[发明专利]一种基于迭代函数的遗传信息二维可视化加密方法

说明书

技术领域

本发明属于信息安全和生物特征识别技术领域，特别涉及一种基于迭代函数的遗传信息二维可视化加密方法。

背景技术

每个人都有两套染色体，是重要的遗传信息，同时也是一种包含有丰富信息的生物特征。不同的人遗传信息存在差别，这些差别会在DNA分子上多个不同的位置体现。遗传信息可以利用PCR技术结合凝胶电泳、质谱技术、基因芯片等技术检测，其结果是不同类型的实验数据。这些数据经过处理之后，对于STR位点，通常用短重复片段(STR)的重复次数表示；对于SNP位点，根据其等位基因的基因型，可用11，10或00来代表纯合-常见、杂合、纯合-罕见三种类型。遗传信息的检测对于进行个体身份识别、疾病诊断、个体化医疗等方面有重要的价值。

这种遗传信息虽然准确，但不便于人工分析和比较，特别是涉及较多位点的时候。当用作生物特征密钥时，也存在简单、容易被猜中的特点。当把这些信息表示成为具有唯一性的网格状态和二维图像，就不仅能够直观的看出遗传信息之间的不同，还能够作为一种特殊的“指纹”，用于信息的加密、验证等领域。

发明内容

发明的目的在于提出一个遗传信息的加密和可视化方法，直观显示出个体遗传信息之间的差异。当遗传信息有差别时，可以在图中清晰的看出差别，而不必显示具体的哪个位点发生了变化。这一可视化结果隐含有全部的遗传信息，能够被可视化的方式显示，但并不能从该结果中获得原始的遗传信息，是一种单向的数据变换。图中所包含的数据可以作为生物指纹，用于信息的加密。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明是个体遗传信息被数字化，经过迭代函数的多次迭代，以二维图像的方式来表示，具体包括以下步骤：

1)生物个体的DNA遗传学标记位点被映射到二维平面中，平面用水平和垂直的线分割成大小相同的正方形有边界网格，每个格子对应有多种不同的状态，状态数目大于等于2，用不同颜色的格子表示不同的状态，遗传信息由格子的起始状态表示；

2)格子对应的状态变化由迭代函数获得，迭代函数采用二维元胞自动机模型实现，利用迭代函数系统对每个格子的状态进行设定次数的迭代，所述的迭代是采用不同的迭代规则组合使用，依次获得二维平面中每个格子的下一个状态，实现遗传信息二维可视化加密。

所述的格子起始状态，由生物样本，通过位点检测分子生物学实验获得，并数字化得到。

格子起始状态根据个体遗传信息确定，具体方法分为2类，分别是根据STR短串重复序列位点(a)和SNP单核苷酸多态性位点(b)，其状态初始化方法不同：

对于(a)类信息，网格状态初始化方法为：对于N个STR位点，初始化横向为2N的二维网格，横轴根据位点的序号排列，每个位点有两个等位基因，在横轴上占有两个位置，每个位置表示一个等位基因，当该等位基因对应的STR重复次数为k，设定纵向第k个格子的状态为1，对每个等位基因都应用此方法，从而形成一个起始状态；

对于(b)类信息，网格状态初始化方法为；横轴按照SNP的序号进行排列，每个SNP位点对应两个格子，当个体对应的SNP为常见的纯合子时，设定对应两个格子的状态为(1、1)，当个体对应的SNP为罕见纯合子时，设定对应的两个格子的状态为(0、0)，当个体的信息是杂合子时，设定对应的两个格子的状态为(0、1)，形成相应的排列格式，当多个位点时候，它们依次横向排列。

本发明获得的遗传信息表示方法具有全息性。由于所有的位点在初始都占据了平面网格的不同位置，并参与了迭代过程，因此最终的结果图像会包含所有这些位点的遗传信息。由于遗传信息经过多次迭代，已经从结果图像中难以直接看出位点的等位基因形式，图像中的遗传信息处于加密状态，具有保护个人隐私的效果。遗传信息被本发明转换为平面图形，元胞自动机的迭代过程产生的结果非常美观、直观，可用于遗传信息检测结果的呈现。

结果图象对应的每个元胞的状态信息是由生物特征的到得，可以作为信息加密领域的生物特征，用于信息传输和保密工作。

附图说明

图1是本发明对STR信息初始化示意图；

图2是本发明对SNP位点初始化示意图；

图3是本发明对STR信息的可视化结果示意图；

图4是本发明对31个SNP位点可视化结果示意图。

下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。

具体实施方式

例1：STR位点的可视化

个体a的遗传信息在17个位点分别为：