伪虹膜模板的产生方法和设备以及身份认证方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明总体说来设及虹膜识别技术，更具体地讲，设及一种伪虹膜模板的产生方 法和设备，W及基于该伪虹膜模板的身份认证方法和设备。
【背景技术】
[0002] 随着社会经济和科学技术的发展，生物特征识别技术越来越多地走进人们的生活 中，在机场安检、办公考勤、家居口禁、银行服务等各个方面都有应用，具有广泛的应用前景 和巨大经济效益，成为重要技术方向。生物特征识别技术中虹膜识别技术利用人的虹膜特 征作为身份识别依据，具有准确性高的优点，应用潜力非常巨大，已在煤炭、银行、监狱等场 所成功应用。
[0003] 随着电子信息技术的发展，虹膜识别技术W后在生活中应用的场合将更加广泛， 例如入住酒店时采集虹膜信息，住店期间顾客利用自身虹膜就可W打开房口而无需房卡， 又例如顾客购买图书馆或体育馆的年票并采集虹膜信息，顾客通过扫描自身虹膜就可W进 入图书馆或体育馆而不需要刷卡，又例如在婴儿出生后医院采集父母的虹膜信息，父母进 入婴儿房需要进行虹膜身份认证，又例如在大型会议登记时采集参会人员的虹膜信息，在 会议期间参会人员通过自身虹膜进出各种会场并领取各种资料、餐券等。
[0004] 虹膜识别技术深入应用到生活中的各场所，在带来许多便利的同时也带了隐患： 各场所都采集人们的虹膜特征并与个人身份信息绑定记录下来，而运些场所的系统安全性 能一般不高，虹膜特征很容易被盗取或复制，造成个人隐私泄露，更严重的是不法分子可能 利用盗取的虹膜特征伪造虹膜，然后冒充真实虹膜来欺骗重要场所(例如，家居口禁、保险 柜、银行取款机、边防安检)的虹膜识别系统的识别，W达到不法目的。
【发明内容】
[0005] 本发明的示例性实施例在于提供一种伪虹膜模板的产生方法和设备W及基于该 伪虹膜模板的身份认证方法和设备，W避免盗取或复制个人虹膜特征来伪造虹膜W达到不 法目的的隐患。
[0006] 根据本发明示例性实施例的一方面，提供一种不可逆伪虹膜模板的产生方法，所 述方法包括：（A)采集用户的虹膜图像，并对采集的虹膜图像进行预处理，W得到虹膜比对 区域；（B)从所述虹膜比对区域中选取预定个数子区域的图像；（C)利用不可逆算法对所述 预定个数子区域的图像分别进行加密；（D)将虹膜比对区域中所述预定个数子区域的图像 由加密后的图像来代替，W生成伪虹膜图像；化)从所述伪虹膜图像中提取伪虹膜特征码来 生成伪虹膜模板。
[0007] 可选地，在步骤(A)中，对采集的虹膜图像进行预处理的步骤可包括:对采集的虹 膜图像按顺序执行W下处理:虹膜定位处理、虹膜图像噪声处理、虹膜有效区域划分处理和 虹膜图像的归一化处理。
[000引可选地，所述方法在步骤化)之后可还包括：（F)将生成的伪虹膜模板提供给身份 认证终端，w供身份认证终端基于所述伪虹膜模板进行身份识别认证。
[0009] 可选地，步骤(A)可还包括:对采集的用户的虹膜图像进行存储，其中，所述方法在 步骤化)之后可还包括：（1)将存储的用户的虹膜图像进行删除。
[0010] 可选地，在步骤(C)中，利用不可逆算法对所述预定个数子区域的图像中的任一图 像进行加密的步骤可包括：（C1)将表示所述任一图像的PXQ的第一矩阵转换为PQX1的第 一列向量，其中，P和Q分别为第一矩阵的列数和行数，PQ为P与Q的乘积，表示第一列向量的 列数；（C2)生成PQXPQ的随机矩阵，并根据生成的随机矩阵和第一列向量得到PQX1的第二 列向量，其中，所述随机矩阵中的元素服从均值为1/PQ的随机分布；（C3)生成PQX1的随机 向量，并根据生成的随机向量和第二列向量得到PQX 1的第Ξ列向量，其中，所述随机向量 中的元素服从均值为0的随机分布；（C4)将PQ X 1的第Ξ列向量转换为P X Q的第二矩阵，其 中，所述PXQ的第二矩阵表示加密后的所述任一图像。
[OCm]可选地，在步骤似）中，可利用下面的公式来得到PQX1的第二列向量，
[0012] X2 = A · Xi
[OOU]其中，X劝PQXl的第二列向量，A为PQXPQ的随机矩阵，X功PQXl的第一列向量。
[0014] 可选地，在步骤(C3)中，可利用下面的公式来得到PQX1的第立列向量，
[0015] Χ3 =拉+Z
[0016] 其中，Χ3为PQX1的第立列向量，Ζ为PQX1的随机向量，Χ2为PQX1的第二列向量。
[0017] 根据本发明示例性实施例的另一方面，提供一种不可逆伪虹膜模板的产生设备， 所述设备包括:虹膜图像采集单元，采集用户的虹膜图像；图像预处理单元，对采集的虹膜 图像进行预处理，W得到虹膜比对区域;图像选取单元，从所述虹膜比对区域中选取预定个 数子区域的图像;加密单元，利用不可逆算法对所述预定个数子区域的图像分别进行加密； 图像替换单元，将虹膜比对区域中所述预定个数子区域的图像由加密后的图像来代替，W 生成伪虹膜图像;模板生成单元，从所述伪虹膜图像中提取伪虹膜特征码来生成伪虹膜模 板。
[0018] 可选地，图像预处理单元可对采集的虹膜图像按顺序执行W下处理:虹膜定位处 理、虹膜图像噪声处理、虹膜有效区域划分处理和虹膜图像的归一化处理。
[0019] 可选地，所述设备可还包括:通信单元，将生成的伪虹膜模板提供给身份认证终 端，W供身份认证终端基于所述伪虹膜模板进行身份识别认证。
[0020] 可选地，所述设备可还包括:存储单元，对采集的用户的虹膜图像进行存储；图像 删除单元，在模板生成单元生成伪虹膜模板之后，将存储单元中存储的用户的虹膜图像进 行删除。
[0021 ]可选地，加密单元可包括:第一矩阵转换单元，将表示所述任一图像的Ρ X Q的第一 矩阵转换为PQX 1的第一列向量，其中，Ρ和Q分别为第一矩阵的列数和行数，PQ为Ρ与Q的乘 积，表示第一列向量的列数;第一向量生成单元，生成PQXPQ的随机矩阵，并根据生成的随 机矩阵和第一列向量得到PQX1的第二列向量，其中，所述随机矩阵中的元素服从均值为1/ PQ的随机分布;第二向量生成单兀，生成PQ X 1的随机向量，并根据生成的随机向量和第二 列向量得到PQX1的第Ξ列向量，其中，所述随机向量中的元素服从均值为0的随机分布;第 二矩阵转换单元，将PQX1的第立列向量转换为PXQ的第二矩阵，其中，所述PXQ的第二矩 阵表示加密后的所述任一图像。
[0022] 可选地，第一向量生成单元可利用下面的公式来得到PQXl的第二列向量，
[0023] X2 = A · Xi
[0024] 其中，X劝PQ X 1的第二列向量，A为PQ X PQ的随机矩阵，X功PQ X 1的第一列向量。
[0025] 可选地，第二向量生成单元可利用下面的公式来得到PQX1的第Ξ列向量，
[0026] X3 =拉+Z
[0027] 其中，X3为PQX1的第立列向量，Z为PQX1的随机向量，X2为PQX1的第二列向量。
[0028] 根据本发明示例性实施例的再一方面，提供一种基于上述产生的伪虹膜模板来进 行虹膜识别的身份认证方法，所述身份认证方法包括：（a)采集用户的虹膜图像，并对采集 的虹膜图像进行预处理，W得到虹膜比对区域；（b)从所述虹膜比对区域提取虹膜特征码， 并计算提取的虹膜特征码与存储的伪虹膜模板的伪虹膜特征码的匹配度；（C)将计算得到 的匹配度与匹配阔值进行比较；（d)如果匹配度小于匹配阔值，则对所述用户的身份认证失 败；（e)如果匹配度不小于匹配阔值，则对所述用户的身份认证通过。
[0029] 可选地，所述匹配阔值可通过W下步骤被获得:根据保险因子、伪虹膜模板中非加 密虹膜图像占整个伪虹膜图像的比例和初始匹配度来得到所述匹配阔值。
[0030] 可选地，匹配阔值可通过W下公式被获得，
[0031 ] K = t · C · ko
[0032] 其中，Κ为匹配阔值，t为保险因子，c为伪虹膜模板中非加密虹膜图像占整个伪虹 膜图像的比例，ko为初始匹配度。
[0033] 可选地，步骤(a)可还包括:对采集的用户的虹膜图像进行存储，其中，所述身份认 证方法可还包括:在对用户完成身份认证之后，将存储的用户的虹膜图像进行删除。
[0034] 根据本发明示例性实施例的再一方面，提供一种基于上述产生的伪虹膜模板来进 行虹膜识别的身份认证设备，所述身份认证设备包括:虹膜采集仪和认证终端，虹膜采集仪 包括虹膜图像采集单元、图像预处理单元、虹膜特征码提取单元和第一通信单元，认证终端 包括第二通信单元、数据库、计算器、比较器和控制器，其中，虹膜图像采集单元采集用户的 虹膜图像，图像预处理单元对采集的虹膜图像进行预处理，W得到虹膜比对区域，虹膜特征 码提取单元从所述虹膜比对区域提取虹膜特征码，第一通信单元将虹膜特征码提取单元提 取的虹膜特征码发送给第二通信单元，第二通信单元将接收的虹膜特征码发送给数据库W 进行存储，计算器计算提取的虹膜特征码与存储的伪虹膜模板的伪虹膜特征码的匹配度， 比较器将计算得到的匹配度与匹配阔值进行比较，控制器在匹配度小于匹配阔值时控制对 所述用户的身份认证失败，在匹配度不小于匹配阔值时控制对所述用户的身份认证通过。
[0035] 可选地，所述匹配阔值可通过W下步骤被获得:根据保险因子、伪虹膜模板中非加 密虹膜图像占整个伪虹膜图像的比例和初始匹配度来得到所述匹配阔值。
[0036] 可选地，匹配阔值可通过W下公式被获得，
[0037] K = t · C · ko
[0038] 其中，Κ为匹配阔值，t为保险因子，c为伪虹膜模板中非加密虹膜图像占整个伪虹 膜图像的比例，ko为初始匹配度。
[0039] 可选地，所述身份认证设备可还包括:存储单元，对采集的用户的虹膜图像进行存 储;删除单元，在对用户完成身份认证之后，将存储单元存储的用户的虹膜图像进行删除。
[0040] 上述伪虹膜模板及其基于该伪虹膜模板的身份认证方法，仅存储用户的伪虹膜模 板，不保存用户的虹膜图像及虹膜特征码，可有效保护个人隐私，w提高虹膜识别的安全 性。
【附图说明】
[0041] 图1示出根据本发明示例性实施例的不可逆伪虹膜模