谁知道指纹和DNA怎样鉴别

2023-01-29

本文主要是 谁知道指纹和DNA怎样鉴别 相关的知识问答,如果你也了解,请帮忙补充。

指纹是人类手指末端指腹上由凹凸的皮肤所形成的纹路。指纹能使手在接触物件时增加摩擦力,从而更容易发力及抓紧物件。是人类进化过程式中自然形成的。 指纹由遗传影响,由于每个人的遗传基因均不同,所以指纹也不同。然而,指纹的形成虽然主要受到遗传影响,但也有环境因素,当胎儿在母体内发育三至四个月时,指纹就已经形成,但儿童在成长期间指纹会略有改变,直到青春期14岁左右时才会定型。在皮肤发育过程中,虽然表皮、真皮,以及基质层都在共同成长,但柔软的皮下组织长得比相对坚硬的表皮快,因此会对表皮产生源源不断的上顶压力,迫使长得较慢的表皮向内层组织收缩塌陷,逐渐变弯打皱,以减轻皮下组织施加给它的压力。如此一来,一方面使劲向上攻,一方面被迫往下撤,导致表皮长得曲曲弯弯,坑洼不平,形成纹路。这种变弯打皱的过程随着内层组织产生的上层压力的变化而波动起伏,形成凹凸不平的脊纹或皱褶,直到发育过程中止,最终定型为至死不变的指纹。 指纹有3种基本类型——环型、弓型和螺旋型。是皮下组织对指肚表皮顶压方向的不同造就了这不同的类型。研究表明,如果某人指头肚高而圆,其指纹的纹路将是螺旋型。现在,科学家已能够通过模型再现那些较为常见的指纹,也能重复不太复杂的罕见指纹的形成过程。 目前尚未发现有不同的人拥有相同的指纹,所以每个人的指纹也是独一无二。由于指纹是每个人独有的标记,近几百年来,罪犯在犯案现场留下的指纹,均成为警方追捕疑犯的重要线索。现今鉴别指纹方法已经电脑化,使鉴别程序更快更准。 DNA的科普知识: 1 DNA指纹图的建立及发展 近百年来的研究认为,任何遗传分析都是以遗传标志为基础的,而任何一个遗传标志的价值又在于其变异 性(即多态性)的大小。有关遗传多态性的研究对促进人类学、遗传学、免疫学以及法医学的发展, 以及对阐明某些疾病的发病机理乃至协助诊断等方面都起了十分重要的作用。但以往的研究都是利用各种外部表现型、生理缺陷型、同工酶、多态蛋白等作为遗传标志,用间接分析来推论相应的遗传基因。 70年代末,限制性内切酶和重组体DNA技术的出现以及分子生物学的飞速发展,使人们对遗传标志的研究转向DNA分子本身。由于各种遗传信息都蕴藏在DNA分子上,生物个体间的差异在本质上是DNA分子的差异,因此DNA被认为是最可靠的遗传标志。某些DNA序列的差异可通过限制性酶切片段长度的改变来反映,此即限制性片段长度多态性(restriction fragment length polymorphisms,RFLP),其产生是由于点突变、DNA重排、插入或缺失引起的〔1〕。随着对RFLP研究的深入,人们发现了基因组中最有变异性的一类序列——高变异DNA序列,使DNA遗传标志的发展和应用得到了一次飞跃。 1980年,Wyman和White描述了第一个多等位性的具有高度多态性的人类DNA标志。不久,在胰岛素基因(Insulingene)的5′端区域、致癌基因(C-Haras I Oncogene)的3′端分别发现了相同的高度可变的标志(hypervariable marker)。在α-球蛋白(α-globin)基因群周围还发现了其它三个标志〔2〕。1982年,Bell等〔3〕证实:这些高度多态性区域串联着重复的短序列单位,重复单位数目的差异导致了这种高度的可变性,由于这些结构特征,人们称这些区域为小卫星(minisatellite)或高度可变区域(hypervariable)或可变数目的串联重复(variable number of tandem repeats)。 1985年,Jeffreys 等〔4〕用肌红蛋白基因第一内含子中的串联重复序列(重复单位含33bp)作探针,从人的基因文库中筛选出8个含有串联重复序列(小卫星)的重组克隆。序列分析表明,这8个小卫星重复单位的长度和序列不完全相同,但都有相同的核心序列(core sequence)即GGCCAGGA/GGG。他们先后用两个多核心小卫星(poly coreminisate -llite)33.6和33.15探针进行southern杂交,在低严谨条件下杂交得到了包含10多条带的杂交图谱,不同个体杂交图谱上带的位置就象人的指纹一样千差万别,Jeffrey称之为DNA指纹(DNA fingerprint)〔5〕,又名遗传指纹(genetic fingerprint)。 RFLP DNA指纹分析技术由于方法繁杂、周期长、实验条件高等缺陷而无法大范围推广。1990年,Williams等〔6〕首次报道了AP-PCR技术,Welsh和McCelland〔7〕亦独立地进行了这方面的工作,从而使DNA指纹技术应用更加广泛。AP-PCR技术是采用随意设计的1个或2个引物,对模板DNA进行PCR扩增,一般先是在低严格条件,即在高Mg2+浓度(大于传统PCR Mg2+浓度1.5mmol/L)、较低退火温度(36℃~50℃)下进行1~6个循环的PCR扩增,随后在严格条件下进行PCR扩增,产物经2%琼脂糖凝胶电泳或6%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离,可得到DNA指纹图谱。其基本原理是:在低严格复性条件下,引物与模板DNA非完全互补序列形成错配,错配引物在DNA聚合酶作用下沿模板链延伸,合成新链,当在一定距离内模板DNA另一单链也发生引物错配时,即可对两错配引物间的DNA进行扩增。但是此种错配并非随机发生,引物和模板间,特别是在引物3′端必须存在一定的互补序列,即可产生不同的扩增片段或组合,通过DNA指纹图谱,可得到配对DNA样品中的差异片段,用于克隆、测序、染色体定位和基因片段的生物学功能研究。 我国杨建厂等〔8〕利用PCR的原理成功地建立了一种全新的DNA指纹检测技术,称之为随机引物PCR人DNA指纹检测技术(arbitrarily primed PCR human DNA fingerprinting,APHDP),此外还开发出处理DNA指纹数据应用软件,应用于个人识别、遗传素质与疾病的相关特征研究等。 DNA指纹的识别 ________________________________________ 1984年英国莱斯特大学的遗传学家Jefferys及其合作者首次将分离的人源小卫星DNA用作基因探针,同人体核DNA的酶切片段杂交,获得了由多个位点上的等位基因组成的长度不等的杂交带图纹,这种图纹极少有两个人完全相同,故称为"DNA指纹",意思是它同人的指纹一样是每个人所特有的。DNA指纹的图像在X光胶片中呈一系列条纹,很像商品上的条形码。DNA指纹图谱,开创了检测DNA多态性(生物的不同个体或不同种群在DNA结构上存在着差异)的多种多样的手段,如RFLP(限制性内切酶酶切片段长度多态性)分析、串联重复序列分析、RAPD(随机扩增多态性DNA)分析等等。各种分析方法均以DNA的多态性为基础,产生具有高度个体特异性的DNA指纹图谱,由于DNA指纹图谱具有高度的变异性和稳定的遗传性,且仍按简单的孟德尔方式遗传,成为目前最具吸引力的遗传标记。 DNA指纹具有下述特点:1.高度的特异性:研究表明,两个随机个体具有相同DNA图形的概率仅3×10-11;如果同时用两种探针进行比较,两个个体完全相同的概率小于5×10-19。全世界人口约50亿,即5×109。因此,除非是同卵双生子女,否则几乎不可能有两个人的DNA指纹的图形完全相同。2.稳定的遗传性:DNA是人的遗传物质,其特征是由父母遗传的。分析发现,DNA指纹图谱中几乎每一条带纹都能在其双亲之一的图谱中找到,这种带纹符合经典的孟德尔遗传规律,即双方的特征平均传递50%给子代。3.体细胞稳定性:即同一个人的不同组织如血液、肌肉、毛发、精液等产生的DNA指纹图形完全一致。 1985年Jefferys博士首先将DNA指纹技术应用于法医鉴定。1989年该技术获美国国会批准作为正式法庭物证手段。我国警方利用DNA指纹技术已侦破了数千例疑难案件。DNA指纹技术具有许多传统法医检查方法不具备的优点,如它从四年前的精斑、血迹样品中,仍能提取出DNA来作分析;如果用线粒体DNA检查,时间还将延长。此外千年古尸的鉴定,在俄国革命时期被处决沙皇尼古拉的遗骸,以及最近在前南地区的一次意外事故中机毁人亡的已故美国商务部长布朗及其随行人员的遗骸鉴定,都采用了DNA指纹技术。 此外,它在人类医学中被用于个体鉴别、确定亲缘关系、医学诊断及寻找与疾病连锁的遗传标记;在动物进化学中可用于探明动物种群的起源及进化过程;在物种分类中,可用于区分不同物种,也有区分同一物种不同品系的潜力。在作物的基因定位及育种上也有非常广泛的应用。 DNA指纹图谱法的基本操作:从生物样品中提取DNA(DNA一般都有部分的降解),可运用PCR技术扩增出高可变位点(如VNTR系统,串联重复的小卫星DNA等)或者完整的基因组DNA,然后将扩增出的DNA酶切成DNA片断,经琼脂糖凝胶电泳,按分子量大小分离后,转移至尼龙滤膜上,然后将已标记的小卫星DNA探针与膜上具有互补碱基序列的DNA片段杂交,用放射自显影便可获得DNA指纹图谱。 琼脂糖凝胶电泳是分离,鉴定和纯化DNA片段的常规方法。利用低浓度的荧光嵌入染料-溴化乙锭进行染色,可确定DNA在凝胶中的位置。如有必要,还可以从凝胶中 回收DNA条带,用于各种克隆操作。琼脂糖凝胶的分辨能力要比聚丙烯酰胺凝胶低,但其分离范围较广。用各种浓度的琼脂糖凝胶可以分离长度为200bp至近50kbp的DNA。长度100kb或更大的DNA,可以通过电场方向呈周期性变化的脉冲电场凝胶电泳进行分离。 在基因工程的常规操作中,琼脂糖凝胶电泳应用最为广泛。它通常采用水平电泳装置,在强度和方向恒定的电场下进行电泳。DNA分子在凝胶缓冲液(一般为碱性)中带负电荷,在电场中由负极向正极迁移。DNA分子迁移的速率受分子大小,构象。电场强度和方向,碱基组成,温度和嵌入染料等因素的影响。 2 DNA指纹技术所用的探针 自DNA指纹技术建立以来,这一技术迅速在动植物的进化关系、亲缘关系分析以及法医学方面得到广泛应用。也正是由于DNA指纹技术在核酸分析中显示出了强大的生命力,因而许多学者围绕此技术所用的探针作了大量的工作,除Jeffrey等〔5〕的探针外,用人工化学合成或从生物组织中提取后再扩增的办法生产出了一批高水平的探针。迄今,在DNA指纹技术中所用的探针大概有probe33.15、33.6〔5〕、bacteriophage MB〔9〕、pig repetitire clone p83、PGB 725、poly(GT) containing 18.1、(GTG)5/(CAC)5〔10,11〕、(CAC/TA)4及(GT)12等。同时,在探针的标志上也有了很大的发展,根据它们的结构可大致分为小卫星探针和简单重复序列探针,简单重复序列包括微卫星探针(microsatellite probe)和寡聚核苷酸探针。小卫星探针的核心序列为33bp,常定位在人常染色体前的末端(proterminal)区域,微卫星探针则在10~20bp之间,而寡聚核苷酸探针在10bp以下,普遍散布在人类整条染色体上,或者在基因间区域或者位于内含子内。 1988年,我国伍新尧等〔12〕根据DNA指纹是人基因组中重复序列的RFLP的原理和人与鼠的髓鞘碱性蛋白(MBP)基因cDNA同源序列性高于90%的事实,选用鼠MBP cDNA3′端的一段序列(非表达区高度重序列,与人基因组中该类重复序列几乎完全同源),长度为0.81kb的片段作探针,检测用HaeⅢ酶解的人DNA限制性片段(RF),在人群中可分出22条谱带,受检 的30例无血缘关系的个体之间没有两个人的谱带是完全相同的,显示这一方法的高度个体特异性,这是国内首次用自已的力量找到DNA指纹的探针。 3 DNA指纹的应用3.1 法医学方面 同以往的血型测定法相比,DNA指纹技术在法医学领域上具有无可比拟的优越性。已成为鉴定犯罪、亲子鉴定和确定个体间亲缘关系的工具〔5,13〕。随后,国内学者李伯龄〔14〕、姜先华〔15〕、伍新尧等〔12〕也先后对此项技术进行了研究,并应用于实际案件的鉴定中,解决了过去无法解决的疑难案例,如微量血痕、部分腐败的碎尸块的个人认定等。 3.2 在动植物科学中的应用 3.2.1 生物种群学研究 利用DNA指纹图可以估算连锁不平衡,比较等位基因的频率,还能估计不同个体之间的重组率,在种群学研究上有助于建立某一个体在种群中的地位和关系,特别是对真菌的种群研究,有很多真菌可以通过有性和无性的方式繁殖,但是何时以何种方式繁殖,程度如何,并不清楚,而利用DNA指纹图就能区分以有性和无性方式产生的后代,并能确定某一区域真菌的自然分布〔1,16〕。 3.2.2 测定物种之间的遗传距离、物种分类鉴定 Jeffreys等〔5〕认为在一个群体的不同成员间拷贝数的串联重复序列(VNTR)由于多态性程度高,在遗传分析中尤其适合作为多态性标志,简单重复的不稳定性可导致VNTR长度的迅速变化,根据家族中或育种群体中VNTR的分离重组频率,可以测定出遗传距离,可用统计学公式确定个体间的亲缘关系:D=2Nab/(Na+Nb),,D值越大,亲缘关系越近,遗传距离就越小;D值越小,亲缘关系越远,遗传距离就越大。为此,运用DNA指纹技术可检测不同物种、同种及同种不同个体的亲缘关系,用于物种分类鉴定,也可用于杂交后代亲本决定,杂交后代群体分开,检测近等基因系(或同类系)种的多态性,并对检测基因进行定位。Welsh等〔7〕对布氏疏螺旋体菌株的DNA指纹进行分析,发现这种lyme病的病原菌实际上是由三个不同的种群组成。罗超权等〔12〕运用AP-PCR鉴定弓形虫虫株,在国内开创了运用DNA指纹技术作生物分类的先例。 3.3 在流行病学方面的运用 由于DNA指纹具有以下几个特点:①能反映基因组的变异性;②具有高度的变异性;③具有简单的稳定的遗传性;④DNA指纹谱具有体细胞稳定性。所以,它同一般的流行病学方法相比较而言,具有无比的优越性,使其成为流行病调查的一种有效工具。Jan DA等〔17〕,Denise Chevrel-Dellagi等〔18〕运用IS6110序列作探针对结核病分支杆菌株进行DNA指纹分析,调查国际间结核病的种型、分析流行情况,改进了控制结核病的方法。而ZhenHua Yang等〔19〕从67个病人中分离出结核病分支杆菌株进行DNA指纹分析,发现分离到PTBN12型时易查明流行环节,从而为快速进行疾病控制提供了一个有力证据。在我国,童笑梅等〔20〕采用随机扩增多态DNA指纹图技术对医院内感染的14例新生儿进行病原流行病学分析,发现患儿体内携带的与医务人员鼻中携带的华纳葡萄球菌菌株的DNA指纹图完全一致,从而证明此次感染的病原菌为华纳葡萄球菌,传染源是携带病菌的医务人员。郭永建等〔21〕在6个月内对121名产科新生儿中的30名检出的31株铜绿假单胞菌进行RAPD指纹图谱分析和血清学分型,结果表明,铜绿假单胞菌在产科新生儿中暴发流行,0∶6/R∶1型为暴发流行性菌株,对医院感染病原菌分型、精确确定传染源、阻断传播途径、控制和预防医院感染具有重要的指导意义。 3.4 疾病诊断及治疗 鉴于DNA指纹所具有的上述特点,故DNA指纹广泛应用于一些疾病的诊断及治疗。Morral〔22〕等发现CF基因9号外显子侧翼含有一小卫星区,且此等位基因2.6带常与△F508连锁,相伴率为50.6%、41.6%,△F508是最主要的致病突变,可疑患者电泳图只要发现2.6等位基因,就可对此病进行初步诊断。现已在Wilson病、外周神经纤维瘤、成人多束肾、多巴性肌紧张、Frecbreich共济失调、Kallmunm综合征性连锁、视网膜病等基因内或旁侧发现有高度的小卫星区域,从而可进行基因诊断。Okamoto R〔23〕用DNA指纹法预测慢性粒cell性白血病骨髓移植术后复发,取得了成功。 3.5 肿瘤的研究 肿瘤是多因素、多阶段的变化过程,病因复杂、变化多样,但归根到底还是在DNA的变化上。一般说来,癌组织、转移灶与正常组织或外周血细胞DNA指纹有差别,常见的是某条带或几条带的缺失,某一条或某几条带密度降低,或者癌组织中出现新的带。Thein等〔24〕用33.6和33.15为探针研究患者DNA指纹谱变化,发现胃肠肿瘤患者癌组织DNA指纹谱全有改变,并认为体细胞突 变还有种属特异性。刘霜等〔25〕应用RAPD(随机扩增多态性DNA)分析技术对6例肝癌患者的癌组织与非癌组织进行分析,发现所有肝癌组织基因组DNA的RAPD指纹图谱均存在差异,其中3例配对肝癌基因组中均存在一相同的0.9Kb的随机扩增片段。杨建厂等〔8〕用APHDFF技术对28例确诊为鼻咽癌病人血DNA指纹图的检测,发现有3条DNA片段出现的频率明显低于健康人群。王黛等〔26〕用LE11.8、MYO和Mb探针,经Southern杂交法检测12例儿童急性粒cell白血病患者的外周血或骨髓细胞的基因重排,结果发现初始或复发与完全缓解时的DNA指纹图相比,谱带有增加或减少,从而认为急性粒细胞白血病患儿的白血病细胞存在基因重排。 参考资料:http://zhidao.baidu.com/question/13180448.html 参考知识1 DNA指纹鉴定一般要通过以下几点来完成: 1、将送检的各种生物学检样,如毛发、血痕、精斑、人体组织或白骨等,把其中所含的DNA 提取出来。 2、选用与探针配对的限制性核酸内切酶,在长链DNA 位置上加以切割,使分子量很大的DNA 长链切短成许多长度不同的小片段。 3、在胶板尺寸较长的凝胶电泳仪中,对酶解完全后的DNA 片段进行电泳,各酶切片段就会按其长度大小在电场中进行分离。 4、先用碱性溶液使凝胶板中分离开的双链DNA 片段变性为单链片段,然后将凝胶板夹在尼龙膜中,使这些单链DNA 片段印溃(blot-ting),转移并永久性地固定在尼龙膜上。 5、让放射性DNA探针与尼龙膜上的单链DNA片段进行分子杂交。 6、用放射性胶片与尼龙薄膜叠放,尼龙膜上的放射性探针便会发出X 射线使胶片曝光,从而使杂交有探针的长度不同的DNA片段位置显影在胶片上。这样的特征DNA片段条状图谱,便是所谓的DNA指纹。本回答被提问者采纳 参考知识B 指纹识别技术的原理 指纹识别技术主要涉及四个功能:读取指纹图象、提取特征、保存数据和比对。在一开始,通过指纹读取设备读取到人体指纹的图象,取到指纹图象之后,要对原始图象进行初步的处理,使之更清晰。接下来,指纹辨识软件建立指纹的数字表示——特征数据,一种单方向的转换,可以从指纹转换成特征数据但不能从特征数据转换成为指纹,而两枚不同的指纹不会产生相同的特征数据。 有的算法把节点和方向信息组合产生了更多的数据,这些方向信息表明了各个节点之间的关系,也有的算法还处理整幅指纹图像。总之,这些数据,通常称为模板,保存为1K大小的记录。无论它们是怎样组成的,至今仍然没有一种模板的标准,也没有一种公布的抽象算法,而是各个厂商自行其是。最后,通过计算机模糊比较的方法,把两个指纹的模板进行比较,计算出它们的相似程度,最终得到两个指纹的匹配结果。指纹其实是比较复杂的。 与人工处理不同,许多生物识别技术公司并不直接存储指纹的图象。多年来在各个公司及其研究机构产生了许多数字化的算法(美国有关法律认为,指纹图象属于个人隐私,因此不能直接存储指纹图象)。 但指纹识别算法最终都归结为在指纹图象上找到并比对指纹的特征。指纹的特征我们定义了指纹的两类特征来进行指纹的验证:总体特征和局部特征。总体特征是指那些用人眼直接就可以观察到的特征,包括:基本纹路图案环型(loop),弓型(arch),螺旋型(whorl)。其他的指纹图案都基于这三种基本图案。仅仅依靠图案类型来分辨指纹是远远不够的,这只是一个粗略的分类,但通过分类使得在大数据库中搜寻指纹更为方便。 模式区(PatternArea)模式区是指指纹上包括了总体特征的区域,即从模式区就能够分辨出指纹是属于那一种类型的。有的指纹识别算法只使用模式区的数据。Aetex的指纹识别算法使用了所取得的完整指纹而不仅仅是模式区进行分析和识别。 核心点(CorePoint)核心点位于指纹纹路的渐进中心,它用于读取指纹和比对指纹时的参考点。 三角点(Delta)三角点位于从核心点开始的第一个分叉点或者断点、或者两条纹路会聚处、孤立点、折转处,或者指向这些奇异点。三角点提供了指纹纹路的计数和跟踪的开始之处。 式样线(TypeLines)式样线是在指包围模式区的纹路线开始平行的地方所出现的交叉纹路,式样线通常很短就中断了,但它的外侧线开始连续延伸。 纹数(RidgeCount)指模式区内指纹纹路的数量。在计算指纹的纹数时,一般先在连接核心点和三角点,这条连线与指纹纹路相交的数量即可认为是指纹的纹数。局部特征局部特征是指指纹上的节点。两枚指纹经常会具有相同的总体特征,但它们的局部特征--节点,却不可能完全相同节点(MinutiaPoints)指纹纹路并不是连续的,平滑笔直的,而是经常出现中断、分叉或打折。这些断点、分叉点和转折点就称为"节点"。就是这些节点提供了指纹唯一性的确认信息。指纹上的节点有四种不同特性: 1.分类-节点有以下几种类型,最典型的是终结点和分叉点 A.终结点(Ending)--一条纹路在此终结。 B.分叉点(Bifurcation)--一条纹路在此分开成为两条或更多的纹路。 C.分歧点(RidgeDivergence)--两条平行的纹路在此分开。 D.孤立点(DotorIsland)--一条特别短的纹路,以至于成为一点 E.环点(Enclosure)--一条纹路分开成为两条之后,立即有合并成为一条,这样形成的一个小环称为环点 F.短纹(ShortRidge)--一端较短但不至于成为一点的纹路, 2.方向(Orientation)--节点可以朝着一定的方向。 3.曲率(Curvature)--描述纹路方向改变的速度。 4.位置(Position)--节点的位置通过(x,y)坐标来描述,可以是绝对的,也可以是相对于三角点或特征点的。 指纹识别技术介绍 从“指纹”到“指纹术”的研究,经历了漫长的过程。指纹技术形成之后,又经过了从人工识别技术到自动化识别技术的发展转变。随着计算机图像处理技术和信息技术的发展,指纹识别技术逐渐进入IT技术领域,与众多计算机信息系统结合在一起,被广泛应用起来。本章介绍指纹识别技术的主要技术构成。 几个重要概念 指纹识别技术作为一个新的IT技术领域,自身具有许多新的概念。了解指纹识别技术的概念有助于准确的理解指纹识别技术。 指纹识别系统 指纹识别系统经过人工识别到机器识别的发展之后,进入自动识别阶段,称为自动指纹识别系统(AFIS)。一个典型的自动指纹识别系统,包括与人交互的前端子系统――自动指纹采集设备、完成指纹图像处理和特征值提取的后台子系统,以及用于指纹库存储的数据库子系统。当后台子系统用于指纹注册过程时,可以称为指纹注册子系统。当它用于指纹辨识过程时,称为指纹辨识子系统。 注册与匹配 指纹注册又叫指纹登记。是从指纹图像中提取指纹特征值,形成指纹特征值模板,并与人的身份信息结合起来,存储在指纹识别系统中的过程。它相当于为指纹报户口。所以指纹注册的时候,需要保证指纹与身份信息之间的正确对应。尤其对于政府、社团、公司等单位进行指纹注册时,防止冒名顶替,避免指纹与身份信息关联错误,是非常重要的。因此在这类指纹应用中,指纹登记的过程,需要现场督导人员参与。甚至把督导人的指纹采集到系统中,作为注册者指纹特征值模板的组成部分,以示职责之重要,并为后续责任审计提供依据。 识别与验证 识别与验证并不是指纹识别算法领域的问题,而是指纹识别系统的问题。指纹识别是指在1:N模式下匹配指纹特征值。它是从多个指纹模板中识别出一个特定指纹的过程。其结果是,“有”或者“没有”。有时会给出“是谁”的信息。 指纹验证是指在1:1模式下匹配指纹特征值。它是拿待比对的指纹特征模板与事先存在的另一个指纹特征模板进行一次匹配的过程。其结果是“是不是”。在一个系统中既可以采用1:1模式也可以采用1:N模式,这是取决于应用系统的特点和要求。有时候还可以业务模式的需要,把1:N模式转化为1:1模式以提高系统安全性和比对速度。 http://www.windaka.com/html/show145.html FRR与FAR FRR(False Rejection Rate)和FAR(False Acceptance Rate)是用来评估指纹识别算法性能的两个主要参数。FRR和FAR有时被用来评价一个指纹识别系统的性能,其实这并不贴切。指纹识别系统的性能除了受指纹算法的影响外,指纹采集设备的性能对FRR和FAR的影响也是不能忽视的。 FRR通俗叫法是拒真率的意思,标准称谓是FNMR(False Non-Match Rate 不匹配率)。可以通俗的理解为“把应该相互匹配成功的指纹当成不能匹配的指纹”的概率。对指纹算法的性能测量是在给定指纹库的情况下进行测量的。用于测量的指纹库一般由FVC(国际指纹识别算法大赛)组织者给定。FVC在作指纹识别算法性能测试时,并无外界指纹输入,是使用标准的指纹图像库来测试的。所以FNMR是在没有连接指纹采集设备的情况下得出的测试值。本节的其它参数也都是在这一前提下得出的。 假定指纹库中有100个不同ID的手指,每个手指注册有3枚指纹,则该指纹库中共有300枚指纹。假定P1表示手指1的ID,则其三次注册的指纹用P1-F1,P1-F2,P1-F3来表示。FNMR是指把指纹库中的同一个手指的3枚指纹两两比较,即P1-F1与P1-F2匹配,P1-F1与P1-F3匹配,P1-F2与P1-F3匹配,P1-F2与P1-F1匹配,P1-F3与P1-F1匹配,P1-F3与P1-F2匹配,共有6种匹配方式。把所有100个手指在其内部均作6种匹配,共6x100=600次匹配。理论情况下,600次匹配均能正确匹配,匹配的成功率为100%。实际上因为同一手指的3枚指纹图像不可能完全一样,所以有一个匹配相似度问题。假定我们把匹配成功的相似度设为>90%,就是说当相似度大于90%时,表示匹配成功。然后我们从600次匹配中,找出多少次相似度在90%以上的,这个数值就表示匹配成功的次数,假定为570次。600次中其余的表示没有匹配成功的次数,为600-570=30次。则匹配失败率,就是30/600=5%。 对于指纹识别算法来讲,在指纹库确定的情况下,其匹配失败率FNMR是一定的。当指纹库发生变化,其FNMR也会有变化。所以国际上是以FVC公布的指纹库为统一的测试库,在该测试库中测试出来的FNMR结果作为衡量指纹算法性能的标准参考。 FAR一般称为认假率,其标准称谓是FMR(False Match Rate 错误匹配率)。FMR是用来评估指纹识别算法性能的最重要参数。可以通俗的理解为“把不应该匹配的指纹当成匹配的指纹”的概率。 同样以前段中的指纹库为例。把库中的每个指纹,与除自己之外的其它所有指纹进行匹配,匹配的总次数,即3x99x3x100=89100次。理论情况下,匹配成功次数为6x100=600次,匹配失败次数应为89100-600=88500次。假定由于指纹算法性能的原因,把本应该匹配失败的判为匹配成功,若假定这种错误次数为100次。则错误接受率FAR为100/89100=0.11%。匹配失败次数是因判定相似的条件严格程度而变化的。当匹配成功的筛选条件,即门限值提高时,FAR会降低。 FAR也与指纹库相关。所以在FVC大赛中,有4个指纹库用于测试,并取平均值。其中有一个指纹库是人工生成的,以排除采集设备不同导致的指纹图像质量不同对算法效能的影响。 在同一个指纹库中,对同一个算法来讲,需要设定一个阈值,作为判定相似的标准。当相似度大于这个阈值时,表示匹配成功,否则表示匹配失败。FNMR是随阈值增大而增大的,即判定相似的门槛值越高,则真的指纹判定为假的机率越大。反之,FMR是随阈值增大而减小的,即随着判定相似度的门槛值越高,把假的指纹判定为真的概率会越小。FAR与FRR成反比。根据2004年FVC大赛测试结果,一般当FMR是1/1000量级时,FNMR是5/100左右。也就是100个手指的指纹库中,进行1000次匹配,有可能发生一次匹配错误,即认错。进行100次匹配,有可能出现5次匹配失败,即不认。 EER EER(Equal Error Rate)是相等错误率的意思。这个参数一般在普通场合不大使用。EER主要用于评价指纹算法整体效能的指标。也就是把FAR、FRR两个参数统一为一个参数,来衡量指纹算法的整体性能。FAR和FRR是同一个算法系统的两个参数,把它放在同一个坐标中,如图30所示。FAR是随阈值增大而减小的,FRR是随阈值增大而增大的。因此它们一定有交点。这个点是在某个阈值下的FAR与FRR等值的点。习惯上用这一点的值来衡量算法的综合性能。对于一个更优的指纹算法,希望在相同阈值情况下,FAR和FRR都越小越好。 把FAR和FRR曲线都向下平移。同时相交点ERR也向下平移。所以EER值越小的时候,表示算法的整体性能越高。 由于当FRR与FAR相交时对应的阈值都很小,也就是说此时的相似度阈值连30%都不到。实际使用中的阈值至少设在80%以上,所以EER值并不被用在大众化场合来描述指纹算法的性能,只是在竞赛排名中使用。 拒登率 拒登率一般使用较少,在指纹识别术语中,它是一个意思相对比较含糊的词。在世界指纹算法大赛中,有个参数叫拒绝注册率,有时被称为拒登率,用来衡量指纹识别算法对指纹图像质量的挑剔程度,用REJENROLL。表示。在给定的指纹数量,如100枚指纹图像中,可以成功注册或称为建档的指纹,如果是99,则REJENROLL = 1%。对FVC大赛给出的标准指纹库来讲,绝大多数的指纹算法都可以建档成功,即REJENROLL 为0.00%。 在另外一种场合,拒登率通常被解释为指纹识别系统(包含指纹采集设备)不接受指纹注册的概率。这种情况下,拒绝注册的因素,除了算法本身的原因外,更多的受指纹采集设备的成像能力的影响。指纹采集设备输出的指纹图像质量越好,指纹识别系统的拒登率越低,指纹采集设备输出的指纹图像质量越低,其拒登率越高。http://www.windaka.com 注册时间和匹配时间 注册时间是用来衡量指纹算法性能的另一个指标。它是指从输入指纹图像到指纹建档成功(注册成功)的时间。根据FVC大赛的结果,一般的指纹算法注册时间在0.5秒以内,这也是FVC以参加LIGHT组比赛的算法提出的参赛资格之一。 匹配时间有时称为比对速度,是用来指示指纹识别算法完成一次匹配所需的时间。它是从指纹图像输入算起到匹配结果输出为止的时间。参加算法大赛的绝大多数算法的匹配时间在0.3秒以内,这个参数与注册时间最小值一起构成LIGHT组的参赛条件。 由于这些时间都是受待测的指纹图像的质量影响,所以一般取多个指纹库的平均值,所以一般拿平均注册时间和平均匹配时间作为衡量依据。 鉴定亲子关系目前用得最多的是DNA分型鉴定。人的血液、毛发、唾液、口腔细胞等都可以用于用亲子鉴定,十分方便。 一个人有23对(46条)染色体,同一对染色体同一位置上的一对基因称为等位基因,一般一个来自父亲,一个来自母亲。如果检测到某个DNA位点的等位基因,一个与母亲相同,另一个就应与父亲相同,否则就存在疑问了。 利用DNA进行亲子鉴定,只要作十几至几十个DNA位点作检测,如果全部一样,就可以确定亲子关系,如果有3个以上的位点不同,则可排除亲子关系,有一两个位点不同,则应考虑基因突变的可能,加做一些位点的检测进行辨别。DNA亲子鉴定,否定亲子关系的准确率几近100%,肯定亲子关系的准确率可达到99.99%。 DNA亲子鉴定测试的常见问题 什么是DNA亲子鉴定测试? DNA(脱氧核糖核酸)是人身体内细胞的原子物质。 每个原子有46个染色体,另外,男性的精子细胞和女性的卵子, 各有23个染色体,当精子和卵子结合的时候。这46个原子染色体就制造一个生命, 因此,每人从生父处继承一半的分子物质, 而另一半则从生母处获得。 DNA亲子鉴定测试与传统的血液测试有很大的不同。 它可以在不同的样本上进行测试, 包括血液,腮腔细胞, 组织细胞样本和精液样本。 由于血液型号, 例如A型, B型, O型或RH型, 在人群中的运用比较普遍, 用来分辨每一个人的血缘关系, 但不如DNA亲子鉴定测试有效。除了真正双胞胎外, 每人的DNA是独一无二的. 由于它是这样独特, 就好像指纹一样, 用于亲子鉴定, DNA是最为有效的方法。我们的结果通常是比法庭上要求的还准确10到100倍。
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