指纹

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指纹是指灵长类动物手指上的皮肤纹路[1],也可指这些纹路在物体上印下的印痕。当人的手指接触物件时,指纹会增加手指与物件之间摩擦力,使人可以抓紧物体。而在犯罪学法医学上,指纹常被用作法庭证据[2]。广义的指纹包含手掌纹、脚纹、脚掌纹。

极少数皮纹病(adermatoglyphia)患者并无指纹,这可能与基因SMARCAD1英语SMARCAD1的突变有关[3]。 指纹形状与DNA有关,但无法通过DNA分析重建指纹纹样。

迄今为止,没有发现两个人拥有一模一样的指纹。即使是同卵双胞胎的指纹也会因为环境的影响而有所差别,只是比普通人的差异要小而已。

概述[编辑]

指纹证据

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,同样有汗腺分布,每个手指平均每一小时排泄的汗液为0.0625c.c.,其成分大部分为水分,另外尚有蛋白质脂肪尿素和其他有机化合物。有时候这些印痕是隐而未见的,但是利用一些化学方法,例如用α-氰基丙烯酸乙酯(cyanoacrylate)熏显,或喷洒宁海德林(Ninhydrin)在可能有指纹之处,可使指纹现形。

分类[编辑]

1967年9月英国伦敦举行了国际皮纹学研究会议[来源请求],确定了分类法。将指纹分成三大类十一种基本类型。

斗形纹(亚型:靶心斗、螺旋纹、伸长斗、双斗纹、内破斗);

箕形纹(亚型:正箕纹、反箕纹、变形纹):

弧形纹(亚型:简单弧、帐弧)。

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。

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:

  1. 纹型线;
  2. 内端及三角;
  3. 箕形纹内端;
  4. 箕形纹外端;
  5. 斗形纹内端;
  6. 斗形纹外端;
  7. 追迹线;
  8. 指纹类型

生理功能[编辑]

图中的dermal papillae即是形成指纹的解剖结构

人类(很多灵长类也有类似的)指纹、掌纹、足底纹分布在手、脚用力的部位,与身体其它部分如躯干、四肢的皮肤明显不同。从解剖学上,指纹、掌纹、足底纹是表皮层与真皮层之间的真皮组织向表皮的凸起,称为真皮乳头(Dermal papillae),从而增加了真皮层与表皮层的接触面积,为表皮层底部细胞提供了更好的营养与氧气输送。手面、脚底的真皮乳头还起到加固真皮层与表皮层的物理连接,防止在受力状态下两层物理连接被撕开。

研究[编辑]

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,目前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:

  • 1684年,英国植物形态学家Grew就对指纹的脊线、谷线进行了系统的研究。
  • 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。
  • 1901年,Edward Richard Henry设计了一套指纹辨识系统,并在英格兰威尔士率先使用。
  • 1902年, 在纽约,Henry P. DeForrest博士将指纹辨识系统运用在市民服务上
  • 到了2000年之后,一些电子产品开发出指纹辨识系统,供使用者注册登入。

应用[编辑]

  • 身份辨识: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。
  • 代替印章: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。
  • 犯罪侦查:嫌疑者与犯罪现场指纹比对、刑案现场重建。利用指纹破案的第一例是1892年,发生在阿根廷大西洋沿岸的内科契阿镇郊区的一起谋杀案:法朗西斯卡的儿子和女儿被杀死了,她控告是牧场的一名工人干的,但这名工人坚决否认犯罪。后来警方根据留在门上的血污拇指印,证明凶手是其母法朗西斯卡,因为两个孩子妨碍了她和情夫的结婚。而英国,则到1905年3月德特福得城发生谋杀年迈店主的惨案时,警方根据在被害店主钱匣上留下的汗拇指印才破了案,成为历史上递交给英国陪审团的第一份此类证据。
  • 占卜:有研究占卜的人也利用指纹的纹路来进行占卜。
  • 信息加密[4]

指纹在中国古代的应用[编辑]

在中国的战国时代后期,就开始利用犯罪现场遗留下来的指纹侦案。1975年在湖北省云梦县发掘的“云梦竹简”中的《封诊式·穴盗》简,详细地记录了一起罪犯挖洞进入一户人家进行盗窃的犯罪案件。竹简不仅详细地记载了罪犯所挖地洞的位置、形状、大小以及挖洞所用的工具,而且特别强调犯罪现场和地洞洞壁上留下了罪犯的“膝、手迹六处”。

秦朝以后,利用指纹破案的案例变得常见。到了唐代,指纹已应用于文书契约;在宋代,手印已正式成为刑事诉讼的物证;元代以后,指纹破案的技术在中国日臻完善,且在民事和刑事诉讼中得到了较为广泛的应用[5]

风险[编辑]

目前已被证实部分“光学指纹CCD传感器”会接受伪造的乳胶指纹[注 1][6]

相关技术[编辑]

注释[编辑]

  1. ^ 使用乳胶将他人指纹拓痕后戴或贴在手指。

参考文献[编辑]

  1. ^ [1]
  2. ^ [2]
  3. ^ 以色列发现基因突变导致少数人指纹缺失. 科学网. 2011-09-21 [2011-09-21]. 
  4. ^ Li, Sheng; Zhang, Xinpeng. Towards Construction Based Data Hiding: From Secrets to Fingerprint Images. IEEE Transactions on Image Processing. 2018: 1–1. doi:10.1109/TIP.2018.2878290. 
  5. ^ 用了2500年会不会过时了?看看指纹识别技术的发展历程. [2017-07-19]. 
  6. ^ 国家地理频道节目‘好莱坞科技-间谍武器’

6.SMARCAD1英语SMARCAD1