| 词条 | 指纹 |
| 释义 | § 简介 指纹 指纹是灵长类动物手指末端指腹上由凹凸的皮肤所形成的纹路，也可指这些纹路在物体上印下的印痕。当人的手指接触到物品时，通常可在该物品上留下指纹，这些印痕最常在犯罪学、法医学上被当作证据。指纹不会增加摩擦力。 指纹重复的机会极微，即使相近也能分辨。尚未发现有不同的人拥有相同的指纹，每个人的指纹也是独一无二。广义的指纹也包括了手掌纹、脚纹、脚掌纹。 § 形成 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。指腹和人体大部分皮肤的构造相近。 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，最终定型为不变的指纹。 § 研究 指纹 指纹是早期生物统计学主要的研究之一，科学家们利用指纹的一些物理特性来将它们加以定义，没有清楚的资料足以显示最早被使用的是哪种指印，有许多例子早于历史记录。比较确切的记录如下： 1823年，德国学者Johannes E.Purkinje将指纹依不同纹形加以分类，有了斗形、箕形、弧形的分类法。 1880年，Henry Faulds博士在Nature国际期刊上发表第一篇有关指纹的研究，1886年，他将这个想法提供给伦敦的警察单位，但不被采用。 1891年，阿根廷警官Juan Vucetich在阿根廷首创世界第一个罪犯指纹档。 1892年，Fancis Galton在他的新书《指纹》(Finger Prints)中对发表了对指纹更为详细的分析、鉴定和法医学上的运用。 1892年，在阿根廷，用指纹证据使一名杀害自己两个孩子的妇女招供了罪行，这是现代指纹检验技术第一次被法庭采用。 1901年，Edward Richard Henry设计了一套指纹辨识系统，并在英格兰和威尔士率先使用。 1902年， 在纽约，Henry P. DeForrest博士将指文辨识系统运用在市民服务上。 § 分类 依据目测程度分类 第一类是明显纹，就是目视即可见的纹路。如手沾油漆、血液、墨水等物品转印而成，通常都是印在指纹卡上成为基本资料； 第二类是成型纹，这是指在柔软物质，如手接触压印在蜡烛、黏土上发现的指纹； 第三类是潜伏指纹，这类指纹是经身体自然分泌物如汗液，转移形成的指纹纹路，目视不易发现，是案发现场中最常见的指纹。潜伏指纹往往是手指先接触到油脂、汗液或尘埃后，再接触到干净的表面而留下，虽然肉眼无法看到这些指纹，但是经过特别的方法及使用一些特别的化学试剂加以处理，即能显现出这些潜伏的指纹。 亨利氏指纹分类法 亨利氏指纹分类法依照指纹形状将指纹分成斗形纹、箕形纹和弧形纹三大类： 斗形纹又可细分为斗形纹、双箕形纹、囊形纹和杂形纹； 箕形纹可再分为正箕形纹和反箕纹形； 弧形纹也有弧形纹和帐形纹。 根据长度分类 此外，根据纹线的长短，还可分为眼形线、棒形线、交叉线、分离线。 美国联邦调查局分类法 美国联邦调查局所管理的指纹数据库名为IAFIS，内容包括4700万组指纹，使用的分类法为八大类型分析法：纹型线；内端及三角；箕形纹内端；箕形纹外端；斗形纹内端；斗形纹外端；追迹线； § 指纹节点特性 终结点和分叉点 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。 方向 节点可以朝着一定的方向。 曲率 描述纹路方向改变的速度。 位置 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。[1] § 现形方法 化学法 一、碘熏法 即使用碘晶体加温产生蒸气，它与指纹残留物的油脂产生反应后，便会出现黄棕色的指纹，必须立即拍照或用化学方法固定； 二、宁海得林（Ninhydrin)法 将试剂喷在检体上，与身体分泌物的氨基酸产生反应后，会呈现出紫色的指纹； 三、硝酸银法 硝酸银溶液与潜伏指纹中的氯化钠产生反应后，在阳光下会产生黑色的指纹； 四、萤光试剂法 萤光氨与邻苯二醛几乎马上与指纹残留物的蛋白质或氨基酸作用，产生高萤光性指纹，此试剂可以用在彩色物品的表面。 五、其他办法 采集证据还可以使用其他的方法，如三秒胶法，即利用氰丙烯酸酯的气体与水和氨基酸分子反应而产生指纹。 观察法 哈气观察法：以光滑物表面哈气观察； 肉眼观察法：借助一定的光线、角度进行观察； 放大镜观察法：借助放大镜在一定的光线、角度下观察； 紫外线观察法：借助紫外线的特征进行观察；[2] 图像采集 获得良好的指纹图像是一个十分复杂的问题。因为用于测量的指纹仅是相当小的一片表皮，所以指纹采集设备应有足够好的分辨率以获得指纹的细节。目前所用的指纹图像采集设备，基本上基于三种技术基础：光学技术、半导体硅技术、超声波技术。 光学技术 借助光学技术采集指纹是历史最久远、使用最广泛的技术。将手指放在光学镜片上，手指在内置光源照射下，用棱镜将其投射在电荷耦合器件（CCD）上，进而形成脊线（指纹图像中具有一定宽度和走向的纹线）呈黑色、谷线（纹线之间的凹陷部分）呈白色的数字化的、可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图像。 光学的指纹采集设备有明显的优点：它已经过较长时间的应用考验，一定程度上适应温度的变异，较为廉价，可达到500DPI的较高分辨率等。缺点是：由于要求足够长的光程，因此要求足够大的尺寸，而且过分干燥和过分油腻的手指也将使光学指纹产品的效果变坏。 硅技术（CMOS技术） 20世纪90年代后期，基于半导体硅电容效应的技术趋于成熟。硅传感器成为电容的一个极板，手指则是另一极板，利用手指纹线的脊和谷相对于平滑的硅传感器之间的电容差，形成8bit的灰度图像。 硅技术优点是可以在较小的表面上获得比光学技术更好的图像质量，在1cm×1.5cm的表面上获得200~300线的分辨率（较小的表面也导致成本的下降和能被集成到更小的设备中）。缺点是易受干扰，可靠性相对差。 超声波技术 为克服光学技术设备和硅技术设备的不足，一种新型的超声波指纹采集设备已经出现。其原理是利用超声波具有穿透材料的能力，且随材料的不同产生大小不同的回波（超声波到达不同材质表面时，被吸收、穿透与反射的程度不同），因此，利用皮肤与空气对于声波阻抗的差异，就可以区分指纹脊与谷所在的位置。 超声波技术所使用的超声波频率为1×104Hz~1×109Hz，能量被控制在对人体无损的程度（与医学诊断的强度相同）。超声波技术产品能够达到最好的精度，它对手指和平面的清洁程度要求较低，但其采集时间会明显地长于前述两类产品。 § 识别 识别指纹主要从两个方面展开：总体特征和局部特征。 总体特征 总体特征是指那些用人眼直接就可以观察到的特征。包括纹形、模式区、核心点、三角点和纹数等。 纹形：指纹专家在长期实践的基础上，根据脊线的走向与分布情况一般将指纹分为三大类——环型（loop，又称斗形）、弓形（arch）、螺旋形（whorl）。 模式区：即指纹上包括了总体特征的区域，从此区域就能够分辨出指纹是属于哪一种类型的。有的指纹识别算法只使用模式区的数据，有的则使用所取得的完整指纹。 核心点：位于指纹纹路的渐进中心，它在读取指纹和比对指纹时作为参考点。许多算法是基于核心点的，即只能处理和识别具有核心点的指纹。 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跟踪的开始之处。 纹数：即模式区内指纹纹路的数量。在计算指纹的纹路时，一般先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节点的特征，这些具有某种特征的节点称为细节特征或特征点。两枚指纹经常会具有相同的总体特征，但它们的细节特征，却不可能完全相同。指纹纹路并不是连续的、平滑笔直的，而是经常出现中断、分叉或转折。这些断点、分叉点和转折点就称为"特征点"，就是这些特征点提供了指纹惟一性的确认信息，其中最典型的是终结点和分叉点，其他还包括分歧点、孤立点、环点、短纹等。特征点的参数包括：方向（节点可以朝着一定的方向）、曲率（描述纹路方向改变的速度）、位置（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）。 特征拾取、验证和辨识 一个高质量的图像被拾取后，需要许多步骤将它的特征转换到一个复合的模板中，这个过程，被称为特征拾取过程，它是手指扫描技术的核心。当一个高质量的图像被拾取后，它必须被转换成一个有用的格式。如果图像是灰度图像，相对较浅的部分会被删除，而相对较深的部分被变成了黑色。脊的像素有5~8个被缩细到一个像素，这样就能精确定位脊断点和分岔了。微小细节的图像便来自于这个经过处理的图像。在这一点上，即便是十分精细的图像也存在着变形细节和错误细节，这些变形和错误细节都要被滤除。 除细节的定位和夹角方法的应用以外，也可通过细节的类型和质量来划分细节。这种方法的好处在于检索的速度有了较大的提高，一个显著的、特定的细节，它的惟一性更容易使匹配成功。还有一些生产商采用的方法是模式匹配方法，即通过推断一组特定脊的数据来处理指纹图像。 就应用方法而言，指纹识别技术可分为验证和辨识。 验证就是通过把一个现场采集到的指纹与一个已经登记的指纹进行一对一的比对来确定身份的过程。指纹以一定的压缩格式存储，并与其姓名或其标识（ID，PIN）联系起来。随后在对比现场，先验证其标识，然后利用系统的指纹与现场采集的指纹比对来证明其标识是合法的。验证其实回答了这样一个问题："他是他自称的这个人吗？"这是应用系统中使用得较多的方法。 辨识则是把现场采集到的指纹同指纹数据库中的指纹逐一对比，从中找出与现场指纹相匹配的指纹。这也叫“一对多匹配”。辨识其实是回答了这样一个问题：“他是谁？”[3] § 应用 中国在唐代时国家的、民间的契约，法律就规定要加盖指纹——“按指为契”，并且已是相当普遍和成熟地应用，新疆博物馆就藏有古代遗嘱、买卖人口、契约文书等摁指印的原件，然后在1880年左右传到西方，引起英国、德国科技工作者的重视。[4] 代替印章 指纹考勤机 结婚证书、遗书、选举名册等文件上的指纹有一定的法定效力。在古代人们把指纹当作“图章”，印在公文上。 身分辨识 灾区受难者、迷路者的身份辨识；个人电子系统登入；出入境管制。 犯罪侦查 在19世纪，警察就开始利用指纹破案。嫌疑者与犯罪现场指纹比对、刑案现场重建。 指纹考勤 公司、企业利用指纹打卡机考核员工出勤状况等。 指纹算命 、占卜 有研究占卜的人也利用指纹的纹路来进行占卜。[5][6][7] § 指纹与大脑的关联 1、拇指：拇指反应我们大脑前额叶区的功能，从皮纹学的研究得知，拇指可以显示我们的精神力量，是大脑的指挥中枢。 在先天倾向的表现上：左手拇指，代表创造力、领导力、想象力、目标力、直觉力、群体的成就动机等开创智能，也与内省智能相关。右手拇指，代表沟通力、管理力、计画力、判断力、个体的成就动机、也与人际智能相关。 2、食指：食指反应我们大脑后额叶区的功能，从皮纹学的研究得知，食指可以显示我们的思维能力。 在先天倾向的表现上：左手食指，代表空间心像、想象思考、空间艺术概念、自我期许等心像智能发展相关。右手食指，代表逻辑推理、概念理解、计算分析、语言表达等逻辑/推理智能发展相关。 3、中指：反应我们大脑顶叶区的功能，从皮纹学的研究得知，中指可以显示我们的感官知觉、体觉能力。 在先天倾向的表现上：左手中指，代表肢体律动、艺术学习与感受欣赏等律动智能、艺术智能发展相关。右手中指，代表分辨动作、操控肢体、理解操作、分解结合等操控智能、运作的肢体动觉智能发展相关。 4、无名指：无名指反应我们大脑颞叶区的功能，从皮纹学的研究得知，无名指可以显示我们的感官知觉、听觉能力。 在先天倾向的表现上：左手无名指，代表声音感受、音乐欣赏等音受智能、音用的音乐智能发展相关。右手无名指，代表辨识声音、理解语言、学习记忆等语文、记忆的语言智能发展相关。 5、小指：小指反应我们大脑枕叶区的功能，从皮纹学的研究得知，小指可以显示我们的感官知觉、视觉能力。 在先天倾向的表现上：左手小指，代表视觉感受、图像欣赏等图像、认知的空间智能发展相关。右手小指，代表视觉辨识、观察理解、阅读能力等观察、阅读的自然观察智能发展相关。 § 皮纹学研究 所有染色体疾病都会产生皮纹有异常的表现，不要忽视皮纹的小异常，小异常背后往往隐藏着很大的异常，这就是开展皮纹学研究的医学意义：染色体异常会导致产生皮纹异常，通过皮纹异常也可以反过来推断可能有染色体异常。 皮纹学真正研究者主要集中于医学、遗传学、体育、公安等工作领域，人类进化的变化信息都藏在皮纹中，随着人类皮纹学研究的不断深入，所有奥秘最终都将有望被揭开。[4] |
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