Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-07-04Bitstream added on 2014-06-13T19:38:57Z : No. of bitstreams: 1 falguera_fps_me_sjrp.pdf: 3832818 bytes, checksum: 1ca4e6b68ff66693475c6e5caed03e88 (MD5) / Biometria refere-se ao uso de características físicas (impressões digitais, íris, retina) ou comportamentais (assinatura, voz) para a identificação humana. As impressões digitais são formadas por cristas e minúcias. As cristas são linhas distribuídas paralelamente com uma orientação e um espaçamento característico e as minúcias representam os vários modos pelos quais uma crista pode se tornar descontínua. Graças a sua universalidade, unicidade e permanência, as impressões digitais tornaram-se as características biométricas mais amplamente utilizadas. Entretanto, considerar o reconhecimento automático de impressões digitais um problema totalmente resolvido é um erro muito comum. Nenhum sistema de reconhecimento de impressões digitais proposto até hoje é infalível, nenhum garante taxas de erro nulas. Imagens de baixa qualidade e com pequena área de sobreposição entre a imagem template e a imagem de consulta ainda representam um desafio para os métodos de reconhecimento de impressões digitais mais utilizados, os métodos baseados no casamento de pontos de minúcias. Uma das maneiras de superar as limitações e melhorar a acurácia de um sistema biométrico é o uso da multibiometria, isto é, a combinação de diferentes tipos de informação em um sistema de reconhecimento biométrico. Neste contexto, esta dissertação de mestrado objetiva aprimorar a acurácia dos sistemas de reconhecimento de impressões digitais por meio da fusão de métodos baseados em minúcias e em cristas. Para tanto, foram implementadas técnicas de fusão no nível de pontuação, classificação e decisão. No nível de pontuação, a fusão propiciou uma redução na taxa de erro igual (EER) de 42,53% em relação ao método mais preciso. Para o nível de classificação, a fusão significou um aumento de 75% na taxa de recuperação correta... / Biometrics refers to the use of physical (fingerprints, iris, retina) or behavioral (signature, voice) characteristics to determine the identity of a person. Fingerprints are formed by ridges and minutiae. The ridges are lines distributed in parallel with an orientation and a characteristic spacing and the minutiae represent the several ways a ridge can become discontinued. As to its universality, uniqueness and permanence, the fingerprints became the most widely used biometric characteristic. However, it is a common mistake to consider the automatic fingerprint recognition as a totally solved problem. No fingerprint recognition system proposed until now is infallible, none of them guarantee null error rates. Poor quality images and when just a small area of overlap between the template and the query images exists are still a complex challenge to the most used fingerprint recognition methods, the methods based on minutiae points matching. One of the possibilities to overcome the limitations and improve the accuracy of a biometric system is the use of multibiometrics, the combination of different kinds of information in a biometric system. In this context, this master thesis aims to improve the accuracy of fingerprint recognition systems through the fusion of minutiae based and ridge based methods. To achieve this, fusion techniques on score, rank and decision levels were implemented. For the score level, the fusion lead to a reduction of the Equal Error Rate to 42.53% compared to the most precise method. For the rank level, the fusion meant an increase of 75% in the Correct Retrieval Rate. And, in the decision level fusion the Recognition Rate changed from 99.25% to 99.75%. The results have demonstrated that the fusion of minutiae based and ridge based methods can represent a significant accuracy improvement for the fingerprint recognition systems.

Mestrado em Ciências Forenses / Master Degree Course in Forensic Sciences / A possibilidade de analisar amostras com quantidades exíguas de material genético (amostras Low Copy Number ou LCN), em que estão presentes apenas algumas células, tem alterado a forma de encarar a cena do crime. Alguns vestígios que até agora não eram considerados como susceptíveis de proporcionarem resultados, podem actualmente ser analisados com sucesso. As impressões digitais são um bom exemplo. Estes vestígios apresentam um baixo número de células, permitindo apenas recuperar quantidades de DNA inferiores a 100 pg. Assim, para a análise do DNA nuclear, é necessário implementar sistemas muito sensíveis que consistem, habitualmente, no aumento do número de ciclos da PCR. Contudo, alguns artefactos são produzidos, tornando difícil a interpretação dos electroforectogramas. Neste trabalho pretendeu-se comparar a aplicação do estudo de STR autossómicos, Y-STR e miniSTR na análise genética de impressões digitais, partindo do conceito do aumento do número de ciclos como estratégia para se obter maior sensibilidade. Procedeu-se também à amplificação total do genoma e nested-PCR, como métodos alternativos ao aumento do número de ciclos. Adicionalemente, neste estudo tentou-se perceber a influência dos principais métodos reveladores de impressões digitais (cianoacrilato, pó magnético e pó branco) na análise do DNA. Os resultados mostram que o aumento do número de ciclos é a melhor opção como método para aumentar a sensibilidade. Constata-se também que o DNA extraído de impressões digitais encontra-se parcialmente degradado, obtendo-se diferenças significativas entre loci com fragmentos de amplificação menores e maiores do que 200 pb. Dos diferentes marcadores caracterizados verifica-se que, em termos de percentagem de alelos detectados, os miniSTR proporcionam os melhores resultados. Por outro lado, os Y-STR parecem altamente sensíveis à degradação ou presença de inibidores, pelo que são menos robustos para este tipo de análises. Verifica-se também que os perfis LCN são drasticamente afectados por artefactos, principalmente os derivados de variação estocástica, como o allele dropout e o desequilíbrio heterozigótico. A determinação de perfis de consenso permite reduzir alguns destes artefactos. Dos métodos de revelação estudados, o cianoacrilato é o que apresenta menor influência na análise e, pelo contrário, o pó branco provoca os resultados mais negativos. / The possibility to perform low copy number DNA typing, when just a few cells are available, as changed the way how crime scene investigations is faced. Nowadays it is possible to successfully type some evidence that couldn t be considered until now. Fingerprints are a good example of those. Since that just a few cells are present in this evidence (enabling recovery of low quantities of DNA, fewer than 100pg) just very sensitive systems can detect nuclear DNA. The most used method is definitely increasing the number of PCR cycles. However, increased occurrence of stutters and artifacts that reduced the quality of the DNA profile is normally observed. The present work aimed to compare the application of autosomic STR, Y-STR and miniSTR markers, based on the concept of increased number of PCR cycles as a strategy to achieve more sensitivity. Some other methods, such as whole genome amplification and nested-PCR, were also evaluated as an alternative way to reach the desired sensitivity. Another goal was to determine the influence of several reagents for developing latent fingerprints (cyanoacrylate fuming, magnetic powder and white powder) in DNA typing. The results shows that increasing the number of PCR cycles still is the best way to attain the required sensitivity. Moreover we could realize that DNA was partially degraded, once there were observed significant differences between loci larger and smaller than 200bp. Among all markers miniSTR showed to perform the best results in terms of detected alleles percentage. On the other hand, Y-STR seemed to be highly affected in the presence of degraded DNA and PCR inhibitors, which makes them less robust for these analyses. LCN profiles are significantly affected by artifacts, like allele dropout and heterozygous imbalance, derived from stochastic fluctuation. Reporting consensus profiles reduces artifact inherent errors. Finally, cyanoacrylate proved to have a minimum negative effect on DNA profiling, while white powder was the worst reagent.

As últimas décadas trouxeram grandes avanços tecnológicos às ciências forenses. Um dos marcos dessa evolução foram às pesquisas e os resultados obtidos com a aplicação da Biologia Molecular, como ferramenta de identificação humana a partir da década de 80. Desde então, novos estudos vêm sendo realizados nesta área. Vestígios encontrados em locais de crime são elementos que irão orientar na busca pela elucidação dos fatos. Existem dois tipos de vestígios: os macrovestígios, facilmente identificados e os microvestígios que demandam análises técnicas mais específicas. Dentre os microvestígios, tem-se a impressão digital, que se tornou uma possível fonte de extração de DNA, com um grande potencial de recuperação do material genético. Este trabalho objetivou analisar amostras coletadas em microvestígios de impressões digitais em vários objetos escolhidos como superfície de deposição sendo elas, vidro, metal, plástico, madeira e parede de alvenaria, demonstrando que é possível estabelecer uma ligação entre as amostras de DNA e as impressões digitais encontradas. As amostras foram coletadas de impressões latentes intactas e em esfregaço e impressões digitais intactas e em esfregaço com pó. Os resultados demonstraram a viabilidade de utilização deste tipo de amostra, tendo em vista a recuperação de DNA e o êxito da genotipagem. Os resultados obtidos nas diferentes matrizes analisadas evidenciaram maior êxito na superfície de metal, onde foi possível obter perfil genético íntegro em todas as amostras coletadas e analisadas. Com relação à matriz vidro, nas amostras “intacta latente” e “esfregaço latente” foi possível recuperar perfil genético com mais de 17 locos amplificados. Já nas amostras “intactas e esfregaço com pó”, mesmo com a confirmação da presença de DNA, as quantidades recuperadas foram insuficientes para gerar o eletroferograma. Na matriz madeira, assim como na matriz plástico, foi constatada a presença de DNA, mas em baixa concentração para gerar o eletroferograma. E, por último, as amostras coletadas da matriz parede de alvenaria “intacta latente” e “intacta com pó”, apresentaram respectivamente amplificação de 17 e 19 locos dos 24 presentes no kit. Estudos e experimentos já tornaram esta metodologia viável no Laboratório de Genética Molecular Forense da Polícia Científica do Estado do Paraná, com resultados positivos em diversos casos, identificando suspeitos e contribuindo com a Rede Integrada de Banco de Perfis Genéticos (RIBPG). Os resultados demonstraram a eficiência e a possibilidade de se obter um perfil genético quando se trabalha com este tipo de amostra, tornando esta mais uma ferramenta pericial. / The last decades have brought great technological advances to the Forensic Sciences. The Molecular Biology has been used as a tool for human identification since the 80´s, and it has bought fantastic results from this application, being a landmark in the evolution of Forensic Science. Since this decade, new studies have been carried out in this area. Traces found in crime scenes are elements that can guide the search for the elucidation of the facts. There are two types of traces: macro-traces, that are easily identified and micro-traces that requires more specific technical analysis. One of the traces is the digital fingerprint, that is a possible source of DNA extraction, with great potential for recovery of the genetic material. This research has the purpose to analyze samples collected from fingerprints on various objects chosen as deposition surface, such as glass, metal, plastic, wood and masonry wall. This research shows that it is possible to establish a connection between DNA samples and fingerprints. Samples have been collected from intact and intact smears and fingerprints intact and smeared with powder. The results showed the feasibility of using this type of sample, based on the DNA recovery and the success of the genotyping. The results obtained in the different matrices analyzed showed greater results in the metal surface, where it was possible to obtain a complete genetic profile in all the samples Collected and analyzed. In the glass matrix, either the samples "latent intact" or in "latent smear" it was possible to recover genetic profile with more than 17 amplified loci. In the "intact and powder smear" samples, even with confirmation of the presence of DNA, the quantities recovered were insufficient to generate the electropherogram. In the wood matrix, such as in the plastic matrix, the presence of DNA was observed, but at low concentration to generate the electropherogram. Finally, the samples collected from the "latent intact" and "intact with powder" masonry wall samples, respectively, showed amplification of 17 and 19 loci of the 24 present in the kit. Some Studies and experiments have been done in the Forensic Molecular Genetics Laboratory of Scientific Police in Paraná with positive results in many cases, identifying suspects and contributing to the Integrated Network of Gene Prolifiling Banks (RIBPG). These studies have made this methodology feasible. The results show the efficiency and the possibility of obtaining a genetic profile from this type of sample, making this one more important pericial tool.

As últimas décadas trouxeram grandes avanços tecnológicos às ciências forenses. Um dos marcos dessa evolução foram às pesquisas e os resultados obtidos com a aplicação da Biologia Molecular, como ferramenta de identificação humana a partir da década de 80. Desde então, novos estudos vêm sendo realizados nesta área. Vestígios encontrados em locais de crime são elementos que irão orientar na busca pela elucidação dos fatos. Existem dois tipos de vestígios: os macrovestígios, facilmente identificados e os microvestígios que demandam análises técnicas mais específicas. Dentre os microvestígios, tem-se a impressão digital, que se tornou uma possível fonte de extração de DNA, com um grande potencial de recuperação do material genético. Este trabalho objetivou analisar amostras coletadas em microvestígios de impressões digitais em vários objetos escolhidos como superfície de deposição sendo elas, vidro, metal, plástico, madeira e parede de alvenaria, demonstrando que é possível estabelecer uma ligação entre as amostras de DNA e as impressões digitais encontradas. As amostras foram coletadas de impressões latentes intactas e em esfregaço e impressões digitais intactas e em esfregaço com pó. Os resultados demonstraram a viabilidade de utilização deste tipo de amostra, tendo em vista a recuperação de DNA e o êxito da genotipagem. Os resultados obtidos nas diferentes matrizes analisadas evidenciaram maior êxito na superfície de metal, onde foi possível obter perfil genético íntegro em todas as amostras coletadas e analisadas. Com relação à matriz vidro, nas amostras “intacta latente” e “esfregaço latente” foi possível recuperar perfil genético com mais de 17 locos amplificados. Já nas amostras “intactas e esfregaço com pó”, mesmo com a confirmação da presença de DNA, as quantidades recuperadas foram insuficientes para gerar o eletroferograma. Na matriz madeira, assim como na matriz plástico, foi constatada a presença de DNA, mas em baixa concentração para gerar o eletroferograma. E, por último, as amostras coletadas da matriz parede de alvenaria “intacta latente” e “intacta com pó”, apresentaram respectivamente amplificação de 17 e 19 locos dos 24 presentes no kit. Estudos e experimentos já tornaram esta metodologia viável no Laboratório de Genética Molecular Forense da Polícia Científica do Estado do Paraná, com resultados positivos em diversos casos, identificando suspeitos e contribuindo com a Rede Integrada de Banco de Perfis Genéticos (RIBPG). Os resultados demonstraram a eficiência e a possibilidade de se obter um perfil genético quando se trabalha com este tipo de amostra, tornando esta mais uma ferramenta pericial. / The last decades have brought great technological advances to the Forensic Sciences. The Molecular Biology has been used as a tool for human identification since the 80´s, and it has bought fantastic results from this application, being a landmark in the evolution of Forensic Science. Since this decade, new studies have been carried out in this area. Traces found in crime scenes are elements that can guide the search for the elucidation of the facts. There are two types of traces: macro-traces, that are easily identified and micro-traces that requires more specific technical analysis. One of the traces is the digital fingerprint, that is a possible source of DNA extraction, with great potential for recovery of the genetic material. This research has the purpose to analyze samples collected from fingerprints on various objects chosen as deposition surface, such as glass, metal, plastic, wood and masonry wall. This research shows that it is possible to establish a connection between DNA samples and fingerprints. Samples have been collected from intact and intact smears and fingerprints intact and smeared with powder. The results showed the feasibility of using this type of sample, based on the DNA recovery and the success of the genotyping. The results obtained in the different matrices analyzed showed greater results in the metal surface, where it was possible to obtain a complete genetic profile in all the samples Collected and analyzed. In the glass matrix, either the samples "latent intact" or in "latent smear" it was possible to recover genetic profile with more than 17 amplified loci. In the "intact and powder smear" samples, even with confirmation of the presence of DNA, the quantities recovered were insufficient to generate the electropherogram. In the wood matrix, such as in the plastic matrix, the presence of DNA was observed, but at low concentration to generate the electropherogram. Finally, the samples collected from the "latent intact" and "intact with powder" masonry wall samples, respectively, showed amplification of 17 and 19 loci of the 24 present in the kit. Some Studies and experiments have been done in the Forensic Molecular Genetics Laboratory of Scientific Police in Paraná with positive results in many cases, identifying suspects and contributing to the Integrated Network of Gene Prolifiling Banks (RIBPG). These studies have made this methodology feasible. The results show the efficiency and the possibility of obtaining a genetic profile from this type of sample, making this one more important pericial tool.

Com a popularização do uso da biometria, determinar a identidade de um indivíduo é uma atividade cada vez mais comum em diversos contextos: controle de acesso físico e lógico, controle de fronteiras, identificações criminais e forenses, pagamentos. Sendo assim, existe uma demanda crescente por Sistemas Automáticos de Identificação Biométrica (ABIS) cada vez mais rápidos, com elevada acurácia e que possam operar com um grande volume de dados. Este trabalho apresenta uma abordagem de implementação de uma central de confrontos para um ABIS de grande escala utilizando um framework de computação em memória. Foram realizados experimentos em uma base de dados real com mais de 50 milhões de impressões digitais em um cluster com até 16 nós. Os resultados mostraram a escalabilidade da solução proposta e a capacidade de operar em grandes bases de dados. / With the popularization of biometrics, personal identification is an increasingly common activity in several contexts: physical and logical access control, border control, criminal and forensic identification, payments. Thus, there is a growing demand for faster and accurate Automatic Biometric Identification Systems (ABIS) capable to handle a large volume of biometric data. This work presents an approach to implement a scalable cluster-based matching platform for a large-scale ABIS using an in-memory computing framework. We have conducted some experiments that involved a database with more than 50 million captured fingerprints, in a cluster up to 16 nodes. The results have shown the scalability of the proposed solution and the capability to handle a large biometric database.