基于移动指纹识别的身份认证系统.pdf

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1、第3 5 卷第2 期2 0 1 1 年4 月南昌大学学报(理科版)J o u r n a lo fN a n c h a n gU n i v e r s i t y(N a t u r a lS c i e n c e)V 0 1 3 5N o 2A p r 2 0 1 1文章编号：1 0 0 6-0 4 6 4(2 0 1 1)0 2-0 1 8 9 一0 4基于移动指纹识别的身份认证系统H U A N GX u a n(U n i v e r s i t yo fA b e r t a yD u n d e e。K y d dB u i l d i n g。B e l lS t r e

2、e t，D D I1 H G)摘要：提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，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；识别模式中图分类号：T P 3 0 1文献标志码：A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，在当今的社会生活和电子商务领域中扮演着重要的角色。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：指纹、脸形、面部温谱图、虹膜、视网膜、声音、掌纹等等，迄今为止，指纹识别是生物识别

3、技术中最为人们所关注、最为成熟的一种。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，手机也理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S I M 卡锁，远远不能满足人们对手机安全性的要求，因此在手机中添加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，在手机的主控程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，并加以识别，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设备上的指纹识别系统，即可利用手机内置的指纹识别仪，进行个人指纹特征数据分析，随后将指纹图片发送至加密服务器中，然

4、后在服务器端对比最初存储的用户信息，进行身份识别。如果身份匹配成功，则用户允许访问系统；在发现身份匹配失败时，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，用户账户在服务器端将被锁定，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。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：光学采集收稿日期：2 0 1 0 0 9 1 0。作者简介：黄轩(1 9 8 4 一)，男，博士生。器、硅芯片式半导体传感器以及超声波式采集器。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，但是数据量较大，因此处理时间较长。硅芯片测量手指表面与芯片表面

5、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纹采集器，但技术并不成熟，未能实现大规模的应用【2J。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、体积小、方便集成等优点逐步体现，本文所提出的系统就是采用半导体指纹采集器进行指纹图像的搜集工作。指纹处理过程依次可分为3 个阶段，依次是采集指纹图像、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，也就是指纹模板的录入阶段。为了初步确定图像预处理方法，我们必须首先了解指纹传感器获得的图像的尺寸和质量，然后从各个图中提出特

6、征点储存到数据库中，来产生指纹模板，为后面的指纹鉴定做准备。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 J。通过算法计算特征点的位置，类型和数量是特征提取以及确定指纹图像的唯一性的首要任务。A n i lK J a i n和Y iC h e n 等人H 1 提出将指纹特征分为3 个级别，这种算法可以更好的提升指纹识别精度，具体如图l 所示，其中第一和第二级为指纹的基本特征，成像像素约为5 0 0P P I(每英寸中的像素)，第三级为指纹的细微特征，成像在1 0 0 0P P I 左右。由于环境和硬件设备的影响，通过手机内置指纹识别仪获得的原始指纹图象质量比较

7、低。本文中万方数据1 9 0 南昌大学学报(理科版)2 0 1 1 年图I3 种指纹特征级别【3】服务器端所选取的指纹识别算法在提取特征点之前，要先对图像进行预处理来检查指纹图片的格式和质量，对于指纹成像素太低的模板拒绝进行识别，返回识别错误信息。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，使用时通过手机连接识别服务器，输入用户I D，将手指按在指纹传感器上，手机搜集指纹后发送至服务器完成识别工作。指纹的采集、指纹图像的增强、前处理、特征提取、形成模板由指纹仪完成。形成的指纹模板上传至

8、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：指纹预先登记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 J。在本文的系统中，采用用户指纹一对一比对的模式，服务器端有一个大型的本地数据库，保存用户I D、指纹模板等信息，当用户输入I D 及指纹模板后，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，来完成用户的身份识别。整个识别过程在服务器端完成，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

9、册账号，录入指纹，服务器将用户的账号和指纹模板链接并存入系统数据库。2 注册完毕后，手机端保存用户的账号，服务器端保存私有密钥和用户的注册信息(包括用户账号，指纹模板和唯一对应该用户的私有密钥)2 2 认证阶段置指擎襄别访问请求厂 指纹图像系统服务器I隰用户身份识别指纹图像处理科兰燮型圃图2 手机指纹识别系统工作流程1 用户用手机作为终端，登录系统时输人账号，输入指纹，手机将用户指纹图像发送至系统服务器。C o l d F u s i o n 服务器端文件操作代码如下：F i l e：I N P U TT Y P E=”s u b m i t”V A L U E=”U p l o a d”2

10、用户将请求信息到服务器，其中包含发送请求的时间T 1；随后服务器记录收到请求消息的时间眈，若T l 和1 2 的时间差小于系统设置的传输限时的预期值，则可以确认消息的传输过程是安全的，客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，然后与数据库中指纹模板进行对比，将得出结果发回手机端，实现访问控制。服务器端交接代码如下，其中D E S T I N A T I O N 是文件保存在服务器上的完整路径：U p l o a dF i l eS u c c e s s!源文件：撑c 伍l e C l i e n t D i r e c t o r y#

11、c f l i l e C l i e n t F i l e#目标文件：#c f f i l e S e r v e r F i l e#本系统的认证过程如图3 所示：万方数据第2 期H U A N GX u a n：基于移动指纹识别的身份认证系统1 9 1 冱五四勰B 指纹蝴i l tJ E 懒著节提取识别结果图3 系统身份认证过程3 试验结果分析圃圃在本文提出的系统的开发过程中，我们充分地将软件与硬件资源相结合，以服务器端的访问控制为核心，以诺基亚工程样机为终端，以G P R S 移动上网协议及多种总线接口为纽带，以G r F i n g e rS D K【6 J为识别工具，构建了一个适

12、用于基于智能手机平台的自动指纹识别技术。用户使用带有指纹识别功能的手机获取用户指纹图片，通过无线上网协议将其传送至识别服务器，服务器进行图像处理以及图像比对，得出身份识别结果后返回给手机用户。图3为识别系统的手机端截图。鳘黧篓中置妻氅甓錾罂试茎篆雾姜磊鬈篇篡嚣麓篡妻：堡要兰，坐掣=竺7 挚篓竺妻I 萋王：O 曾0薹喜蔷爵罢；舀荔最鑫名茹茇寻簇磊吕萎葛整指壁模篓：垫竺妻奎仝。1 曼警薏复型鳘要竺墨看看茹茹了蒿爵?莱釜磊薯磊茗菱器量主；雾瑟萎篓：。萋_ 竺冀登妻要蛰立的编号，选取其中4 0 枚进磊奚葑柔釜棼孚崩蒹藉囊褛蒹；芰薪赫晶菜行试兰：氅登叮：。磊磊砉轰晶嘉藻磊茹鼋；赫爵送蒜：真I,4塑竺孽登

13、 翼型：4 0 次著箍孬晶蕹羞罱蔷主藉主荚晶矗弈聂菱”。”一璧髦銎型：乏奠，。“苄二二；，的芏耗哥西善意藉菜篆磊磊蔷函识别技篓罂霉型苎苎!三宅c e p 明c：!誊等i!次术相刍合弄三鬲享吾；三孚：7=言：耋i：三譬堡竺型磐篓：!竺、r。e j。e c t，i o n。)笺当。丑资。、。哀透再芰苻爵。，磊父蕃笥算录p u 入q 刀指-I 纹来#l J 完l 成 1 1-,身 l J 份1 4 识J。望型龟竺c 耋璧詈璺婴型苎苎臻兰三奎萼登；彳X j 巢诗；釜运聂主；荔罚颍菘荔磊荔：磊磊五苎量耋竺，耋吝!氅罂型蚕量曼璧臻型主璺雹兰竺炭磊戛：釜荐藉著嘉篆荔荔茗孚蒿；辜萏芸筌茜妻竺篓篓：茭!塑警堡萼

14、较烹竺耀罂竺琶，雾婴耋三：囊篙薹釜秸苗哥并藿：”霸JX主磊晶呆主主嚣d釜妻璺錾鬯妻要竺；乏竺篓苎竺苎要置譬-堡堂堡羞孚禚羞薹磊茗美簇菝哥矗善薮蒹磊试r J l 茗薰盖翟率和错误识别率，2 说明系统有较高的安全和准确i 亲磊磊奏最辜某磊篡；萎藻羞鬲葛；篆：萎；芝万方数据1 9 2 南昌大学学报(理科版)2 0 1 1 年法，以求得较高识别率和较快的识别效率。参考文献：1 周功业，刘志琴一种基于指纹识别的远程身份认证方案 J 计算机工程与科学，2 0 0 4，2 6(7)：5 2 5 5 2 尹义龙，宁新宝，张晓梅自动指纹识别技术的发展与应用 J 南京大学学报：自然科学版，2 0 0 2，3 8(

15、1)2 32 5 3 L I NH A u t o m a t i cP e r s o n a lI d e n t i f i c a t i o nU s i n gF i n g e r-p r i n t s，M i c h i g a nS t a t eU n i v e r s i t y M 。P h Dd i s s e r t a t i o n。1 9 9 8 4 A N I LK，J A I N，Y iC H E Ne ta 1 P o r e sa n dR i d g e s：H i 出-R e s o l u t i o nF i n g e r p r i n

16、 tM a t c h i n gU s i n gL e v e l3F e a t u r e s 5 6 7 J I E E ET r a n s a c t i o n so nP a t t e mA n a l y s i sa n dM a c h i n eI n t e l l i g e n c e，J a n u a r y，2 0 0 7，2 9(1)C L A R K ENL F U R N E L LSM A d v a n e e dU s e rA u t h e n f i c a t i o nf o rM o b i l eD e v i c e s，P

17、l y m o u t hU n i v e r s i t y E B O L B e i n gR e v i s e df o rJ o u r n a lo fC o m p u t e r&S e c u r i t y，2 0 0 7，2 6：1 0 9 1 1 9 F i n g e r p r i n tS D KJ a v a2 0 0 7，h u p：w w w g r i a n l e b i o m e t-r i e s c o m p a g e e n u s f i n g e r p r i n t _ s d k E B O L T h ef r e ef

18、 i n g e r p r i n td a t a b a s ef r o m l I M AL a d 的r a t o i r e，8-v a i l a b l ef r o mh t t p：t i m a i m a g f r m n s r e s e a r c h f i n g e r f i n g e r p r i n t i n d e x h t u di su s e di nt h es y s t e md e v e l o p m e n tp h a s e E B O L F i n g e r p r i n tr e c o g n i t

19、 i o no nm o b i l ed e v i c eH U A N GX u a n(U n i v e r s i t yo fA b e r t a yD u n d e e，K y d dB u i l d i n g，B e l lS 嗽t，D D II H G)A b s t r a c t：I ti n t r o d u c e dt h ec u r r e n t l yr e s e a r c hs t a t u so fa u t o m a t i cf i n g e r p r i n ti d e n t i f i c a t i o nt e c

20、 h n o l o g y，a n a l y s ef i n g e r p r i n tf e a t u r ed e f i n i t i o n，e x t r a c t i o na n dm a t c h i n gt e c h n o l o g i e s，t h e np r o p o s e daf i n g e r p r i n ta u t h e n t i c a t i o ns y s t e mb a s e do nm o b i l ed e v i c e s U s e rc a nu s et h eb u i l t i nf

21、 i n g e r p r i n tr e a d e ro fm o b i l ed e v i c et oc a p t u r ef i n g e r p r i n ti m a g e，a n dt h e ns e n di tt ot h es e n t e rt oc o m p l e t et h ei d e n t i t ya u t h e n t i c a t i o nw o r k，t h ew h o l ep r o c e s si sr e l i a b l ea n ds e c u r i t y K e yw o r d s：F

22、i n g e r p r i n t；B i o m e t r i ca u t h e n t i c a t i o n；I m a g ep r o c e s s；R e c o g n i t i o nm o d e l(上接第1 8 8 页)I n t e r a c t i o nb e t w e e nT G F pr e c e p t o r sa n dN G Fr e c e p t o rT r k AZ H A N GJ u n y u l“，Y A NX i a o-h u a 2，W l JX i a o p i n 9 1，(1a C o l l e

23、g eo fL i f eS c i e n c e sa n dF o o d；b I n s t i t u t eo fL i f eS c i e n c e s，N a n c h a n gU n i v e r s i t y，N a n c h a n g3 3 0 0 3 1，C h i n a；2 S c h o o lo fL i f eS c i e n c e s，T s i n g h u aU n i v e r s i t y，B e i j i n g1 0 0 0 8 4，C h i n a)A b s t r a c t：T h en e r v eg r

24、 o w t hf a c t o r(N G F)i sam e m b e ro ft h en e u r o t r o p h i nf a m i l ya n dw a gt h ef i r s tn e u r o t r o p h i cf a c-t o rh a sb e e ni s o l a t e d I tm e d i a t e sm a n yc o m p l e xb i o l o g i c a lp r o c e s s e st h r o u g ht h es p e c i f i cr e c e p t o r，t y r o

25、s i n ep r o t e i nk i n a s eA(T r k A)T h eT G F Bs u p e f f a m i l yi n c l u d e sm a n yc y t o k i n e s，w h i c ht l&r l s d u c et h e i rs i g l l a l 妇o u s hS m a d d e p e n d e n to r-i n d e p e n d e n tp a t h w a y s I th a sb e e nr e p o r t e dt h a ti nr a tp h e o c h r o m

26、o c y t o m ac e l l s(P C 1 2)，N G Fs t i m u l a-t i o nr e s u l t e di na c t i v a t i o no fS m a dc a s c a d e，w h i l et h em e c h a n i s mo ft h i sp r o c e s si ss t i l lu n k n o w n T oo b t a i nb e t t e ru n d e r s t a n d i n go ft h ec r o s s t a l kb e t w e e nN G Fa n dT G

27、 F Bs i g n a l i n g，t h ep r e s e n ts t u d yd e t e c t e dt h ei n t e r a c t i o nb e-t w e e nN G Fr e c e p t o rT r k Aa n dT G F Bs u p e r f a m i l yr e c e p t o r sb yG S T p u l l d o w na n di m m u n o p r e c i p i t a t i o n i m m u n o-b l o t t i n ga s s a y s I tf o u n dt

28、h a ta l lT G F Bs u p e r f a m i l yt y p eIr e c e p t o r sc o u l db i n dt oT r k A，a n dT G F Bs u p e r f a m i l yt y p eI Ir e c e p t o r sT B a l Ia n dA c t R I Ic o u l da l s oi n t e r a c tw i t hT r k A B u tn oi n t e r a c t i o nW a sd e t e c t e db e t w e e nB M Pr e-c e p t

29、o rHa n dT r k A K e yw o r d s：T r k A；N G F；T G F B；r e c e p t o r；i n t e r a c t i o n万方数据基于移动指纹识别的身份认证系统基于移动指纹识别的身份认证系统作者：黄轩，HUANG Xuan作者单位：University of Abertay Dundee,Kyda Building,Bell Street,DD1 1HG刊名：南昌大学学报（理科版）英文刊名：JOURNAL OF NANCHANG UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE)年，卷(期)：2011,35(2)本文链接：http:/