[發(fā)明專利]一種增強模糊指紋保險箱安全性的方法

有效

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• 申請日: 2009-02-25
• 公開（公告）號: CN101814131A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發(fā)明（設計）人: 田捷;李鵬;楊鑫
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;H04L9/30
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術領域

本發(fā)明涉及生物特征識別圖像處理、模式識別、密碼學、信息安全 等技術領域，特別設計一種基于細節(jié)點局部脊線信息的模糊指紋保險箱 安全性增強的方法。

背景技術

隨著生物特征在現(xiàn)實生活中的應用越來越廣泛，人們對于其所帶來 的安全性和隱私性問題越來越關注。有調查顯示，公眾對生物特征，尤 其是指紋的接受程度還不是很高，原因就在于擔心泄漏自己的身份信 息，帶來信息安全方面的隱患。從理論上講，生物特征系統(tǒng)或多或少存 在著被攻擊的可能性，其中尤以生物特征模板安全最為重要。

模糊保險箱是一種同時能保護生物特征信息和用戶密鑰的生物特 征加密技術，利用該技術能有效的防止生物特征模板被盜用，同時又是 一種方便實用的密鑰保管方式。該技術由Juels和Sudan提出，最初并 不是針對指紋的，而是針對所有符合其距離度量要求的模糊數(shù)據(jù)或者生 物特征形態(tài)。

由于該技術采用集合差的距離度量方式，所以特別適用于指紋的特 征表達形式。Clancy等人和Uludag等人分別將模糊保險箱技術應用到 了指紋的細節(jié)點特征表達中，所不同的是前者只使用了細節(jié)點的位置信 息，而后者則額外又添加了細節(jié)點的方向信息。Nandakumar等人設計 了一整套指紋模糊保險箱系統(tǒng)，能夠完成特征提取、細節(jié)點評估、自動 配準、細節(jié)點過濾、加密和解密等關鍵操作。

隨著研究的深入，人們逐漸發(fā)現(xiàn)了模糊保險箱本身也存在安全隱 患，由于保險箱中存儲了用戶的真實指紋信息，雖然被數(shù)量巨大的雜湊 點所掩蓋，但是也有可能被一些聰明的攻擊者所利用，從而恢復出用戶 的部分或全部指紋信息。Chang等人利用雜湊點的統(tǒng)計分布特性來區(qū)分 真實細節(jié)點和雜湊點，而Kholmatov和Yanikoglu則利用由同一枚指紋 構造的多個模糊保險箱之間的相關性進行攻擊，實驗結果表明，可以從 同一枚指紋構造兩個模糊保險箱中區(qū)分出真實細節(jié)點的概率是59％。國 內外在相關的研究還不多見，Nandakuma等人利用口令作為模糊保險箱 外圍的一層認證機制，其安全性在某種程度上依賴于外部輸入的口令， 如果口令被攻擊者獲得，上面所述的安全性問題又會出現(xiàn)。

綜上所述，作為保護生物特征模板和用戶密鑰安全的模糊保險箱技 術，其本身也存在一定的安全性隱患。本發(fā)明的創(chuàng)新就在于利用指紋本 身的信息，即細節(jié)點局部脊線方向信息，來達到保護細節(jié)點信息的目的。 同時，本發(fā)明也需要用戶從外部輸入口令來作為隨機數(shù)種子，所以很容 易的構造雙因子(口令+指紋)的認證機制，攻擊者只有同時得到用戶 的口令和指紋，才能破解模糊指紋保險箱，否則，只有一個因子被獲取， 整個系統(tǒng)仍將是安全的。圖8和圖9給出了在利用細節(jié)點局部脊線信息， 在形變域內進行模糊保險箱加解密操作的流程圖。

發(fā)明內容

(一)要解決的技術問題

本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于細節(jié)點局部脊線信息的增強 模糊指紋保險箱安全性的方法，以應用于使用模糊指紋保險箱進行身份 認證的系統(tǒng)，增強系統(tǒng)的安全性，提高用戶的可接受程度。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種增強模糊指紋保險箱安全性的 方法，該方法從指紋圖像中提取對應于細節(jié)點的平移和旋轉不變值，將 細節(jié)點變換到形變域中，并在形變域中進行模糊指紋保險箱的自動加密 和解密操作，該方法包括：

步驟A：圖像預處理步驟是對指紋圖像進行增強、二值化和細化， 然后提取指紋細節(jié)點集合；

步驟B：細節(jié)點不變值計算步驟是在細化的指紋脊線圖像中，根據(jù) 指紋細節(jié)點的局部脊線方向信息，構造對應于每一個細節(jié)點的脊線采樣 點方向向量，并由該方向向量計算導出一個對應于每一個細節(jié)點的不變 值；

步驟C：平移量和旋轉量計算步驟是使用細節(jié)點不變值為形變函數(shù) 的輸入，得到指紋細節(jié)點的平移量參數(shù)和旋轉量參數(shù)，繼而得到形變后 的指紋細節(jié)點模板；

步驟D：完整幫助信息提取步驟是對指紋圖像的細化脊線進行不可 逆跟蹤，提取指紋圖像的奇異點鄰域內的細節(jié)點拓撲結構信息，作為用 于配準的幫助信息；

步驟E：加密和解密操作步驟是將形變后的指紋細節(jié)點模板以及奇 異點鄰域拓撲結構信息存儲到模糊保險箱中，在形變域內進行指紋模糊 保險箱的加密和解密操作。

(三)有益效果

從上述方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果：