一種基於手掌側表面信息的在線筆跡認證方法及系統的製作方法
2023-09-18 21:31:00 3
專利名稱：一種基於手掌側表面信息的在線筆跡認證方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及在線筆跡認證，特別是一種基於手掌側表面信息的在線筆跡認證方法及系統。
背景技術：
隨著電子商務的飛速發展，網絡環境下的用戶身份認證問題變得日益突出。手寫筆跡因其具備的種種特性天然地適合於網絡環境下的應用。但是，由於真實筆跡之間固有的差異以及潛在高相似性摹仿筆跡的威脅使得目前在線筆跡認證方式無法完全滿足應用系統的安全需求。因此，人們想到將手寫筆跡與其它生理特徵進行融合，來提高系認證統的整體安全性。在中國專利公開號為CN1794266A，名稱為「生物特徵融合的身份識別和認證方法」專利中，公開了將手寫筆跡與人臉、虹膜等生理特徵相融合的方法。然而，在網絡環境下使用上述的融合方法存在的一個安全漏洞，即相互獨立的特徵採集過程。攻擊者在分別收集到用戶的特徵後，將其依次呈現給認證系統，在這種情況下，認證系統整體安全性為各個子系統的最大者。所謂獨立的特徵採集過程是指因為生理特徵屬於身體的不同部分或行為特徵薀涵在不同的過程中，一種特徵的採集不以其它特徵的採集為前提。顯然，採集過程相互獨立的多特徵融合無法真正解決在線認證的安全問題。
發明內容
本發明的目的在於克服上述現有技術的不足而提出一種基於手掌側表面信息的在線筆跡認證方法，該方法同時採集手寫過程產生的手寫筆跡信息以及持筆手與書寫平面相接觸產生的手掌側表面動態信息、靜態信息，通過對所述同時採集的手寫筆跡、手掌側表面動態信息和/或靜態信息等三種特徵認證結果的融合，避免現有技術採用相互獨立的特徵採集進行認證帶來的安全問題，從而提高了認證系統的整體安全性。實現本發明目的採用的技術方案是:一種基於手掌側表面信息的在線筆跡認證方法，包括:第一步驟:提取註冊用戶的手寫特徵信息，並進行用戶註冊；第二步驟:提取待測試用戶的手寫特徵信息，並進行認證，如與註冊用戶手寫特徵信息相符則通過認證，否則拒絕通過認證；所述手寫特徵信息為同時採集的包含在一次書寫過程中的手寫筆跡信息，以及該書寫過程中執筆手與書寫平面接觸的手掌側表面的動態信息或靜態信息；或者是同時採集的包含在一次書寫過程中的手寫筆跡信息，以及該書寫過程中執筆手與書寫平面接觸的手掌側表面的動態信息和靜態信息。所述手寫筆跡信息包括筆尖位置信息、筆尖施加於書寫平面的三維壓力信息、筆桿相對於書寫平面的夾角和傾角信息；所述靜態信息包括執筆手與書寫平面接觸的手掌側表面紋路圖像信息；所述動態信息包 括手掌側表面施加在書寫平面的壓力分布信息、手掌側表面與書寫平面接觸的輪廓圖像信息、手掌側表面與書寫平面接觸的面積信息、筆尖到側手掌接觸面重心的距離、筆尖與側手掌接觸面的方位角。
在上述技術方案中，所述第一步驟的具體過程包括:
將所述手寫特徵信息中的筆跡信息、動態信息以及靜態信息分別訓練得到三個認證器；
為用戶分配一個唯一的用戶標識號；
將用戶的用戶標識號與三個認證器的參數對應地存入資料庫。
在上述技術方案中，所述第二步驟的具體過程包括:
待測試用戶提交其聲稱的用戶標識號和測試手寫特徵信息；
對所述測試手寫特徵信息進行特徵分離，將分離後的三種特徵信息分別輸入到與測試用戶聲稱的用戶標識號對應的三個認證器，通過對三個認證器輸出的結果融合，綜合判斷是否通過認證。
進一步地，將與書寫平面接觸的手掌側表面靜態信息訓練得到認證器，具體步驟如下:
在自然狀態下，書寫人將持筆手以正常的握筆狀態放置在具有同時獲取筆尖運動信息以及手掌側掌面動、靜態信息設備提供的穩定書寫平面上，然後通過前仰和後傾的方式，使手掌側表面儘可能多地與書寫平面相接觸，在持筆手前仰和後傾的過程中，採集設備獲取到等時採樣的手掌側表面與書寫平面相接觸的多幀局部側掌紋圖像信息，最後將所述多幀局部側掌紋圖像採用圖像拼接技術拼接出整體手掌側表面紋路圖像，對所述整體手掌側表面紋路圖像濾波後存入資料庫用於靜態信息認證器的訓練；
其中，前仰和後傾的角度以下情況為界:既正常書寫時與書寫平面相接觸的局部手掌側表面應被包含在所述整體手掌側表面紋路圖像中；
以所述整體手掌側表面紋路圖像作為模板，訓練得到所述手寫特徵信息中與書寫平面接觸的手掌側表面靜態信息的認證器。
訓練得到所述手寫特徵信息中與書寫平面接觸的手掌側表面靜態信息的認證器。
在上述技術方案中，同時採集的所述手寫特徵信息包括但不局限於:
用戶提供N個手寫筆跡序列形成的集合R ={R1;R2，...R1...，RN}，其中第i個手寫筆跡序列Ri = (dn, di2,...(Iij..., diNi},第j個採樣時刻獲取的信息為(Iij= Cxij, Yij, PXij,pyiJ7 PZij, Eilj, Zij, Pij, Pij)`, I 彡 i 彡 N, I 彡 j 彡 Ni, Ni 表示 Ri 的採樣點個數；式中，x，y 表示筆尖在書寫平面上的絕對位置信息；px，py, pz表示筆尖施加在書寫平面上的三維壓力；a表示筆桿相對於書寫平面的夾角；z表示筆桿相對於書寫平面的轉動角；P表示與書寫平面相接觸的手掌側掌面的二維掌紋圖像；P表示接觸面施加在書寫平面上的壓力分布的二維圖像信息，所述P包括接觸面所在書寫平面的位置及方位信息。
其中，從集合R中分離出手寫筆跡信息時間序列集合Rb1、與書寫平面接觸的手掌側表面靜態信息時間序列集合rB2、以及手掌側表面動態信息時間序列集合rB3。
所述RB1=(R4,Rbi,-"Rbi ■ RbiX)
4=(Χι, ylf Pxlj, pyy』 pzIj5 ay』 Zlj), I 彡 i 彡 N，I 彡 j 彡 Ni，其中 R^1 為集合 Rbi 中第i個手寫筆跡序列，C為集合Rbi中第i個手寫筆跡序列中第j個採樣時刻採集的手寫筆跡信息，所述手寫筆跡信息包括筆尖位置信息、筆尖施加於書寫平面的三維壓力信息、筆桿相對於書寫平面的夾角和傾角信息；所述
權利要求
1.一種基於手掌側表面信息的在線筆跡認證方法，其特徵在於，包括: 第一步驟:提取註冊用戶的手寫特徵信息，並進行用戶註冊； 第二步驟:提取待測試用戶的手寫特徵信息，並進行認證，如與註冊用戶手寫特徵信息相符則通過認證，否則拒絕通過認證； 所述手寫特徵信息為同時採集的包含在一次書寫過程中的手寫筆跡信息，以及該書寫過程中執筆手與書寫平面接觸的手掌側表面的動態信息或靜態信息；或者是同時採集的包含在一次書寫過程中的手寫筆跡信息，以及該書寫過程中執筆手與書寫平面接觸的手掌側表面的動態信息和靜態信息。
所述手寫筆跡信息包括筆尖位置信息、筆尖施加於書寫平面的三維壓力信息、筆桿相對於書寫平面的夾角和傾角信息； 所述靜態信息包括執筆手與書寫平面接觸的手掌側表面紋路圖像信息； 所述動態信息包括手掌側表面施加在書寫平面的壓力分布信息、手掌側表面與書寫平面接觸的輪廓圖像信息、手掌側表面與書寫平面接觸的面積信息、筆尖到側手掌接觸面重心的距離、筆尖與側手掌接觸面的方位角。
2.根據權利要求1所述基於手掌側表面信息的在線筆跡認證方法和系統，其特徵在於，所述第一步驟的具體過程包括: 將所述手寫特徵信息中的筆跡信息、動態信息以及靜態信息分別訓練得到三個認證器； 為用戶分配一個唯一的用戶標識號； 將用戶的用戶標識號與三個認證器的參數對應地存入資料庫。
3.根據權利要求1所述基於手掌側表面信息的在線筆跡認證方法和系統，其特徵在於，所述第二步驟的具體過程包括: 待測試用戶提交其聲稱的用戶標識號和測試手寫特徵信息； 對所述測試手寫特徵信息進行特徵分離，將分離後的三種特徵信息分別輸入到與測試用戶聲稱的用戶標識號對應的三個認證器，通過對三個認證器輸出的結果融合，綜合判斷是否通過認證。
4.根據權利要求2所述基於手掌側表面信息的在線筆跡認證方法和系統，其特徵在於，將與書寫平面接觸的手掌側表面靜態信息訓練得到認證器，具體步驟如下: 在自然狀態下，書寫人將持筆手以正常的握筆狀態放置在具有同時獲取筆尖運動信息以及手掌側掌面動、靜態信息設備提供的穩定書寫平面上，然後通過前仰和後傾的方式，使手掌側表面儘可能多地與書寫平面相接觸，在持筆手前仰和後傾的過程中，採集設備獲取到等時採樣的手掌側表面與書寫平面相接觸的多幀局部側掌紋圖像信息，最後將所述多幀局部側掌紋圖像採用圖像拼接技術拼接出整體手掌側表面紋路圖像，對所述整體手掌側表面紋路圖像濾波後存入資料庫用於靜態信息認證器的訓練； 其中，前仰和後傾的角度以下情況為界:既正常書寫時與書寫平面相接觸的局部手掌側表面應被包含在所述整體手掌側表面紋路圖像中； 以所述整體手掌側表面紋路圖像作為模板，訓練得到所述手寫特徵信息中與書寫平面接觸的手掌側表面靜態信息的認證器。
5.根據權利要求f4任一項所述基於手掌側表面信息的在線筆跡認證方法和系統，其特徵在於，同時採集的所述手寫特徵信息包括: 用戶提供N個手寫筆跡序列形成的集合R = {R1; R2,...R1...，RN}，其中第i個手寫筆跡序列 Ri = {dn,di2,...(Iij..，diNi},第 j 個採樣時刻獲取的信息為(Iij= CxijjYijjPxijjPyij,PZij, Eilj, Zij, Pij, Pij), I彡i彡N, I彡j彡Ni, Ni表示Ri的採樣點個數；式中，x，y表示筆尖在書寫平面上的絕對位置信息；px，py, pz表示筆尖施加在書寫平面上的三維壓力；&表示筆桿相對於書寫平面的夾角表示筆桿相對於書寫平面的轉動角；P表示與書寫平面相接觸的手掌側掌面的二維掌紋圖像；p表示接觸面施加在書寫平面上的壓力分布的二維圖像信息，所述P包括接觸面所在書寫平面的位置及方位信息。
6.根據權利要求5所述基於手掌側表面信息的在線筆跡認證方法和系統，其特徵在於: 從集合R中分離出手寫筆跡信息時間序列集合Rb1、與書寫平面接觸的手掌側表面靜態信息時間序列集合Rp、以及手掌側表面動態信息時間序列集合Rb,。
所述Rbi=(略 R4，Rb1"- RbiX Rm=(4' C ^ )1-Bi=Cxlf yy，px1:，py,.ay，Zlj), I 彡 i 彡 N，I 彡 j 彡 Ni,其中 RJ31 為集合 Rbi 中第 i 個手寫筆跡序列g為集合Rbi中第i個手寫筆跡序列中第j個採樣時刻採集的手寫筆跡信息，所述手寫筆跡信息包括筆尖位置信息、筆尖施加於書寫平面的三維壓力信息、筆桿相對於書寫平面的夾角和傾角信息； 所述 K』 Rb2--Rb2-* R ) Rb2 =(4-點』…4 …』 O，拉2=巧)，I ≤ i ≤ N，Ni,其中R^2為集合Rb2中第i個與書寫平面接觸的手掌側表面靜態信息時間序列，所述靜態信息包括手掌側表面紋路圖像信息；所述 Rb3 = (R1b3, R4,h.R43..., Rb3), R-B3 =(4-點，…1^...，1^'), -Bi =I ≤i ≤n, I ≤ j ≤SNi,其中H、為集合R%中第i個與書寫平面接觸的手掌側表面動態信息時間序列；其中 Sij=A(Pij), Aij=If2 (Sij), Wij^f3 (Sij, XiJ, Yij), Vij=If4 (Sij, XiJ, Yij),所述Sij=A (Pij)表示通過對壓力分布圖進行二值化得到接觸面的形狀及輪廓圖像Su;Aij=If2(Sij)表示依接觸面形狀圖像計算接觸面的面積(Sij, Xij, Yij)表示計算筆尖到接觸面重心的距離WijZfJSij, Xij, Yij)表示計算筆尖與接觸面的方位角。
7.一種基於手掌側表面信息的在線筆跡認證系統，其特徵在於，包括: 註冊模塊，用於對註冊用戶手寫特徵信息和整體手掌側表面紋路圖像的註冊； 認證模塊，用於對待測試用戶提交的手寫特徵信息進行認證，如與註冊手寫特徵信息相符則通過認證，否則拒絕通過認證； 所述手寫特徵信息為同時採集的包含在一次書寫過程中的手寫筆跡信息，以及該書寫過程中執筆手與書寫平面接觸的手掌側表面的動態信息或靜態信息；或者是同時採集的包含在一次書寫過程中的 手寫筆跡信息，以及該書寫過程中執筆手與書寫平面接觸的手掌側表面的動態信息和靜態信息。
8.根據權利要求7所述基於手掌側表面信息的在線筆跡認證系統，其特徵在於，還包括:信號採集模塊，用於同時採集包含在一次書寫過程中的書寫筆跡信息，以及該書寫過程中執筆手與書寫平面接觸的手掌側表面動態信息、靜態信息。
9.根據權利要求8所述基於手掌側表面信息的在線筆跡認證系統，其特徵在於，還包括: 顯示模塊，用於顯示所·述信號採集模塊採集的信息。
全文摘要
本發明公開了一種基於手掌側表面信息的在線筆跡認證方法及系統，該方法包括，註冊用戶的手寫特徵信息，對測試用戶提交的測試特徵信息進行認證，如與註冊用戶手寫特徵信息相符則通過認證，否則拒絕通過認證；所述手寫特徵信息為同時採集的包含在一次書寫過程中的手寫筆跡信息，以及該書寫過程中執筆手與書寫平面接觸的手掌側表面的動態信息和靜態信息。相對於現有技術採集相互獨立的特徵以完成認證，本發明同時獲取書寫過程中的手寫特徵信息，通過對所述手寫筆跡和手掌側表面動、靜態信息進行多特徵融合，避免了現有技術採用相互獨立的特徵採集進行認證帶來的安全問題，提高了認證系統的整體安全性。
文檔編號G06K9/68GK103235957SQ201310137069
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月18日 優先權日2013年4月18日
發明者鄒傑, 曾蓓蓓, 譚傳奇 申請人:武漢漢德瑞庭科技有限公司