基于指纹识别的混合加强式密码验证输入装置及其方法

本发明涉及信息安全技术领域，特别涉及一种基于指纹识别的混合加强式密码验证输入装置及其方法。

背景技术：

目前，指纹识别技术不断成熟，在智能解锁、身份验证、银行转账等领域扮演重要角色。然而现有指纹密码通常采用单一的指纹触摸的方式进行验证，在指纹输入的过程中存在一些漏洞。一些不法分子通过“指纹膜”可以套取用户的指纹数据、窥探“手指移动方位”推算按键密码。尤其是用于银行盗刷转账，对人民群众的财产安全构成了极大威胁，传统的单一指纹验证方式面临前所未有的危机和挑战。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于指纹识别的混合加强式密码验证输入装置及其方法，对传统的指纹验证模式进行改进，引入左右手指纹、数字及字母自由结合的混合式密码，通过动态键盘组合输入，实现对用户指纹密码的二次加密，对于提高密码安全强度、维护公共财产安全具有重要意义。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

基于指纹识别的混合加强式密码验证输入装置，包括有壳体，壳体表面顶部设有触控式显示器；壳体表面设有指纹传感器；指纹传感器与壳体内的微处理器电连接；微处理器的通用异步串行口uart0中的txd0和rxd0端口分别与图像处理模块的rxd和txd端口电连接；微处理器的通用输入输出接口（gpio）与蜂鸣器电连接；微处理器的电源端与电源模块相连；微处理器的任意两个通用输入输出接口（gpio）与存储模块的时钟输入端口sck及数据输入输出口sda相连；无线通信模块的地址端和数据端连接微处理器对应数量的通用输入输出接口（gpio），由无线通信模块与云服务器进行远程通信。

所述的指纹传感器由设在壳体左侧的左指纹传感器和设在壳体右侧的右指纹传感器组成；左指纹传感器采集用户的左手指纹，右指纹传感器采集用户的右手指纹数据。

所述的微处理器，是装置的控制中心。

所述的图像处理模块，提取用户指纹的特征数据，发送给微处理器。

所述的触控式显示器，具有触屏输入功能，每次启动时会随机生成包含数字和字母的动态键盘，与指纹传感器相配合，完成用户密码的组合输入工作。此外，还可以显示用户密码的输入状态，用户每输入组合密码的一位，触控式显示器会增加显示一个*符号，表明本位输入有效，用户可进行下一位密码的输入。

所述的蜂鸣器，用于辅助提示功能。用户每输入一位密码，在触控式显示器增加显示一个*符号的同时，蜂鸣器也会鸣叫一声，告知用户本位输入有效；当判定提交的密码错误时，蜂鸣器连续鸣叫三声以告警。

所述的存储模块，用于本地存储，下次进行密码验证时无须联系云服务器，直接读取本地数据，提高装置的响应速度。

所述的无线通信模块，用于装置终端与云服务器的通信。

所述的云服务器，用于系统的更新升级及用户密码数据的远程备份。

利用所述的基于指纹识别的混合加强式密码验证输入装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，装置启动后，触控式显示器随机生成动态矩阵键盘，所述动态矩阵键盘包括0-9、26个小写字母，用户通过a/a键切换至对应的大写字母，确认键用于密码输入完毕后的提交，重置键可清除错误密码并按照随机排序重新生成动态矩阵键盘；

步骤二，用户通过指纹传感器和触控式显示器按位输入混合式密码；每输入一位，触控式显示器增加显示一个*符号，蜂鸣器鸣叫一声，告知用户本位输入有效，用户可以继续输入其它位；

若输入错误，则通过重置键清除已输入密码，使用新生成的动态矩阵按键重新输入密码；

所述的指纹传感器由设在壳体左侧的左指纹传感器和设在壳体右侧的右指纹传感器组成；左指纹传感器采集用户的左手指纹，右指纹传感器采集用户的右手指纹数据；

步骤三，用户输入完成后，通过确认键进行提交。

步骤四，微处理器读取存储模块中的数据，对指纹传感器采集到的左手指纹数据、右手指纹数据和触控式显示器采集到的数字/字母组成的混合密码进行验证；

所述的混合密码包括：左右指纹、右手指纹、数字/字母构成，可以是以上三种类型的任意组合排序。

本发明的有益效果：

1)、安全性强。相比于传统的单一指纹识系统，本装置的密码验证采用双手指纹和数字/字母相结合的方式。实现指纹密码的二次加密，提升密码输入装置的安全性。

2)、随机度高。本装置的动态矩阵键盘每次重置或登录成功后会自动更新，随机排序生成新的按键矩阵。有效解决了一些不法分子通过记录手指的移动方位的变化，推算密码组合的漏洞。

3)、应用面广。可满足智能解锁、身份验证、银行转账等多种场合对密码安全的需求。

4)、多重保护。本装置的混合加强式密码具有多重防套取功能，可使不法分子套取的用户指纹、按键方位失效，其不明悉该用户的密码混合规则，仍无法通过本装置的混合式密码验证。

附图说明

图1为本发明的硬件原理框图；

图2（a）为本发明的结构示意图；

图2（b）为本发明触控式显示器的密码输入流程图；

图3为本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

一种基于指纹识别的混合加强式密码验证输入装置及其方法，参见附图1，本发明的硬件示意图。

装置硬件包括微处理器1、指纹传感器2、图像处理模块3、触控式显示器4、蜂鸣器5、电源模块6、存储模块7、无线通信模块8、云服务器9和壳体10。所述的微处理器1，是密码验证输入装置的控制中心。所述的指纹传感器2，安装有两个，分别为左指纹传感器11和右指纹传感器12，分别用于感知用户的左右手指纹数据。所述的图像处理模块3，提取用户指纹的特征数据，发送给微处理器1。所述的触控式显示器4，具有触屏输入功能，每次启动时会随机生成包含数字和字母的动态键盘，与指纹传感器2相配合，完成用户密码的组合输入工作。此外，还可以显示用户密码的输入状态，用户每输入组合密码的一位，触控式显示器4会增加显示一个“*”符号，表明本位输入有效，用户可进行下一位密码的输入。所述的蜂鸣器5，用于辅助提示功能。用户每输入一位密码，在触控式显示器4增加显示一个“*”符号的同时，蜂鸣器也会鸣叫一声，告知用户本位输入有效。当判定提交的密码错误时，蜂鸣器5会连续鸣叫三声以告警。所述的电源模块6，为整个密码验证输入装置供电。所述的存储模块7，用于本地存储，下次进行密码验证时无须联系云服务器，直接读取本地数据，提高装置的响应速度。所述的无线通信模块8，用于装置终端与云服务器9的通信。所述的云服务器9，用于系统的更新升级及用户密码数据的远程备份。

一种基于指纹识别的混合加强式密码验证输入装置及其方法，参见附图2，本发明的结构示意图。

壳体10作为各硬件的载体，起到支撑和固定作用，指纹传感器2和触控式显示器4位于壳体10上表面，供用户输入密码。装置启动后，所述触控式显示器4上方呈现八位混合密码显示框，已输入位均以“*”表示，告知用户已输入密码的位数，同时也能保障密码安全。所述触控式显示器4下方随机生成动态矩阵键盘，包含数字和英文字母。进一步地，用户可在所述触控式显示器4最下方的“a/a”进行大小写字母转换。“确认”用于密码输入完成后的提交验证，“重置”可在输入错误时使用，清除错误密码并重新生成动态矩阵。当用户“确认”后，微处理器1立即读取存储模块7中的用户数据，进行密码正确性验证。若用户所输入的组合密码正确时，验证成功，可执行相应后续操作。若密码验证错误，则蜂鸣器5会连续鸣叫三声以告警。

优选地，以银行交易为例，在进行重要转账时，需要柜台主管开通权限，通常由主管输入密码进行验证。而一些不法分子通过“指纹膜”伺机套取管理员的指纹，或是记忆手指移动方位的变化推算传统的数字/英文密码组合。而本发明混合加强式密码验证输入装置，通过左右手指纹与数字/字母自由设定组合的方式，辅之动态变化的输入键盘，构建高强度混合式密码，使“套取指纹”、“偷窥按键方位”的非法作案手段无机可乘。

如柜台管理员的混合密码为“b、右手指纹、3、a、左手指纹、9、左手指纹、5”，则在验证时，操作如下：

1)通过触控式显示器4的动态键盘输入小写字母“b”；

2)通过右指纹传感器12输入右手指纹；

3)通过触控式显示器4的动态键盘输入数字“3”；

4)通过“a/a”按键切换至大写字母状态，输入“a”；

5)通过左指纹传感器11输入左手指纹；

6)通过触控式显示器4的动态键盘输入数字“9”；

7)通过左指纹传感器11输入左手指纹；

8)通过触控式显示器4的动态键盘输入数字“5”；

9)若输入错误，则通过“重置”按键清除已输入密码，使用新生成的动态矩阵按键重新输入密码。最后通过“确认”按键进行密码验证。

此外，本所述的动态键盘不止局限于左右手指纹、数字/大小写字母，还可增加一些特殊符号，形成更为复杂的动态密码矩阵，进一步提升密码安全强度。

一种基于指纹识别的混合加强式密码验证输入装置及其方法，参见附图3，本发明的工作流程图。

100、装置开始工作；

101、装置初始化自检；

102、生成动态键盘矩阵，包含数字和字母等，每次产生的矩阵各元素排列方式皆随机；

103、用户通过指纹传感器2和触控式显示器4按位输入混合式密码，包括左右指纹、右手指纹及数字/字母；每输入一位，触控式显示器4增加显示一个“*”符号，蜂鸣器鸣叫一声，告知用户本位输入有效；用户可以继续输入其它位；用户输入完成后，通过“确认”按键进行密码验证；

104、用户是否误输入，若发现错误则使用“重置”按键，进入105。若输入正确则进入107；

105、通过触控式显示器4上的“重置”按键可以进行重置；

106、清除已输入的错误密码，随后返回102，重新生成随即动态键盘矩阵；

107、用户输入完毕后进入108，反之返回103继续输入剩余位的密码；

108、微处理器1读取存储模块7数据；

109、微处理器1对用户输入的密码进行数据验证；

110、若密码错误则进入111，验证通过则进入112；

111、蜂鸣器连续鸣叫三声告警，接着进入105重置操作；

112、混合密码验证成功；

113、执行登录操作，根据装置实际安装场合不同，可以是智能解锁、权限开通、进入个人储蓄账户等；

114、本次任务结束。