生物特征模板保护

对当前国内外生物特征模板保护技术发展的现状进行综述和探索,对该方向的研究内容进行详细的梳理和分类.首先阐述传统生物特征识别系统存在的本质缺陷和易于遭受到的攻击的形式,进而从理论上引出了生物特征模板保护的必要性及其难点所在.然后以模板保护算法的具体操作方式为分类标准,详细阐述了当前在这个领域出现的比较有代表性的算法,诸如Biohashing和模糊保险箱(Fuzzy Vault)等.通过实验验证了Biohashing算法的优势和缺陷,并且在FVC2002 DB2数据库上对提出的改进Fuzzy Vault算法进     

一种改进的BioHashing指纹模板保护方法*

针对用户令牌泄露导致BioHashing识别性能严重退化的问题,给出了一种改进的BioHashing指纹模板保护方法,在量化过程中采用非线性的方法产生固定长度的二值序列,离散过程采用非线性的处理方法,有效提高了算法的安全性。理论分析和仿真结果表明,改进方法产生的二值序列能有效保护指纹模板的敏感数据,提高系统的识别性能。     

改进的BioHashing指纹模板保护算法

BioHashing是可撤销生物认证中广泛应用的身份认证方案,针对用户令牌泄露导致BioHashing识别性能严重退化的问题,提出一种改进的BioHashing指纹模板保护算法。该算法在量化过程中采用滑动窗口产生固定长度的二值序列,并结合滑动窗口带来的更大的密钥空间,有效提高了指纹特征自身的区分能力和安全性。理论分析和实验结果表明,改进方法产生的二值序列能有效保护指纹模板的原始特征信息,提高系统的识别性能。     

基于细节点邻域信息的可撤销指纹模板生成算法

为了提高指纹模板算法的安全性等性能,设计了一种基于细节点邻域信息的可撤销指纹模板生成算法.首先对指纹图像进行预处理,提取指纹的细节点特征,然后采用改进的细节点描述子采样结构提取细节点邻域的纹线特征,最后结合用户PIN码生成指纹模板,同时结合贪婪算法设计了相应的指纹匹配算法.在指纹数据库FVC2002-DB1和DB2上的实验表明,该算法具有良好的认证性能,能较好地满足可撤销性、多样性和不可逆性,而且改进的采样结构在没有降低系统识别性能的情况下,进一步拓展了细节点描述子的采样结构方式.     

基于细节点投影的可撤销指纹模板生成算法

为了改善指纹模板保护算法的可撤销性、不可逆性等性能,设计了一种基于细节点投影的可撤销指纹模板生成算法.首先对指纹图像进行预处理,提取指纹的细节点特征,并筛选出采样半径范围内的有效细节点,然后对细节点进行直线投影,将投影后的向量映射到二维网格,生成固定长度的一维比特串,再结合用户PIN码生成可撤销指纹模板.在指纹数据库FVC2002-DB1和DB2上的实验结果表明,该算法不仅提高了指纹模板认证的稳定性,而且在可撤销性、不可逆性和安全性等方面均具有较好性能.     

基于比特串异或和置乱变换的指纹模板保护算法

针对现有指纹模板保护算法存在的准确性较低、安全性能较差的问题, 提出一种基于比特串异或和置乱变换的指纹模板保护算法. 该算法在已有二维映射算法的基础上, 对得到的比特串进行异或和随机索引置乱变换, 有效地将线性和非线性变换相结合, 扩展了密钥空间, 增强了指纹模板的安全性. 理论分析和仿真结果表明, 对于密钥泄露场景, 该算法在数据库FVC2002 DB1和DB2中的等错误率(Equal error rate, EER)分别为0.08 %和0.75 %, 与现有算法相比, 具有较好的准确性和安全性.     

基于多模板特征点融合的指纹识别

低质量指纹图像通常会产生较多的伪特征点，或者当待识指纹图像与模板图像之间存在较大平移和旋转时，识别算法的性能会受到很大的影响。利用多匹配算法的融合技术可以提高系统的识别率，但是这种数据融合的方法既增大了计算量，同时又难以充分利用原始指纹图像的信息。针对上述问题，提出了一种评估特征点置信度的方法，并在匹配算法中根据特征点置信度来修正匹配分数；然后运用特征层数据融合技术，将一个指纹的多个模板的特征点融合成一个特征点的本征模板，再与待识指纹图像的特征点进行匹配。实验结果表明，该方法在不明显增加存储空间和在线计算量的同时，可以达到很好的识别性能。     

基于Bloom过滤和分块的组合指纹模板保护算法

针对现有的组合指纹模板保护方法存在的认证性较差,导致检索错误率较高的问题,提出了一种基于组合指纹的Bloom过滤和分块的模板保护算法。该算法通过对原有的组合指纹模板进行MCC编码,再分块应用Bloom过滤器进行过滤,形成新的指纹模板。有效地提高了指纹模板的认证性,降低了指纹检索恢复时的错误率,提高了匹配的准确率。通过实验仿真与结果对比表明,该算法在保证了指纹模板私密性的同时,可以有效地提高指纹进行组合构成模板时所下降的认证性,使其在指纹匹配过程中的匹配时错误率降低,提高了指纹匹配的准确性。     

基于指纹细节点的可撤销比特串模板生成算法

为了提高指纹模板算法的安全性能,设计了一种基于细节点的可撤销比特串指纹模板生成算法。首先对指纹图像进行预处理,提取指纹的细节点特征,然后对细节点特征进行量化和映射生成比特串模板,最后结合用户PIN码生成可撤销指纹模板。在指纹数据库FVC2002-DB1和DB2上的实验表明,该算法具有更好的安全性和认证性能,满足可撤销性、多样性和不可逆性。     

基于比特流的虹膜特征数据的隐藏算法

对生物特征数据的攻击是生物特征识别自身安全的主要威胁。为了提高虹膜特征数据的安全性,根据现有主要的虹膜识别方法中特征模板的数据特性和基于汉明距的比对方法,提出一种基于比特流的将虹膜特征模板数据嵌入人脸图像的数据隐藏算法。实验结果表明,该算法具有较强的隐蔽性,隐藏算法本身误码率为零,计算效率高,不会影响虹膜识别技术本身的性能,能够有效保护特征模板数据,增强虹膜识别系统自身的安全性。     

基于自适应投影的指纹模板生成算法

针对现有指纹模板生成算法存在的准确性较低、安全性较差的问题,提出一种基于自适应投影的指纹模板生成算法。该算法将有效细节点对之间的距离垂直投影到自适应圆上,并对投影后的向量进行量化得到比特串。此外,为增强数据的安全性及隐私性,采用异或和随机索引置乱变换对比特串进行处理,最终生成指纹模板。在数据库FVC2002 DB1和DB2中的实验结果表明,该算法相较于对比算法,具有较高的准确性和安全性。     

基于TrustZone的移动云环境指纹认证终端APP的设计和实现

针对指纹等生物特征在云环境下存在泄露的安全隐患，以及已有的生物特征认证方案安全性或便利性不足的问题，设计并实现了基于正交分解和TrustZone的可信指纹认证终端APP。利用TrustZone的硬件隔离机制，在可信执行环境中完成指纹特征提取、指纹模板生成等敏感操作，与普通执行环境中的应用隔离，从而抵挡恶意程序的攻击，保证认证过程的安全性。基于正交分解算法生成的指纹模板在保证可匹配性的同时融合了随机噪声，可以在一定程度上抵挡针对特征模板的攻击，使得指纹模板可以在云环境下存储和传输，解除用户与设备的绑定，提升了生物认证的便利性。实验和理论分析表明，指纹模板的相关性和随机性比原始特征和随机映射算法更高，有更强的安全性；另外时间和存储开销、识别的准确性的实验结果表明，所设计APP兼顾便利性和安全性，满足移动云环境下安全认证的需求。     

基于TrustZone的移动云环境指纹认证终端APP的设计和实现

针对指纹等生物特征在云环境下存在泄露的安全隐患,以及已有的生物特征认证方案安全性或便利性不足的问题,设计并实现了基于正交分解和TrustZone的可信指纹认证终端APP。利用TrustZone的硬件隔离机制,在可信执行环境中完成指纹特征提取、指纹模板生成等敏感操作,与普通执行环境中的应用隔离,从而抵挡恶意程序的攻击,保证认证过程的安全性。基于正交分解算法生成的指纹模板在保证可匹配性的同时融合了随机噪声,可以在一定程度上抵挡针对特征模板的攻击,使得指纹模板可以在云环境下存储和传输,解除用户与设备的绑定,提升了生物认证的便利性。实验和理论分析表明,指纹模板的相关性和随机性比原始特征和随机映射算法更高,有更强的安全性;另外时间和存储开销、识别的准确性的实验结果表明,所设计APP兼顾便利性和安全性,满足移动云环境下安全认证的需求。     

Fingerprint Verification Using Spectral Minutiae Representations

Most fingerprint recognition systems are based on the use of a minutiae set, which is an unordered collection of minutiae locations and orientations suffering from various deformations such as translation, rotation, and scaling. The spectral minutiae representation introduced in this paper is a novel method to represent a minutiae set as a fixed-length feature vector, which is invariant to translation, and in which rotation and scaling become translations, so that they can be easily compensated for. These characteristics enable the combination of fingerprint recognition systems with template protection schemes that require a fixed-length feature vector. This paper introduces the concept of algorithms for two representation methods: the location-based spectral minutiae representation and the orientation-based spectral minutiae representation. Both algorithms are evaluated using two correlation-based spectral minutiae matching algorithms. We present the performance of our algorithms on three fingerprint databases. We also show how the performance can be improved by using a fusion scheme and singular points.      

一种改进的图像模板细化算法

针对现有图像模板细化算法中存在的诸如迭代次数较多、细化速度较慢、图像某些部位细化不完全等问题，提出了一组改进的细化模板。针对指纹图像应用新算法进行的细化实验结果表明，采用改进的细化模板，新算法在保证对图像完全细化的同时，能显著减少细化所需的迭代次数，从而加快了细化处理速度。