一种基于手掌侧表面信息的在线笔迹认证方法及系统的制作方法

专利名称：一种基于手掌侧表面信息的在线笔迹认证方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及在线笔迹认证，特别是一种基于手掌侧表面信息的在线笔迹认证方法及系统。
背景技术：
随着电子商务的飞速发展，网络环境下的用户身份认证问题变得日益突出。手写笔迹因其具备的种种特性天然地适合于网络环境下的应用。但是，由于真实笔迹之间固有的差异以及潜在高相似性摹仿笔迹的威胁使得目前在线笔迹认证方式无法完全满足应用系统的安全需求。因此，人们想到将手写笔迹与其它生理特征进行融合，来提高系认证统的整体安全性。在中国专利公开号为CN1794266A，名称为“生物特征融合的身份识别和认证方法”专利中，公开了将手写笔迹与人脸、虹膜等生理特征相融合的方法。然而，在网络环境下使用上述的融合方法存在的一个安全漏洞，即相互独立的特征采集过程。攻击者在分别收集到用户的特征后，将其依次呈现给认证系统，在这种情况下，认证系统整体安全性为各个子系统的最大者。所谓独立的特征采集过程是指因为生理特征属于身体的不同部分或行为特征蕰涵在不同的过程中，一种特征的采集不以其它特征的采集为前提。显然，采集过程相互独立的多特征融合无法真正解决在线认证的安全问题。

发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足而提出一种基于手掌侧表面信息的在线笔迹认证方法，该方法同时采集手写过程产生的手写笔迹信息以及持笔手与书写平面相接触产生的手掌侧表面动态信息、静态信息，通过对所述同时采集的手写笔迹、手掌侧表面动态信息和/或静态信息等三种特征认证结果的融合，避免现有技术采用相互独立的特征采集进行认证带来的安全问题，从而提高了认证系统的整体安全性。实现本发明目的采用的技术方案是:一种基于手掌侧表面信息的在线笔迹认证方法，包括:第一步骤:提取注册用户的手写特征信息，并进行用户注册；第二步骤:提取待测试用户的手写特征信息，并进行认证，如与注册用户手写特征信息相符则通过认证，否则拒绝通过认证；所述手写特征信息为同时采集的包含在一次书写过程中的手写笔迹信息，以及该书写过程中执笔手与书写平面接触的手掌侧表面的动态信息或静态信息；或者是同时采集的包含在一次书写过程中的手写笔迹信息，以及该书写过程中执笔手与书写平面接触的手掌侧表面的动态信息和静态信息。所述手写笔迹信息包括笔尖位置信息、笔尖施加于书写平面的三维压力信息、笔杆相对于书写平面的夹角和倾角信息；所述静态信息包括执笔手与书写平面接触的手掌侧表面纹路图像信息；所述动态信息包 括手掌侧表面施加在书写平面的压力分布信息、手掌侧表面与书写平面接触的轮廓图像信息、手掌侧表面与书写平面接触的面积信息、笔尖到侧手掌接触面重心的距离、笔尖与侧手掌接触面的方位角。
在上述技术方案中，所述第一步骤的具体过程包括:
将所述手写特征信息中的笔迹信息、动态信息以及静态信息分别训练得到三个认证器；
为用户分配一个唯一的用户标识号；
将用户的用户标识号与三个认证器的参数对应地存入数据库。
在上述技术方案中，所述第二步骤的具体过程包括:
待测试用户提交其声称的用户标识号和测试手写特征信息；
对所述测试手写特征信息进行特征分离，将分离后的三种特征信息分别输入到与测试用户声称的用户标识号对应的三个认证器，通过对三个认证器输出的结果融合，综合判断是否通过认证。
进一步地，将与书写平面接触的手掌侧表面静态信息训练得到认证器，具体步骤如下:
在自然状态下，书写人将持笔手以正常的握笔状态放置在具有同时获取笔尖运动信息以及手掌侧掌面动、静态信息设备提供的稳定书写平面上，然后通过前仰和后倾的方式，使手掌侧表面尽可能多地与书写平面相接触，在持笔手前仰和后倾的过程中，采集设备获取到等时采样的手掌侧表面与书写平面相接触的多帧局部侧掌纹图像信息，最后将所述多帧局部侧掌纹图像采用图像拼接技术拼接出整体手掌侧表面纹路图像，对所述整体手掌侧表面纹路图像滤波后存入数据库用于静态信息认证器的训练；
其中，前仰和后倾的角度以下情况为界:既正常书写时与书写平面相接触的局部手掌侧表面应被包含在所述整体手掌侧表面纹路图像中；
以所述整体手掌侧表面纹路图像作为模板，训练得到所述手写特征信息中与书写平面接触的手掌侧表面静态信息的认证器。
训练得到所述手写特征信息中与书写平面接触的手掌侧表面静态信息的认证器。
在上述技术方案中，同时采集的所述手写特征信息包括但不局限于:
用户提供N个手写笔迹序列形成的集合R ={R1;R2，...R1...，RN}，其中第i个手写笔迹序列Ri = (dn, di2,...(Iij..., diNi},第j个采样时刻获取的信息为(Iij= Cxij, Yij, PXij,pyiJ7 PZij, Eilj, Zij, Pij, Pij)`, I 彡 i 彡 N, I 彡 j 彡 Ni, Ni 表示 Ri 的采样点个数；式中，x，y 表示笔尖在书写平面上的绝对位置信息；px，py, pz表示笔尖施加在书写平面上的三维压力；a表示笔杆相对于书写平面的夹角；z表示笔杆相对于书写平面的转动角；P表示与书写平面相接触的手掌侧掌面的二维掌纹图像；P表示接触面施加在书写平面上的压力分布的二维图像信息，所述P包括接触面所在书写平面的位置及方位信息。
其中，从集合R中分离出手写笔迹信息时间序列集合Rb1、与书写平面接触的手掌侧表面静态信息时间序列集合rB2、以及手掌侧表面动态信息时间序列集合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 为集合 Rbi 中第i个手写笔迹序列，C为集合Rbi中第i个手写笔迹序列中第j个采样时刻采集的手写笔迹信息，所述手写笔迹信息包括笔尖位置信息、笔尖施加于书写平面的三维压力信息、笔杆相对于书写平面的夹角和倾角信息；所述
权利要求
1.一种基于手掌侧表面信息的在线笔迹认证方法，其特征在于，包括: 第一步骤:提取注册用户的手写特征信息，并进行用户注册； 第二步骤:提取待测试用户的手写特征信息，并进行认证，如与注册用户手写特征信息相符则通过认证，否则拒绝通过认证； 所述手写特征信息为同时采集的包含在一次书写过程中的手写笔迹信息，以及该书写过程中执笔手与书写平面接触的手掌侧表面的动态信息或静态信息；或者是同时采集的包含在一次书写过程中的手写笔迹信息，以及该书写过程中执笔手与书写平面接触的手掌侧表面的动态信息和静态信息。
所述手写笔迹信息包括笔尖位置信息、笔尖施加于书写平面的三维压力信息、笔杆相对于书写平面的夹角和倾角信息； 所述静态信息包括执笔手与书写平面接触的手掌侧表面纹路图像信息； 所述动态信息包括手掌侧表面施加在书写平面的压力分布信息、手掌侧表面与书写平面接触的轮廓图像信息、手掌侧表面与书写平面接触的面积信息、笔尖到侧手掌接触面重心的距离、笔尖与侧手掌接触面的方位角。
2.根据权利要求1所述基于手掌侧表面信息的在线笔迹认证方法和系统，其特征在于，所述第一步骤的具体过程包括: 将所述手写特征信息中的笔迹信息、动态信息以及静态信息分别训练得到三个认证器； 为用户分配一个唯一的用户标识号； 将用户的用户标识号与三个认证器的参数对应地存入数据库。
3.根据权利要求1所述基于手掌侧表面信息的在线笔迹认证方法和系统，其特征在于，所述第二步骤的具体过程包括: 待测试用户提交其声称的用户标识号和测试手写特征信息； 对所述测试手写特征信息进行特征分离，将分离后的三种特征信息分别输入到与测试用户声称的用户标识号对应的三个认证器，通过对三个认证器输出的结果融合，综合判断是否通过认证。
4.根据权利要求2所述基于手掌侧表面信息的在线笔迹认证方法和系统，其特征在于，将与书写平面接触的手掌侧表面静态信息训练得到认证器，具体步骤如下: 在自然状态下，书写人将持笔手以正常的握笔状态放置在具有同时获取笔尖运动信息以及手掌侧掌面动、静态信息设备提供的稳定书写平面上，然后通过前仰和后倾的方式，使手掌侧表面尽可能多地与书写平面相接触，在持笔手前仰和后倾的过程中，采集设备获取到等时采样的手掌侧表面与书写平面相接触的多帧局部侧掌纹图像信息，最后将所述多帧局部侧掌纹图像采用图像拼接技术拼接出整体手掌侧表面纹路图像，对所述整体手掌侧表面纹路图像滤波后存入数据库用于静态信息认证器的训练； 其中，前仰和后倾的角度以下情况为界:既正常书写时与书写平面相接触的局部手掌侧表面应被包含在所述整体手掌侧表面纹路图像中； 以所述整体手掌侧表面纹路图像作为模板，训练得到所述手写特征信息中与书写平面接触的手掌侧表面静态信息的认证器。
5.根据权利要求f4任一项所述基于手掌侧表面信息的在线笔迹认证方法和系统，其特征在于，同时采集的所述手写特征信息包括: 用户提供N个手写笔迹序列形成的集合R = {R1; R2,...R1...，RN}，其中第i个手写笔迹序列 Ri = {dn,di2,...(Iij..，diNi},第 j 个采样时刻获取的信息为(Iij= CxijjYijjPxijjPyij,PZij, Eilj, Zij, Pij, Pij), I彡i彡N, I彡j彡Ni, Ni表示Ri的采样点个数；式中，x，y表示笔尖在书写平面上的绝对位置信息；px，py, pz表示笔尖施加在书写平面上的三维压力；&表示笔杆相对于书写平面的夹角表示笔杆相对于书写平面的转动角；P表示与书写平面相接触的手掌侧掌面的二维掌纹图像；p表示接触面施加在书写平面上的压力分布的二维图像信息，所述P包括接触面所在书写平面的位置及方位信息。
6.根据权利要求5所述基于手掌侧表面信息的在线笔迹认证方法和系统，其特征在于: 从集合R中分离出手写笔迹信息时间序列集合Rb1、与书写平面接触的手掌侧表面静态信息时间序列集合Rp、以及手掌侧表面动态信息时间序列集合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 为集合 Rbi 中第 i 个手写笔迹序列g为集合Rbi中第i个手写笔迹序列中第j个采样时刻采集的手写笔迹信息，所述手写笔迹信息包括笔尖位置信息、笔尖施加于书写平面的三维压力信息、笔杆相对于书写平面的夹角和倾角信息； 所述 K’ Rb2--Rb2-* R ) Rb2 =(4-点’…4 …’ O，拉2=巧)，I ≤ i ≤ N，Ni,其中R^2为集合Rb2中第i个与书写平面接触的手掌侧表面静态信息时间序列，所述静态信息包括手掌侧表面纹路图像信息；所述 Rb3 = (R1b3, R4,h.R43..., Rb3), R-B3 =(4-点，…1^...，1^'), -Bi =I ≤i ≤n, I ≤ j ≤SNi,其中H、为集合R%中第i个与书写平面接触的手掌侧表面动态信息时间序列；其中 Sij=A(Pij), Aij=If2 (Sij), Wij^f3 (Sij, XiJ, Yij), Vij=If4 (Sij, XiJ, Yij),所述Sij=A (Pij)表示通过对压力分布图进行二值化得到接触面的形状及轮廓图像Su;Aij=If2(Sij)表示依接触面形状图像计算接触面的面积(Sij, Xij, Yij)表示计算笔尖到接触面重心的距离WijZfJSij, Xij, Yij)表示计算笔尖与接触面的方位角。
7.一种基于手掌侧表面信息的在线笔迹认证系统，其特征在于，包括: 注册模块，用于对注册用户手写特征信息和整体手掌侧表面纹路图像的注册； 认证模块，用于对待测试用户提交的手写特征信息进行认证，如与注册手写特征信息相符则通过认证，否则拒绝通过认证； 所述手写特征信息为同时采集的包含在一次书写过程中的手写笔迹信息，以及该书写过程中执笔手与书写平面接触的手掌侧表面的动态信息或静态信息；或者是同时采集的包含在一次书写过程中的 手写笔迹信息，以及该书写过程中执笔手与书写平面接触的手掌侧表面的动态信息和静态信息。
8.根据权利要求7所述基于手掌侧表面信息的在线笔迹认证系统，其特征在于，还包括:信号采集模块，用于同时采集包含在一次书写过程中的书写笔迹信息，以及该书写过程中执笔手与书写平面接触的手掌侧表面动态信息、静态信息。
9.根据权利要求8所述基于手掌侧表面信息的在线笔迹认证系统，其特征在于，还包括: 显示模块，用于显示所·述信号采集模块采集的信息。
全文摘要
本发明公开了一种基于手掌侧表面信息的在线笔迹认证方法及系统，该方法包括，注册用户的手写特征信息，对测试用户提交的测试特征信息进行认证，如与注册用户手写特征信息相符则通过认证，否则拒绝通过认证；所述手写特征信息为同时采集的包含在一次书写过程中的手写笔迹信息，以及该书写过程中执笔手与书写平面接触的手掌侧表面的动态信息和静态信息。相对于现有技术采集相互独立的特征以完成认证，本发明同时获取书写过程中的手写特征信息，通过对所述手写笔迹和手掌侧表面动、静态信息进行多特征融合，避免了现有技术采用相互独立的特征采集进行认证带来的安全问题，提高了认证系统的整体安全性。
文档编号G06K9/68GK103235957SQ201310137069
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月18日 优先权日2013年4月18日
发明者邹杰, 曾蓓蓓, 谭传奇 申请人:武汉汉德瑞庭科技有限公司