and the lack of consensus among the given answers highlights the necessity to conduct research on the subject. The present work thus aims at studying the possibility to develop an objective fingermark dating method. As the questions surrounding the development of dating procedures are not new, different attempts were already described in the literature. This research proposes a critical review of these attempts and highlights that most of the reported methodologies still suffer from limitations preventing their use in actual practice. Nevertheless, some approaches based on the evolution of intrinsic compounds detected in fingermark residue over time appear to be promising. Thus, an exhaustive review of the literature was conducted in order to identify the compounds available in the fingermark residue and the analytical techniques capable of analysing them. It was chosen to concentrate on sebaceous compounds analysed using gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC/MS) or Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). GC/MS analyses were conducted in order to characterize the initial variability of target lipids among fresh fingermarks of the same donor (intra-­‐variability) and between fingermarks of different donors (inter-­‐variability). As a result, many molecules were identified and quantified for the first time in fingermark residue. Furthermore, it was determined that the intra-­‐variability of the fingermark residue was significantly lower than the inter-­‐variability, but that it was possible to reduce both kind of variability using different statistical pre-­‐ treatments inspired from the drug profiling area. It was also possible to propose an objective donor classification model allowing the grouping of donors in two main classes based on their initial lipid composition. These classes correspond to what is relatively subjectively called "good" or "bad" donors. The potential of such a model is high for the fingermark research field, as it allows the selection of representative donors based on compounds of interest. Using GC/MS and FTIR, an in-­‐depth study of the effects of different influence factors on the initial composition and aging of target lipid molecules found in fingermark residue was conducted. It was determined that univariate and multivariate models could be build to describe the aging of target compounds (transformed in aging parameters through pre-­‐ processing techniques), but that some influence factors were affecting these models more than others. In fact, the donor, the substrate and the application of enhancement techniques seemed to hinder the construction of reproducible models. The other tested factors (deposition moment, pressure, temperature and illumination) also affected the residue and their aging, but models combining different values of these factors still proved to be robust. Furthermore, test-­‐fingermarks were analysed with GC/MS in order to be dated using some of the generated models. It turned out that correct estimations were obtained for 60% of the dated test-­‐fingermarks and until 100% when the storage conditions were known. These results are interesting but further research should be conducted to evaluate if these models could be used in uncontrolled casework conditions. In a more fundamental perspective, a pilot study was also conducted on the use of infrared spectroscopy combined with chemical imaging in order to gain information about the fingermark composition and aging. More precisely, its ability to highlight influence factors and aging effects over large areas of fingermarks was investigated. This information was then compared with that given by individual FTIR spectra. It was concluded that while FTIR-­‐ CI is a powerful tool, its use to study natural fingermark residue for forensic purposes has to be carefully considered. In fact, in this study, this technique does not yield more information on residue distribution than traditional FTIR spectra and also suffers from major drawbacks, such as long analysis and processing time, particularly when large fingermark areas need to be covered. Finally, the results obtained in this research allowed the proposition and discussion of a formal and pragmatic framework to approach the fingermark dating questions. It allows identifying which type of information the scientist would be able to bring so far to investigators and/or Justice. Furthermore, this proposed framework also describes the different iterative development steps that the research should follow in order to achieve the validation of an objective fingermark dating methodology, whose capacities and limits are well known and properly documented.

Interpretation of partial fingermarks using an automated fingerprint identification system

Abstract : In the subject of fingerprints, the rise of computers tools made it possible to create powerful automated search algorithms. These algorithms allow, inter alia, to compare a fingermark to a fingerprint database and therefore to establish a link between the mark and a known source. With the growth of the capacities of these systems and of data storage, as well as increasing collaboration between police services on the international level, the size of these databases increases. The current challenge for the field of fingerprint identification consists of the growth of these databases, which makes it possible to find impressions that are very similar but coming from distinct fingers. However and simultaneously, this data and these systems allow a description of the variability between different impressions from a same finger and between impressions from different fingers. This statistical description of the withinand between-finger variabilities computed on the basis of minutiae and their relative positions can then be utilized in a statistical approach to interpretation. The computation of a likelihood ratio, employing simultaneously the comparison between the mark and the print of the case, the within-variability of the suspects' finger and the between-variability of the mark with respect to a database, can then be based on representative data. Thus, these data allow an evaluation which may be more detailed than that obtained by the application of rules established long before the advent of these large databases or by the specialists experience. The goal of the present thesis is to evaluate likelihood ratios, computed based on the scores of an automated fingerprint identification system when the source of the tested and compared marks is known. These ratios must support the hypothesis which it is known to be true. Moreover, they should support this hypothesis more and more strongly with the addition of information in the form of additional minutiae. For the modeling of within- and between-variability, the necessary data were defined, and acquired for one finger of a first donor, and two fingers of a second donor. The database used for between-variability includes approximately 600000 inked prints. The minimal number of observations necessary for a robust estimation was determined for the two distributions used. Factors which influence these distributions were also analyzed: the number of minutiae included in the configuration and the configuration as such for both distributions, as well as the finger number and the general pattern for between-variability, and the orientation of the minutiae for within-variability. In the present study, the only factor for which no influence has been shown is the orientation of minutiae The results show that the likelihood ratios resulting from the use of the scores of an AFIS can be used for evaluation. Relatively low rates of likelihood ratios supporting the hypothesis known to be false have been obtained. The maximum rate of likelihood ratios supporting the hypothesis that the two impressions were left by the same finger when the impressions came from different fingers obtained is of 5.2 %, for a configuration of 6 minutiae. When a 7th then an 8th minutia are added, this rate lowers to 3.2 %, then to 0.8 %. In parallel, for these same configurations, the likelihood ratios obtained are on average of the order of 100,1000, and 10000 for 6,7 and 8 minutiae when the two impressions come from the same finger. These likelihood ratios can therefore be an important aid for decision making. Both positive evolutions linked to the addition of minutiae (a drop in the rates of likelihood ratios which can lead to an erroneous decision and an increase in the value of the likelihood ratio) were observed in a systematic way within the framework of the study. Approximations based on 3 scores for within-variability and on 10 scores for between-variability were found, and showed satisfactory results. Résumé : Dans le domaine des empreintes digitales, l'essor des outils informatisés a permis de créer de puissants algorithmes de recherche automatique. Ces algorithmes permettent, entre autres, de comparer une trace à une banque de données d'empreintes digitales de source connue. Ainsi, le lien entre la trace et l'une de ces sources peut être établi. Avec la croissance des capacités de ces systèmes, des potentiels de stockage de données, ainsi qu'avec une collaboration accrue au niveau international entre les services de police, la taille des banques de données augmente. Le défi actuel pour le domaine de l'identification par empreintes digitales consiste en la croissance de ces banques de données, qui peut permettre de trouver des impressions très similaires mais provenant de doigts distincts. Toutefois et simultanément, ces données et ces systèmes permettent une description des variabilités entre différentes appositions d'un même doigt, et entre les appositions de différents doigts, basées sur des larges quantités de données. Cette description statistique de l'intra- et de l'intervariabilité calculée à partir des minuties et de leurs positions relatives va s'insérer dans une approche d'interprétation probabiliste. Le calcul d'un rapport de vraisemblance, qui fait intervenir simultanément la comparaison entre la trace et l'empreinte du cas, ainsi que l'intravariabilité du doigt du suspect et l'intervariabilité de la trace par rapport à une banque de données, peut alors se baser sur des jeux de données représentatifs. Ainsi, ces données permettent d'aboutir à une évaluation beaucoup plus fine que celle obtenue par l'application de règles établies bien avant l'avènement de ces grandes banques ou par la seule expérience du spécialiste. L'objectif de la présente thèse est d'évaluer des rapports de vraisemblance calcul és à partir des scores d'un système automatique lorsqu'on connaît la source des traces testées et comparées. Ces rapports doivent soutenir l'hypothèse dont il est connu qu'elle est vraie. De plus, ils devraient soutenir de plus en plus fortement cette hypothèse avec l'ajout d'information sous la forme de minuties additionnelles. Pour la modélisation de l'intra- et l'intervariabilité, les données nécessaires ont été définies, et acquises pour un doigt d'un premier donneur, et deux doigts d'un second donneur. La banque de données utilisée pour l'intervariabilité inclut environ 600000 empreintes encrées. Le nombre minimal d'observations nécessaire pour une estimation robuste a été déterminé pour les deux distributions utilisées. Des facteurs qui influencent ces distributions ont, par la suite, été analysés: le nombre de minuties inclus dans la configuration et la configuration en tant que telle pour les deux distributions, ainsi que le numéro du doigt et le dessin général pour l'intervariabilité, et la orientation des minuties pour l'intravariabilité. Parmi tous ces facteurs, l'orientation des minuties est le seul dont une influence n'a pas été démontrée dans la présente étude. Les résultats montrent que les rapports de vraisemblance issus de l'utilisation des scores de l'AFIS peuvent être utilisés à des fins évaluatifs. Des taux de rapports de vraisemblance relativement bas soutiennent l'hypothèse que l'on sait fausse. Le taux maximal de rapports de vraisemblance soutenant l'hypothèse que les deux impressions aient été laissées par le même doigt alors qu'en réalité les impressions viennent de doigts différents obtenu est de 5.2%, pour une configuration de 6 minuties. Lorsqu'une 7ème puis une 8ème minutie sont ajoutées, ce taux baisse d'abord à 3.2%, puis à 0.8%. Parallèlement, pour ces mêmes configurations, les rapports de vraisemblance sont en moyenne de l'ordre de 100, 1000, et 10000 pour 6, 7 et 8 minuties lorsque les deux impressions proviennent du même doigt. Ces rapports de vraisemblance peuvent donc apporter un soutien important à la prise de décision. Les deux évolutions positives liées à l'ajout de minuties (baisse des taux qui peuvent amener à une décision erronée et augmentation de la valeur du rapport de vraisemblance) ont été observées de façon systématique dans le cadre de l'étude. Des approximations basées sur 3 scores pour l'intravariabilité et sur 10 scores pour l'intervariabilité ont été trouvées, et ont montré des résultats satisfaisants.

Associer et évaluer

Le forensicien joue fréquemment le rôle d'expert judiciaire. Dans cette responsabilité, il doit par exemple évaluer le lien qu'est susceptible d'entretenir une trace avec une source putative (une personne, un objet) donnée. L'expert examine aussi parfois la relation entre deux traces (proviennent-elles de la même source ?), combine les indices, ou interprète les activités possibles en regard des traces recueillies. Un mouvement dominant et intégrateur préconise d'effectuer cette évaluation au moyen de probabilités qui expriment dans un cadre formel les incertitudes inhérentes à ce genre de questions. Basé sur le théorème découvert par le révérend Bayes sur la probabilité des causes, le rapport de vraisemblance équilibre le point de vue de l'accusation (par exemple, probabilité de la trace, sachant que x en est à l'origine) et de la défense (la probabilité de la trace si la source n'est pas x). L'exploitation de ce modèle fait appel à l'expérience de l'expert, mais aussi à de grandes quantités de données représentatives qui doivent encore être rassemblées. Une tendance consiste aussi à exploiter pour cela les données stockées par l'utilisation de systèmes automatisés (empreintes digitales, projectiles, etc.). De nouvelles possibilités d'extraire des caractéristiques encore inexplorées à partir des traces sont susceptibles d'augmenter considérablement les moyens pour les experts judiciaires d'apporter des réponses probabilistes dans des circonstances toujours plus variées aux autorités judiciaires qui les mandatent.

The relationship between forensic science and judicial error: a study covering error sources, bias, and remedies

Summary : Forensic science - both as a source of and as a remedy for error potentially leading to judicial error - has been studied empirically in this research. A comprehensive literature review, experimental tests on the influence of observational biases in fingermark comparison, and semistructured interviews with heads of forensic science laboratories/units in Switzerland and abroad were the tools used. For the literature review, some of the areas studied are: the quality of forensic science work in general, the complex interaction between science and law, and specific propositions as to error sources not directly related to the interaction between law and science. A list of potential error sources all the way from the crime scene to the writing of the report has been established as well. For the empirical tests, the ACE-V (Analysis, Comparison, Evaluation, and Verification) process of fingermark comparison was selected as an area of special interest for the study of observational biases, due to its heavy reliance on visual observation and recent cases of misidentifications. Results of the tests performed with forensic science students tend to show that decision-making stages are the most vulnerable to stimuli inducing observational biases. For the semi-structured interviews, eleven senior forensic scientists answered questions on several subjects, for example on potential and existing error sources in their work, of the limitations of what can be done with forensic science, and of the possibilities and tools to minimise errors. Training and education to augment the quality of forensic science have been discussed together with possible solutions to minimise the risk of errors in forensic science. In addition, the time that samples of physical evidence are kept has been determined as well. Results tend to show considerable agreement on most subjects among the international participants. Their opinions on possible explanations for the occurrence of such problems and the relative weight of such errors in the three stages of crime scene, laboratory, and report writing, disagree, however, with opinions widely represented in existing literature. Through the present research it was therefore possible to obtain a better view of the interaction of forensic science and judicial error to propose practical recommendations to minimise their occurrence. Résumé : Les sciences forensiques - considérés aussi bien comme source de que comme remède à l'erreur judiciaire - ont été étudiées empiriquement dans cette recherche. Une revue complète de littérature, des tests expérimentaux sur l'influence du biais de l'observation dans l'individualisation de traces digitales et des entretiens semi-directifs avec des responsables de laboratoires et unités de sciences forensiques en Suisse et à l'étranger étaient les outils utilisés. Pour la revue de littérature, quelques éléments étudies comprennent: la qualité du travail en sciences forensiques en général, l'interaction complexe entre la science et le droit, et des propositions spécifiques quant aux sources d'erreur pas directement liées à l'interaction entre droit et science. Une liste des sources potentielles d'erreur tout le long du processus de la scène de crime à la rédaction du rapport a également été établie. Pour les tests empiriques, le processus d'ACE-V (analyse, comparaison, évaluation et vérification) de l'individualisation de traces digitales a été choisi comme un sujet d'intérêt spécial pour l'étude des effets d'observation, due à son fort recours à l'observation visuelle et dû à des cas récents d'identification erronée. Les résultats des tests avec des étudiants tendent à prouver que les étapes de prise de décision sont les plus vulnérables aux stimuli induisant des biais d'observation. Pour les entretiens semi-structurés, onze forensiciens ont répondu à des questions sur des sujets variés, par exemple sur des sources potentielles et existantes d'erreur dans leur travail, des limitations de ce qui peut être fait en sciences forensiques, et des possibilités et des outils pour réduire au minimum ses erreurs. La formation et l'éducation pour augmenter la qualité des sciences forensiques ont été discutées ainsi que les solutions possibles pour réduire au minimum le risque d'erreurs en sciences forensiques. Le temps que des échantillons sont gardés a été également déterminé. En général, les résultats tendent à montrer un grand accord sur la plupart des sujets abordés pour les divers participants internationaux. Leur avis sur des explications possibles pour l'occurrence de tels problèmes et sur le poids relatif de telles erreurs dans les trois étapes scène de crime;', laboratoire et rédaction de rapports est cependant en désaccord avec les avis largement représentés dans la littérature existante. Par cette recherche il était donc possible d'obtenir une meilleure vue de l'interaction des sciences forensiques et de l'erreur judiciaire afin de proposer des recommandations pratiques pour réduire au minimum leur occurrence. Zusammenfassung : Forensische Wissenschaften - als Ursache und als Hilfsmittel gegen Fehler, die möglicherweise zu Justizirrtümern führen könnten - sind hier empirisch erforscht worden. Die eingestzten Methoden waren eine Literaturübersicht, experimentelle Tests über den Einfluss von Beobachtungseffekten (observer bias) in der Individualisierung von Fingerabdrücken und halbstandardisierte Interviews mit Verantwortlichen von kriminalistischen Labors/Diensten in der Schweiz und im Ausland. Der Literaturüberblick umfasst unter anderem: die Qualität der kriminalistischen Arbeit im Allgemeinen, die komplizierte Interaktion zwischen Wissenschaft und Recht und spezifische Fehlerquellen, welche nicht direkt auf der Interaktion von Recht und Wissenschaft beruhen. Eine Liste möglicher Fehlerquellen vom Tatort zum Rapportschreiben ist zudem erstellt worden. Für die empirischen Tests wurde der ACE-V (Analyse, Vergleich, Auswertung und Überprüfung) Prozess in der Fingerabdruck-Individualisierung als speziell interessantes Fachgebiet für die Studie von Beobachtungseffekten gewählt. Gründe sind die Wichtigkeit von visuellen Beobachtungen und kürzliche Fälle von Fehlidentifizierungen. Resultate der Tests, die mit Studenten durchgeführt wurden, neigen dazu Entscheidungsphasen als die anfälligsten für Stimuli aufzuzeigen, die Beobachtungseffekte anregen könnten. Für die halbstandardisierten Interviews beantworteten elf Forensiker Fragen über Themen wie zum Beispiel mögliche und vorhandene Fehlerquellen in ihrer Arbeit, Grenzen der forensischen Wissenschaften und Möglichkeiten und Mittel um Fehler zu verringern. Wie Training und Ausbildung die Qualität der forensischen Wissenschaften verbessern können ist zusammen mit möglichen Lösungen zur Fehlervermeidung im selben Bereich diskutiert worden. Wie lange Beweismitten aufbewahrt werden wurde auch festgehalten. Resultate neigen dazu, für die meisten Themen eine grosse Übereinstimmung zwischen den verschiedenen internationalen Teilnehmern zu zeigen. Ihre Meinungen über mögliche Erklärungen für das Auftreten solcher Probleme und des relativen Gewichts solcher Fehler in den drei Phasen Tatort, Labor und Rapportschreiben gehen jedoch mit den Meinungen, welche in der Literatur vertreten werden auseinander. Durch diese Forschungsarbeit war es folglich möglich, ein besseres Verständnis der Interaktion von forensischen Wissenschaften und Justizirrtümer zu erhalten, um somit praktische Empfehlungen vorzuschlagen, welche diese verringern. Resumen : Esta investigación ha analizado de manera empírica el rol de las ciencias forenses como fuente y como remedio de potenciales errores judiciales. La metodología empleada consistió en una revisión integral de la literatura, en una serie de experimentos sobre la influencia de los sesgos de observación en la individualización de huellas dactilares y en una serie de entrevistas semiestructuradas con jefes de laboratorios o unidades de ciencias forenses en Suiza y en el extranjero. En la revisión de la literatura, algunas de las áreas estudiadas fueron: la calidad del trabajo en ciencias forenses en general, la interacción compleja entre la ciencia y el derecho, así como otras fuentes de error no relacionadas directamente con la interacción entre derecho y ciencia. También se ha establecido una lista exhaustiva de las fuentes potenciales de error desde la llegada a la escena del crimen a la redacción del informe. En el marco de los tests empíricos, al analizar los sesgos de observación dedicamos especial interés al proceso de ACE-V (análisis, comparación, evaluación y verificación) para la individualización de huellas dactilares puesto que este reposa sobre la observación visual y ha originado varios casos recientes de identificaciones erróneas. Los resultados de las experimentaciones realizadas con estudiantes sugieren que las etapas en las que deben tornarse decisiones son las más vulnerables a lös factores que pueden generar sesgos de observación. En el contexto de las entrevistas semi-estructuradas, once científicos forenses de diversos países contestaron preguntas sobre varios temas, incluyendo las fuentes potenciales y existehtes de error en su trabajo, las limitaciones propias a las ciencias forenses, las posibilidades de reducir al mínimo los errores y las herramientas que podrían ser utilizadas para ello. Se han sugerido diversas soluciones para alcanzar este objetivo, incluyendo el entrenamiento y la educación para aumentar la calidad de las ciencias forenses. Además, se ha establecido el periodo de conservación de las muestras judiciales. Los resultados apuntan a un elevado grado de consenso entre los entrevistados en la mayoría de los temas. Sin embargo, sus opiniones sobre las posibles causas de estos errores y su importancia relativa en las tres etapas de la investigación -la escena del crimen, el laboratorio y la redacción de informe- discrepan con las que predominan ampliamente en la literatura actual. De este modo, esta investigación nos ha permitido obtener una mejor imagen de la interacción entre ciencias forenses y errores judiciales, y comenzar a formular una serie de recomendaciones prácticas para reducirlos al minimo.

Advanced Kernel Methods For Remote Sensing Image Classification

Résumé Suite aux recentes avancées technologiques, les archives d'images digitales ont connu une croissance qualitative et quantitative sans précédent. Malgré les énormes possibilités qu'elles offrent, ces avancées posent de nouvelles questions quant au traitement des masses de données saisies. Cette question est à la base de cette Thèse: les problèmes de traitement d'information digitale à très haute résolution spatiale et/ou spectrale y sont considérés en recourant à des approches d'apprentissage statistique, les méthodes à noyau. Cette Thèse étudie des problèmes de classification d'images, c'est à dire de catégorisation de pixels en un nombre réduit de classes refletant les propriétés spectrales et contextuelles des objets qu'elles représentent. L'accent est mis sur l'efficience des algorithmes, ainsi que sur leur simplicité, de manière à augmenter leur potentiel d'implementation pour les utilisateurs. De plus, le défi de cette Thèse est de rester proche des problèmes concrets des utilisateurs d'images satellite sans pour autant perdre de vue l'intéret des méthodes proposées pour le milieu du machine learning dont elles sont issues. En ce sens, ce travail joue la carte de la transdisciplinarité en maintenant un lien fort entre les deux sciences dans tous les développements proposés. Quatre modèles sont proposés: le premier répond au problème de la haute dimensionalité et de la redondance des données par un modèle optimisant les performances en classification en s'adaptant aux particularités de l'image. Ceci est rendu possible par un système de ranking des variables (les bandes) qui est optimisé en même temps que le modèle de base: ce faisant, seules les variables importantes pour résoudre le problème sont utilisées par le classifieur. Le manque d'information étiquétée et l'incertitude quant à sa pertinence pour le problème sont à la source des deux modèles suivants, basés respectivement sur l'apprentissage actif et les méthodes semi-supervisées: le premier permet d'améliorer la qualité d'un ensemble d'entraînement par interaction directe entre l'utilisateur et la machine, alors que le deuxième utilise les pixels non étiquetés pour améliorer la description des données disponibles et la robustesse du modèle. Enfin, le dernier modèle proposé considère la question plus théorique de la structure entre les outputs: l'intègration de cette source d'information, jusqu'à présent jamais considérée en télédétection, ouvre des nouveaux défis de recherche. Advanced kernel methods for remote sensing image classification Devis Tuia Institut de Géomatique et d'Analyse du Risque September 2009 Abstract The technical developments in recent years have brought the quantity and quality of digital information to an unprecedented level, as enormous archives of satellite images are available to the users. However, even if these advances open more and more possibilities in the use of digital imagery, they also rise several problems of storage and treatment. The latter is considered in this Thesis: the processing of very high spatial and spectral resolution images is treated with approaches based on data-driven algorithms relying on kernel methods. In particular, the problem of image classification, i.e. the categorization of the image's pixels into a reduced number of classes reflecting spectral and contextual properties, is studied through the different models presented. The accent is put on algorithmic efficiency and the simplicity of the approaches proposed, to avoid too complex models that would not be used by users. The major challenge of the Thesis is to remain close to concrete remote sensing problems, without losing the methodological interest from the machine learning viewpoint: in this sense, this work aims at building a bridge between the machine learning and remote sensing communities and all the models proposed have been developed keeping in mind the need for such a synergy. Four models are proposed: first, an adaptive model learning the relevant image features has been proposed to solve the problem of high dimensionality and collinearity of the image features. This model provides automatically an accurate classifier and a ranking of the relevance of the single features. The scarcity and unreliability of labeled. information were the common root of the second and third models proposed: when confronted to such problems, the user can either construct the labeled set iteratively by direct interaction with the machine or use the unlabeled data to increase robustness and quality of the description of data. Both solutions have been explored resulting into two methodological contributions, based respectively on active learning and semisupervised learning. Finally, the more theoretical issue of structured outputs has been considered in the last model, which, by integrating outputs similarity into a model, opens new challenges and opportunities for remote sensing image processing.

Processus de reconnaissance et d'identification de personnes décédées

Recognition and identification processes for deceased persons. Determining the identity of deceased persons is a routine task performed essentially by police departments and forensic experts. This thesis highlights the processes necessary for the proper and transparent determination of the civil identities of deceased persons. The identity of a person is defined as the establishment of a link between that person ("the source") and information pertaining to the same individual ("identifiers"). Various identity forms could emerge, depending on the nature of the identifiers. There are two distinct types of identity, namely civil identity and biological identity. The paper examines four processes: identification by witnesses (the recognition process) and comparisons of fingerprints, dental data and DNA profiles (the identification processes). During the recognition process, the memory function is examined and helps to clarify circumstances that may give rise to errors. To make the process more rigorous, a body presentation procedure is proposed to investigators. Before examining the other processes, three general concepts specific to forensic science are considered with regard to the identification of a deceased person, namely, matter divisibility (Inman and Rudin), transfer (Locard) and uniqueness (Kirk). These concepts can be applied to the task at hand, although some require a slightly broader scope of application. A cross comparison of common forensic fields and the identification of deceased persons reveals certain differences, including 1 - reverse positioning of the source (i.e. the source is not sought from traces, but rather the identifiers are obtained from the source); 2 - the need for civil identity determination in addition to the individualisation stage; and 3 - a more restricted population (closed set), rather than an open one. For fingerprints, dental and DNA data, intravariability and intervariability are examined, as well as changes in these post mortem (PM) identifiers. Ante-mortem identifiers (AM) are located and AM-PM comparisons made. For DNA, it has been shown that direct identifiers (taken from a person whose civil identity has been alleged) tend to lead to determining civil identity whereas indirect identifiers (obtained from a close relative) direct towards a determination of biological identity. For each process, a Bayesian model is presented which includes sources of uncertainty deemed to be relevant. The results of the different processes combine to structure and summarise an overall outcome and a methodology. The modelling of dental data presents a specific difficulty with respect to intravariability, which in itself is not quantifiable. The concept of "validity" is, therefore, suggested as a possible solution to the problem. Validity uses various parameters that have an acknowledged impact on teeth intravariability. In cases where identifying deceased persons proves to be extremely difficult due to the limited discrimination of certain procedures, the use of a Bayesian approach is of great value in bringing a transparent and synthetic value. RESUME : Titre: Processus de reconnaissance et d'identification de personnes décédées. L'individualisation de personnes décédées est une tâche courante partagée principalement par des services de police, des odontologues et des laboratoires de génétique. L'objectif de cette recherche est de présenter des processus pour déterminer valablement, avec une incertitude maîtrisée, les identités civiles de personnes décédées. La notion d'identité est examinée en premier lieu. L'identité d'une personne est définie comme l'établissement d'un lien entre cette personne et des informations la concernant. Les informations en question sont désignées par le terme d'identifiants. Deux formes distinctes d'identité sont retenues: l'identité civile et l'identité biologique. Quatre processus principaux sont examinés: celui du témoignage et ceux impliquant les comparaisons d'empreintes digitales, de données dentaires et de profils d'ADN. Concernant le processus de reconnaissance, le mode de fonctionnement de la mémoire est examiné, démarche qui permet de désigner les paramètres pouvant conduire à des erreurs. Dans le but d'apporter un cadre rigoureux à ce processus, une procédure de présentation d'un corps est proposée à l'intention des enquêteurs. Avant d'entreprendre l'examen des autres processus, les concepts généraux propres aux domaines forensiques sont examinés sous l'angle particulier de l'identification de personnes décédées: la divisibilité de la matière (Inman et Rudin), le transfert (Locard) et l'unicité (Kirk). Il est constaté que ces concepts peuvent être appliqués, certains nécessitant toutefois un léger élargissement de leurs principes. Une comparaison croisée entre les domaines forensiques habituels et l'identification de personnes décédées montre des différences telles qu'un positionnement inversé de la source (la source n'est plus à rechercher en partant de traces, mais ce sont des identifiants qui sont recherchés en partant de la source), la nécessité de devoir déterminer une identité civile en plus de procéder à une individualisation ou encore une population d'intérêt limitée plutôt qu'ouverte. Pour les empreintes digitales, les dents et l'ADN, l'intra puis l'inter-variabilité sont examinées, de même que leurs modifications post-mortem (PM), la localisation des identifiants ante-mortem (AM) et les comparaisons AM-PM. Pour l'ADN, il est démontré que les identifiants directs (provenant de la personne dont l'identité civile est supposée) tendent à déterminer une identité civile alors que les identifiants indirects (provenant d'un proche parent) tendent à déterminer une identité biologique. Puis une synthèse des résultats provenant des différents processus est réalisée grâce à des modélisations bayesiennes. Pour chaque processus, une modélisation est présentée, modélisation intégrant les paramètres reconnus comme pertinents. À ce stade, une difficulté apparaît: celle de quantifier l'intra-variabilité dentaire pour laquelle il n'existe pas de règle précise. La solution préconisée est celle d'intégrer un concept de validité qui intègre divers paramètres ayant un impact connu sur l'intra-variabilité. La possibilité de formuler une valeur de synthèse par l'approche bayesienne s'avère d'une aide précieuse dans des cas très difficiles pour lesquels chacun des processus est limité en termes de potentiel discriminant.