基于移动指纹识别的身份认证系统

摘
要 ： 出一种基 于指纹识别 的手机 身份认 证方案 。用户通 过手 机 内置 的指 纹仪获 取指纹模 板 ， 提 远程 服务器 完
成指纹 比对 ， 用户身份 的确认等工作 。通过 实验证明整个系统 的有 效性 和可靠性 。 关键词 ： 指纹 ； 生物识别 ； 图像处理 ； 别模式 识
中 图 分 类 号 ：Ｐ ０ Ｔ ３１ 文 献 标 志 码 ： Ａ
算 法计算 特 征 点 的位 置 ， 型 和 数 量 是 特征 提 取 以 类 及 确定 指纹 图像 的唯一 性 的首 要 任务 。Ａ ｉＫ Ｊｉ ｎｌ ．ａ ｎ 和 Ｙ ｈ ｎ等人 提 出 将 指 纹 特 征 分 为 ３个 级 别 ， ｉ ｅ Ｃ
这 种算 法 可 以更 好 的提 升 指 纹 识别 精 度 ， 体如 图 具 １所示 ， 中第 一 和第 二级 为 指纹 的基 本 特 征 ， 像 其 成
识 别仪 ， 行个 人指 纹 特征 数据 分 析 ， 进 随后将 指 纹 图 片发送 至加 密 服务 器 中 ， 后 在 服 务器 端 对 比最 初 然
存 储 的用 户信 息 ， 行 身 份 识 别 。 如果 身份 匹配 成 进
功， 则用 户 允许 访 问 系 统 ； 发 现 身 份 匹 配 失 败 时 ， 在
到样本 数据 库并 设 定 一个 标 识 码 比对 时 ， 录入 指 纹 并 输 入标识 码 ， 系统 根 据标 识 码 从 数 据 库 中提 取 指 纹样本 与 录入指 纹 进 行 比对 ｌ 。在本 文 的系 统 中 ， ５ Ｊ 采 用用 户指 纹一 对一 比对 的模 式 ， 务器 端 有 一 个 服 大 型 的本地数 据库 ， 存用户 Ｉ 指 纹模 板 等 信息 ， 保 Ｄ、 当用户输 人 Ｉ 指纹模 板后 ， Ｄ及 服务 器 自动将模 板 同 用 户在数 据库 中所 对 应 的 指纹 信 息 进 行 比对 ， 完 来
，
户和服务器之间的通信没有被第三者截取或篡改。 ３服 务器 端将 收 到的用 户指 纹 图像进 行处 理及 ． 特 征提取 ， 后 与数据 库 中指纹 模板 进行 对 比 ， 然 将得 出结 果发 回手机 端 ， 现 访 问 控 制 。服 务器 端 交 接 实
代 码 如 下 ， 中 Ｄ ＳＩ Ａ ＩＮ 是 文 件 保 存 在 服 务 其 Ｅ ＴＮ ＴＯ 器上 的完 整路 径 ：
＜ＣＦＦＩ ＬＥ ＡＣＴ ＯＮ ＝”Ｕｐ ｏ ｄ Ｉ ｌａ ”
Ｆ Ｌ Ｉ Ｄ ＝ ” ｉ Ｃ ｎ ｅ ｔ” Ｉ ＥＦ ＥＬ Ｆ ｌ ｏ ｔｎ ｓ ｅ
Ｄ Ｓ Ｉ Ａ Ｉ Ｎ＝” Ｆ ｒ ＦｌＮ ｍｅ ” Ｅ ＴＮ ＴＯ …］ ｏｍ． ｉ ａ ＃ ｅ
ＮＡＭ ＥＣＯＮＦＬ ＣＴ ＝ ”ＯＶＥＲＷ ＲＩ Ｉ ＴＥ” ＞
个人 身 份识 别 是一 种将 特殊 的个 人 与其 身份 相
连 接 的技术 ， 当今 的社 会 生 活 和 电子 商 务 领 域 中 在
器 、 芯片 式 半 导 体 传 感 器 以及 超 声 波 式 采 集 器 。 硅 光 学采集 器 是最 早 出现 的 指 纹采 集 器 ， 其优 点 在 于 受外 界 干扰 小 、 采集 精 度 较 高 ， 是 数 据 量 较 大 ， 但 因
成用 户 的身 份识 别 。整 个 识 别 过 程 在 服 务 器 端 完
＜Ｉ Ｐ ＹＰ ：” ｕ ｍｉ” Ｖ ＵＥ ＝” ｌ ａ ” Ｎ ＵＴ Ｔ Ｅ ｓｂ ｔ ＡＬ Ｕｐ ｏ ｄ
＞
＜／ＦＯＲＭ ＞
２ 用 户将 请 求 信 息 到服 务 器 ， 中包 含 发 送请 ． 其 求的时间 Ｔ ； １ 随后服务器记录收到请求消息 的时间 若Ｔ １和 Ｔ ２的时 间差 小 于 系统 设 置 的传 输 限 时 的预期 值 ， 可 以确认 消息 的传 输过 程是 安全 的 ， 则 客
纹 的细微 特 征 ， 像 在 １０ Ｐ 左右 。 成 ００Ｐ Ｉ 由于 环境 和硬 件 设备 的影 响 ， 过 手 机 内置 指 通 纹识 别 仪获 得 的原始 指 纹 图象质 量 比较 低 。本 文 中
１ 自动 指 纹 识 别 中的 主 要 技 术 研 究
目前 ， 主要 的 指 纹 采 集 方 法 有 ３种 ： 学 采 集 光
２ 手机 指 纹识 别 的 系统 设 计
该 系统 由指纹 识 别手 机 （ 内置 指 纹仪 和 微 处 理
Ｆ ｌ ： ＜ Ｉ Ｐ Ｔ ＮＡＭＥ ＝ ”Ｆ ｌ Ｃ ｎ ｅ ｔ ” １ ｒ Ｅ ｉ ｅ Ｎ Ｕ ｉ ｏ ｔｎ ｓ ｅ ｒＰ
＝” ｌ ” ＞ ｉ ｆｅ
器， 由客户 自己携带） 和服务器组成。首次使用 时， 用 户输入 用户 账号 、 录入 指纹 模板 来完 成注册 ， 用 使 时 通过手 机 连接 识 别 服 务 器 ， 入用 户 Ｉ 将 手指 输 Ｄ， 按 在指纹 传感 器上 ， 机 搜 集 指 纹后 发 送 至 服 务器 手 完成 识别 工作 。指纹 的采 集 、 指纹 图像 的增强 、 前处 理、 特征提 取 、 成模 板 由指纹 仪完成 。形 成 的指纹 形 模板上传至服务器 ， 在服务器端完成指纹识别 ， 实现 随 时随地 的身 份识 别 。 比对 原 理 为 ： 纹 预先 登 记 指
文章 编 号 ：０ ６— ４４ ２ １ ） ２— １９— ４ １０ ０ ６ （ ０ １ ０ ０ ８ ０
基 于 移 动 指 纹 识 别 的 身 份 认 证 系 统
ＨＵＡＮＧ ａ Ｘｕ ｎ
（ ｎｖ ｒ ｔ ｏ ｂ ｒ ｙ Ｄ ｎ ｅ ， ｙ ｄＢ ｉ ｉｇ Ｂ ｌ Ｓｒｅ， Ｄ Ｇ） Ｕ ｉ ｓ ｙ ｆ ｅｔ ｕ ｄ ｅ Ｋ ｄ ｕ ｄｎ ， ｅ ｔ ｔＤ １１ ｅ ｉ Ａ ａ ｌ ｌ ｅ Ｈ
纹 模板 的 录 入 阶 段 。为 了初 步 确 定 图像 预 处 理 方
序中增加指纹识别处理模块 ， 从而使其能够采集使
用者 的指 纹 ， 加 以识别 ， 并 以达 到对 手机 操作 的访 问
控 制及 身 份认证 功 能 。本文 提 出 了一种 基 于在移 动
法， 我们必须首先了解指纹传感器获得的图像 的尺 寸 和质 量 ， 后从 各 个 图 中提 出特 征 点 储存 到数 据 然
Ｕｐｏ ｄ Ｆｌ ｕ ｃ ｓ ！ ＜ｂ ｌａ ｉ Ｓ ｃ ｅ ｓ ｅ ｒ＞
源 文件 ： ｃ ｉ ． ｌ ｎＤｒｃｏ ＃ ｃ ｉ ． ｌ ｎＦｌ ＃ ｆｌ Ｃｉ ｔｉ ｔ ｙ ＃ ｆｌ Ｃｉ ｔｉ ｅ ｅ ｅ ｒ ｅ ｅ ｅ
成， 身份识 别手 机可 以供几 个 客户使 用 ， 手机 中 以一 定方式 存 放各个 用 户 的 Ｉ Ｄ及 注册 时系 统 给 他们 的 公共 密钥 。系 统工作 流程 如 图 ２所示 。
２ １ 注册 阶段 ． １ 用户 注册账 号 ， ． 录入 指纹 ， 服务 器将用 户 的账
＜ＣＦＯＵＴ ＰＵＴ ＞
库 中 ， 产生 指 纹模 板 ， 后 面 的 指纹 鉴定 做 准 备 。 来 为 本 系统 中采 用 的是 比较 通 用 的指 纹 特 征 提取 方 法 ：
提 取指 纹 图像 中 的 纹 线 端 点 和 纹 线 叉 点ｐ 。通 过
设 备上 的 指纹识 别 系 统 ， 可利 用 手机 内置 的指 纹 即
身份认 证 功能 已是 必然 的趋 势 。指 纹手 机是 在 现有 的手 机主 板上 接入 指 纹 采 集 芯 片 ， 手机 的 主控 程 在
指 纹处 理 过 程 依 次 可 分 为 ３个 阶 段 ， 次是 采 依
集指纹图像 、 图像增强 、 预处理并形成模板和指纹对 比。第 一个 阶段 是 指 纹 图 像 的 采集 阶段 ， 也就 是 指
术， 是个 人 身份 识 别 中 的重 要 组 成 部 分 。常 见 的生 物 识别 技 术 主要 有 ： 纹 、 形 、 部 温 谱 图 、 膜 、 指 脸 面 虹
视 网膜 、 音 、 纹 等等 ， 声 掌 迄今 为 止 ， 指纹 识别 是 生物 识 别技 术 中最 为人 们所 关注 、 为成 熟 的一 种 。 最
系统服务器｛
Biblioteka Baidu阚 豳
线 状 片 断 端 交 叉 点 眼 状 钩 状
压丽
ｌ 身份信息
指 纹 图像 处 理
用 户 身份 识 别
嘲
孔 线形 初 始 端 折 痕
潮
瑕 疵 疤 痕
兰
圆圃
图 ２ 手 机 指 纹 识 别 系 统 工 作 流 程
图 １ ３种 指 纹特 征 级 别
作者 简介 ： 黄
收稿 日期 ：０ ０— ９—１ 。 ２１ ０ ０
轩 （ ９４一） 男 ， 士 生 。 １８ ， 博
・
１Ｏ・ ９
南 昌大 学 学 报 （ 科 版 ） 理
２ １ 年 ０１
指 纹识 别 手机
访 问
指纹图像
拱 型
蓬拱型
左曲型
右 曲 型 双 曲 型
螺 纹 型
返 回识别错 误信 息 。
Ｃ ｌ ｕｉ ｏ Ｆ ｓ ｎ服务器端文件操作代码如下 ： ｄ ｏ
＜Ｆ ＯＲＭ ＡＣＴ Ｏ ＝ ” ｐ ｏ ｄ ｐ ｓ． ｆ ’ ＩＮ ｕ ｌａ ｏ ｔ ｃｍ
—
ＥＮＣＴＹＰＥ ＝”ｍｕ ｔｐ ｒ／ｆｒ —ｄ ｔ ｌｉ ａ ｔ ｏ ｍ ａａ”
Ｍ ＥＴＨＯＤ ＝ ”Ｐ ｓ ” ＞ ｏｔ
服务器 便会 发 回拒 绝 访 问信 息 ， 当访 问请 求 被 连 续
拒绝 ３次 时 ， 户账 户在 服务 器 端将 被 锁定 ， 用 并储 存 通讯 日志 至 系统 数 据库 。用 户 可 以联 系客 户服 务 中
心 请求 解锁 。
像 素约 为 ５０ Ｐ Ｉ 每 英 寸 中 的像 素 ） 第 三 级 为 指 ０ Ｐ （ ，
纹 采集 器 ， 技 术 并 不 成 熟 ， 能 实 现 大 规 模 的应 但 未
用 。对于半 导体传感 器来说 ， ］ 手指 的温度 、 湿度 对其测量结果有影响． 但是数据量不大， 处理比较方 便 。而 且半 导体 传感 器 的成本 低 、 积小 、 体 方便 集成
等优 点 逐步 体 现 ， 文 所 提 出 的系 统 就 是 采 用半 导 本 体 指纹 采集 器进 行指 纹 图像 的搜 集工 作 。
此 处理 时 间较 长 。硅 芯 片测 量手 指表 面与 芯 片表面 的直流 电容 场 。这个 电 容 场 经 Ａ Ｄ转 换 后 成 为数 ／ 字 图像 。而 超声 波指 纹 采集器 则 是 目前最 准确 的指
扮 演着 重要 的角色 。生 物识 别是 一 种利 用人 体 的生 理 或行 为特 征 的普 遍性 和 唯一性 进 行身 份识 别 的技
近年来 ， 随着通讯和社会信息化水平的提升 ， 手 机 在人 们 日常 生活 中 的应 用 越 来 越 广 泛 ， 机 也 理 手 所 应 当的成 为个 人 信 息 和 隐 私 存 储 的首 选 空 间 ， 仅 仅 依靠 手机 自身所 带 的密码 和 ＳＭ 卡 锁 ， 远 不 能 Ｉ 远 满足人 们对 手 机安 全 性 的要 求 ， 因此 在 手 机 中添 加
１用 户 用手机 作 为终端 ， 录系统 时输 入账 号 ， ． 登
服务 器端 所 选 取 的指 纹 识 别 算 法 在 提 取 特 征 点 之
输 入 指纹 ， 手机将 用户 指纹 图像 发送 至 系统服 务器 。
前， 要先对 图像 进行 预 处 理来 检 查 指 纹 图 片 的格 式 和质 量 ， 于 指纹 成像 素太 低 的模板 拒绝进 行识 别 ， 对
第３ ５卷第 ２期
２１ ０ １年 ４月
南 昌大 学学报 （ 理科版 ）
Ｊ ｕ ａ ｏ ａ ｃ ａ ｇ Ｕ ｉ ｒｉ （ ａ ｒｌ ｃｅ ｃ ） ｏ ｒ ｌ ｆ ｎ ｈ ｎ ｎｖ ｓ ｙ Ｎ ｔ ａ Ｓ ｉｎ ｅ ｎ Ｎ ｅ ｔ ｕ
Ｖｏ ． ５ Ｎ ． １３ ｏ ２ Ａｐ ． ０ １ ｒ２ １