專利名稱：在指紋識(shí)別系統(tǒng)中對(duì)指紋圖像加密及識(shí)別的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物特征鑒定技術(shù)，尤其指在指紋識(shí)別系統(tǒng)中對(duì)指紋圖像的加密及識(shí)別的方法。
背景技術(shù)：
就指紋的供體相對(duì)于指紋的識(shí)別系統(tǒng)而言，可以分成兩個(gè)大類一是被動(dòng)型，即供體提供的或被采集的指紋，都用以滿足他方的某種需求，比如疑犯對(duì)于刑偵；其二則是主動(dòng)型，即供體自主要求識(shí)別系統(tǒng)排斥未經(jīng)許可的他方通過該系統(tǒng)，以保障供體或供體代表方的安全性。
隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，上述的被動(dòng)型指紋識(shí)別系統(tǒng)已經(jīng)有了長足的進(jìn)步，無論在其比對(duì)的數(shù)量和精準(zhǔn)度方面，如美國入境口岸的指紋識(shí)別和存儲(chǔ)系統(tǒng)已經(jīng)采用了供體的十指紋系統(tǒng)。但是，當(dāng)今主動(dòng)型指紋識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者卻僅僅滿足于單指紋拒假的理論失誤率為“百萬分之一”，而對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)實(shí)際存在的安全漏洞卻無所作為。由日本橫濱國立大學(xué)Tsulomu Matsumoto等人于2002年5月14日發(fā)表在英特網(wǎng)上的《“膠糖”假手指對(duì)于指紋系統(tǒng)的沖擊》論文可見，已經(jīng)有采用不同的材料，如廉價(jià)的膠糖、凝膠及硅膠等，利用殘留的指紋的方式制作“假手指”，來挑戰(zhàn)配置有電容及硬度傳感器的指紋識(shí)別系統(tǒng)，結(jié)果都獲得了成功。
顯而易見，現(xiàn)有技術(shù)的指紋系統(tǒng)對(duì)于指紋的主動(dòng)供體而言，存在著重大的安全隱患。這是因?yàn)樵诂F(xiàn)實(shí)生活中任何個(gè)人的指紋圖像，從某種程度上來說，都是顯露而開放著的，是一個(gè)未經(jīng)加密保護(hù)的隱私圖像。
而現(xiàn)有的商用識(shí)別系統(tǒng)中針對(duì)上述安全漏洞的事實(shí)并無有力的避免措施和相應(yīng)的配置。
盡管目前一些廠商已經(jīng)意識(shí)到未經(jīng)指紋圖像加密的指紋識(shí)別系統(tǒng)存有“假手指”入侵的安全漏洞，并且推出了所謂的“雙保險(xiǎn)”產(chǎn)品，即除了指紋圖像外還加上了數(shù)字口令。顯然，“雙保險(xiǎn)”產(chǎn)品的出現(xiàn)，也就等于宣告現(xiàn)有技術(shù)的主動(dòng)型供體的指紋識(shí)別系統(tǒng)已經(jīng)走到了盡頭。事實(shí)上即便加上了數(shù)字口令，也并未因此帶來預(yù)期的“保險(xiǎn)”這是因?yàn)槌Ｒ?guī)的數(shù)字密碼面對(duì)即使是袖珍型的解碼器較低的運(yùn)算速度來說，也至多只能維持一兩分鐘的短暫生命而已。
因此，如何通過對(duì)指紋圖像的加密真正起到指紋識(shí)別系統(tǒng)的“雙保險(xiǎn)”作用，并且能夠切實(shí)地鎖定單指紋識(shí)別系統(tǒng)“拒假”的誤判率為百萬分之一以下則是本申請(qǐng)人致力研究的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種在指紋識(shí)別系統(tǒng)中對(duì)指紋圖像的加密及識(shí)別的方法，以避免因個(gè)體指紋客觀的開放性而造成其指紋圖像被竊后所留下的不利后果，從而在確保主動(dòng)型指紋識(shí)別系統(tǒng)現(xiàn)有“拒假”誤判率的前提下，消除安全隱患。
本發(fā)明所提供的一種在指紋識(shí)別系統(tǒng)中對(duì)指紋圖像的加密方法，包括輸入步驟由供體按其選定的成像角度在所述系統(tǒng)的指紋采集裝置上輸入特征指紋圖像；提取步驟對(duì)上述生成的特征指紋圖像進(jìn)行計(jì)算，提取計(jì)算后的特征數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)步驟將上述特征數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)模塊的形式加以存儲(chǔ)，從而完成指紋圖像的加密。又針對(duì)上述加密方法本發(fā)明提出了與之對(duì)應(yīng)的識(shí)別方法，該方法包括輸入步驟由供體按目測(cè)成像的角度輸入特征指紋圖像；提取步驟對(duì)上述生成的特征指紋圖像進(jìn)行計(jì)算，以提取指紋的特征數(shù)據(jù)；判斷步驟將上述提取的特征數(shù)據(jù)同已存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)模塊進(jìn)行模糊比對(duì)，以鑒別真?zhèn)巍?br> 本發(fā)明還提供了一種在指紋識(shí)別系統(tǒng)中對(duì)指紋圖像的加密方法，包括輸入步驟供體按其選定的成像角度向所述系統(tǒng)的指紋采集裝置輸入特征指紋圖像；確定和顯示步驟所述系統(tǒng)對(duì)上述特征指紋成像的實(shí)際角度數(shù)據(jù)進(jìn)行確定并加以顯示；提取步驟對(duì)上述的特征指紋圖像進(jìn)行計(jì)算，以提取特征數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)步驟存儲(chǔ)角度成像的指紋特征數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)模塊，從而完成指紋圖像的加密。且針對(duì)上述加密方法本發(fā)明也提出了與之對(duì)應(yīng)的識(shí)別方法，該方法包括初步比對(duì)步驟根據(jù)供體按目測(cè)成像角度輸入的特征指紋圖像所提取的特征數(shù)據(jù)，將其與系統(tǒng)儲(chǔ)存的特征指紋圖像的數(shù)據(jù)模塊進(jìn)行初步的模糊比對(duì)；提示輸入步驟若比對(duì)結(jié)果基本相符，則系統(tǒng)提示輸入指紋成像的角度數(shù)據(jù)；確認(rèn)和判斷步驟待供體確認(rèn)輸入的數(shù)據(jù)并經(jīng)系統(tǒng)認(rèn)定正確后，系統(tǒng)則自動(dòng)將已輸入的指紋圖像按照角度數(shù)據(jù)指令精確地旋轉(zhuǎn)成所需的角度，然后再次提取指紋圖像的特征數(shù)據(jù)并同儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)模塊進(jìn)行模糊比對(duì)，以精準(zhǔn)地判定其真?zhèn)巍?br> 由于采用了上述的技術(shù)解決方案，本發(fā)明通過改變指紋輸入系統(tǒng)時(shí)的成像角度來改變現(xiàn)有個(gè)體指紋特征的數(shù)據(jù)信息，達(dá)成對(duì)指紋圖像的加密，從而避免因個(gè)體指紋客觀的開放性而造成其指紋圖像被竊后所留下的不利后果。本發(fā)明在確保主動(dòng)型指紋識(shí)別系統(tǒng)現(xiàn)有“拒假”誤判率的前提下，消除安全隱患，以保障指紋供體或供體代表方的安全利益。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明的構(gòu)思源自于如下思想人們對(duì)于指紋圖像，其個(gè)體特征的確定歷來都固有一個(gè)定式，即以指端向上或朝前時(shí)的方位——或者說在兩維空間里手指處于y軸上、指端向上或朝前且指紋核心處于原點(diǎn)的位置，來判定的，如指紋的走向、開口，左斗紋和右箕紋的分辨等等?，F(xiàn)行設(shè)計(jì)的指紋識(shí)別系統(tǒng)也是如此，似乎每一個(gè)人的指紋特征就是這么固定不變的。
事實(shí)卻并非如此。作為幾何圖形的指紋圖像應(yīng)該帶有其固有的幾何屬性如果改變指紋在兩維空間里的成像角度，那么同一的指紋就獲得了截然不同的特征數(shù)據(jù)，甚至原有的左右和上下的方位都被顛倒了過來；因此人們?cè)跓o意中偏轉(zhuǎn)了一定角度的真手指，面對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的識(shí)別系統(tǒng)也會(huì)遭遇“拒真”不認(rèn)的尷尬。其實(shí)這就蘊(yùn)含著，能夠以最簡單的卻是涉及本質(zhì)的幾何方式來對(duì)指紋圖像進(jìn)行加密，或者說還原指紋圖像原本具有的幾何屬性，即隨機(jī)地以一定角度輸入的指紋圖像所提取的特征數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)用以比對(duì)的數(shù)據(jù)模塊，用以構(gòu)成真正意義上的“指紋密碼”。
如此，即使是亂真的“假手指”，甚而至于獲得了構(gòu)成指紋密碼要素的“真手指”，也并不等于因此就獲悉了“指紋密碼”。這就好比人們同樣擁有數(shù)字密碼的構(gòu)成要素，如0、1、2、3……9這么幾個(gè)數(shù)字，但卻無從知曉他方隨機(jī)編寫的數(shù)字密碼一樣。何況，由于指紋圖像采用的均系單一方向的數(shù)字轉(zhuǎn)化技術(shù)，因而生成并存儲(chǔ)的模塊特征數(shù)據(jù)無法逆向再現(xiàn)原始的指紋圖像。所以面對(duì)指紋密碼，現(xiàn)有的解碼器便束手無策。因?yàn)樗緹o從解讀是哪一位供體、又是哪一個(gè)或哪幾個(gè)指紋被加密進(jìn)入了識(shí)別系統(tǒng)。毫無疑問，運(yùn)用幾何方式加密指紋圖像，則根本性地提高了現(xiàn)有識(shí)別系統(tǒng)的安全性能。
為此，本發(fā)明的指紋加密圖像則可采用如下的兩種方式。
本發(fā)明之一，目測(cè)法加密目測(cè)法加密，是由供體在指紋識(shí)別系統(tǒng)的指紋采集裝置上目測(cè)選擇一定的成像角度而生成的特征指紋圖像，經(jīng)系統(tǒng)計(jì)算后獲得的特征數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模塊——即指紋密碼的加密方法。
本發(fā)明之二，目測(cè)法加密的識(shí)別當(dāng)要求系統(tǒng)檢測(cè)時(shí)，則須目測(cè)按照指紋密碼的成像角度予以輸入，對(duì)生成的特征指紋圖像進(jìn)行計(jì)算，以提取指紋的特征數(shù)據(jù)，并將該特征數(shù)據(jù)同已存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)模塊進(jìn)行比對(duì)，以鑒別真?zhèn)?。否則即使是真手指，也不能獲得通過。
目測(cè)法加密之所以能夠予以實(shí)施，是因?yàn)橹讣y特征數(shù)據(jù)的提取與比對(duì)均采用模糊的計(jì)算方法，因此在指紋輸入系統(tǒng)時(shí)允許有一定的偏轉(zhuǎn)和平移誤差。實(shí)際上現(xiàn)有技術(shù)的指紋輸入無一例外地全部采用了目測(cè)法。如果把現(xiàn)有技術(shù)的目測(cè)輸入的角度放在兩維空間來認(rèn)識(shí)的話，應(yīng)該是在90°上下。因此一家美國公司在其指紋鎖的說明文字中已經(jīng)明確告示，允許有15°的偏轉(zhuǎn)公差和±3mm的平移公差。
本發(fā)明之三，數(shù)據(jù)法加密數(shù)據(jù)法加密是由供體以任意角度輸入特征指紋圖像，待系統(tǒng)對(duì)該特征指紋成像的實(shí)際角度數(shù)據(jù)進(jìn)行確定后加以顯示，并對(duì)特征指紋圖像經(jīng)系統(tǒng)計(jì)算后獲得的特征數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模塊，即構(gòu)成了供體的指紋密碼。這種在輸入過程中出現(xiàn)指紋成像數(shù)據(jù)的加密方法則稱為數(shù)據(jù)法。
本發(fā)明之四，數(shù)據(jù)法加密的識(shí)別當(dāng)需要通過系統(tǒng)識(shí)別時(shí)，供體必須首先目測(cè)按照指紋密碼的成像角度輸入特征指紋圖像，系統(tǒng)提取特征數(shù)據(jù)，將其與系統(tǒng)儲(chǔ)存的特征指紋圖像的數(shù)據(jù)模塊進(jìn)行初步比對(duì)，若比對(duì)結(jié)果基本相符，則系統(tǒng)提示輸入指紋成像的角度數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)則兼作系統(tǒng)的準(zhǔn)入口令和系統(tǒng)的操作指令。待供體確認(rèn)輸入的數(shù)據(jù)并經(jīng)系統(tǒng)認(rèn)定正確后，系統(tǒng)則自動(dòng)將已輸入的指紋圖像按照角度數(shù)據(jù)指令精確地旋轉(zhuǎn)成所需的角度，然后再次提取指紋圖像的特征數(shù)據(jù)并同儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)模塊進(jìn)行更多數(shù)據(jù)的模糊比對(duì)，以精準(zhǔn)地判定其真?zhèn)巍?br> 由于本發(fā)明改變了現(xiàn)有技術(shù)以固定的角度輸入指紋圖像的方法，因此原有的指紋數(shù)據(jù)的分類算法也應(yīng)該相應(yīng)地予以更新。在諸多的算法中，更宜采用把方向信息和指紋節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)相結(jié)合的算法，用以精確落實(shí)作為指紋的唯一性特征在兩維空間中的不同角度和不同位置所顯現(xiàn)出的不同數(shù)據(jù)。不言而喻，由于供體指紋成像角度的主觀變化，指紋的唯一性特征的數(shù)據(jù)信息也將隨之呈現(xiàn)一系列的客觀變化，這一事實(shí)則為指紋圖像的幾何方式加密法奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)依據(jù)。
上述兩種加密法，可以根據(jù)識(shí)別系統(tǒng)的安全等級(jí)之需求，均可采用單指紋或多指紋的方式予以選擇。
采用本發(fā)明方式加密時(shí)，指紋采集裝置的窗口應(yīng)改現(xiàn)有技術(shù)的橢圓形、矩形為圓形，以便指紋供體全方位地輸入完整的指紋圖像；同時(shí)也屏蔽了處于或接近45°、135°、225°和315°的位置時(shí)指紋下端多余的圖像信息，以利提高系統(tǒng)的處理效率。并且，在圓周線上適當(dāng)標(biāo)點(diǎn)一定的角度以供參照，方便供體在0°→360°之間的范圍內(nèi)進(jìn)行輸入的簡單操作。
綜上所述，本發(fā)明的安全而可靠的特性在于即使不法分子獲得了構(gòu)成指紋密碼要素的“真手指”，也并不等同獲悉了“指紋密碼”，還必須同時(shí)具備供體選定的成像角度的數(shù)據(jù)信息。因此，本發(fā)明相對(duì)于未經(jīng)加密保護(hù)的主動(dòng)型供體的指紋信息進(jìn)入現(xiàn)有技術(shù)的識(shí)別系統(tǒng)，其安全性能則無法同本發(fā)明采用指紋圖像加密方法的系統(tǒng)相提并論。
以上結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可根據(jù)上述說明對(duì)本發(fā)明做出種種變化例。因而，實(shí)施例中的某些細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定，本發(fā)明將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種在指紋識(shí)別系統(tǒng)中對(duì)指紋圖像的加密方法，包括輸入步驟由供體按其選定的成像角度在所述系統(tǒng)的指紋采集裝置上輸入特征指紋圖像；提取步驟對(duì)上述生成的特征指紋圖像進(jìn)行計(jì)算，提取計(jì)算后的特征數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)步驟將上述特征數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)模塊的形式加以存儲(chǔ)，從而完成指紋圖像的加密。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加密方法，其特征在于所述計(jì)算是采用把指紋方向信息和指紋節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)相結(jié)合的算法，用以精確落實(shí)作為指紋的唯一性特征在兩維空間中的不同角度和不同位置所顯現(xiàn)出的不同數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加密方法，其特征在于根據(jù)識(shí)別系統(tǒng)的安全等級(jí)的需求，可選擇采用單指紋或多指紋的方式予以進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加密方法，其特征在于所述指紋采集裝置的窗口為圓形，以便指紋供體全方位地輸入完整而對(duì)稱的指紋圖像。
5.一種在指紋識(shí)別系統(tǒng)中針對(duì)按權(quán)利要求1加密后進(jìn)行識(shí)別的方法，其特征在于輸入步驟由供體按目測(cè)成像的角度輸入特征指紋圖像；提取步驟對(duì)上述生成的特征指紋圖像進(jìn)行計(jì)算，以提取指紋的特征數(shù)據(jù)；判斷步驟將上述提取的特征數(shù)據(jù)同已存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)模塊進(jìn)行模糊比對(duì)，以鑒別真?zhèn)巍?br> 6.一種在指紋識(shí)別系統(tǒng)中對(duì)指紋圖像的加密方法，包括輸入步驟供體按其選定的成像角度向所述系統(tǒng)的指紋采集裝置輸入特征指紋圖像；確定和顯示步驟所述系統(tǒng)對(duì)上述特征指紋成像的實(shí)際角度數(shù)據(jù)進(jìn)行確定并加以顯示；提取步驟對(duì)上述的特征指紋圖像進(jìn)行計(jì)算，以提取特征數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)步驟存儲(chǔ)角度成像的指紋特征數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)模塊，從而完成指紋圖像的加密。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加密方法，其特征在于所述指紋采集裝置的窗口為圓形，以便指紋供體全方位地輸入完整而對(duì)稱的指紋圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的加密方法，其特征在于根據(jù)識(shí)別系統(tǒng)的安全等級(jí)的需求，可選擇采用單指紋或多指紋的方式予以進(jìn)行。
9.一種在指紋識(shí)別系統(tǒng)中針對(duì)按權(quán)利要求6加密后進(jìn)行識(shí)別的方法，包括初步比對(duì)步驟根據(jù)供體按目測(cè)成像角度輸入的特征指紋圖像所提取的特征數(shù)據(jù)，將其與系統(tǒng)儲(chǔ)存的特征指紋圖像的數(shù)據(jù)模塊進(jìn)行初步的模糊比對(duì)；提示輸入步驟若比對(duì)結(jié)果基本相符，則系統(tǒng)提示輸入指紋成像的角度數(shù)據(jù)；確認(rèn)和判斷步驟待供體確認(rèn)輸入的數(shù)據(jù)并經(jīng)系統(tǒng)認(rèn)定正確后，系統(tǒng)則自動(dòng)將已輸入的指紋圖像按照角度數(shù)據(jù)指令精確地旋轉(zhuǎn)成所需的角度，然后再次提取指紋圖像的特征數(shù)據(jù)并同儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)模塊進(jìn)行模糊比對(duì)，以精準(zhǔn)地判定其真?zhèn)巍?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的識(shí)別方法，其特征在于所述實(shí)際角度數(shù)據(jù)兼作系統(tǒng)的準(zhǔn)入口令和系統(tǒng)的操作指令。
全文摘要
本發(fā)明涉及在指紋識(shí)別系統(tǒng)中對(duì)指紋圖像加密及識(shí)別的方法，其中加密方法之一包括輸入步驟由供體按其選定的成像角度在所述系統(tǒng)的指紋采集裝置上輸入特征指紋圖像；提取步驟對(duì)上述生成的特征指紋圖像進(jìn)行計(jì)算，提取計(jì)算后的特征數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)步驟將上述特征數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)模塊的形式加以存儲(chǔ)，從而完成指紋圖像的加密。本發(fā)明通過改變指紋輸入系統(tǒng)時(shí)的成像角度來改變現(xiàn)有個(gè)體指紋特征的數(shù)據(jù)信息，達(dá)成對(duì)指紋圖像的加密，從而避免因個(gè)體指紋客觀的開放性而造成其指紋圖像被竊后所留下的不利后果。本發(fā)明在確保主動(dòng)型指紋識(shí)別系統(tǒng)現(xiàn)有“拒假”誤判率的前提下，消除安全隱患，以保障指紋供體或供體代表方的安全利益。
文檔編號(hào)G06K9/00GK1741033SQ20051002971
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2005年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月16日
發(fā)明者張英杰, 張明河 申請(qǐng)人:張英杰