[发明专利]掌纹密钥系统

说明书

(一)技术领域

本发明涉及数据信息处理技术领域，具体涉及一种掌纹密钥系统。

(二)背景技术

在科学技术飞速发展的今天，信息安全已成为全球信息化进程中最具挑战性的课题。如何保证数据的安全性是信息安全中最重要的问题之一。数据加密技术是保障数据安全性的基本手段，传统的数据加密技术是基于密钥实现的，其安全性完全依赖于密钥的安全性，而密钥的安全性和其易记性之间有着不可调和的矛盾：容易记忆的密钥(一般是具有一定意义的词句或者较短字符串)容易被猜测或暴力破解，其安全性能较差；而安全性高的密钥(一般是较长的没有明显意义的随机数据)，却很难记忆，很多用户将其纪录或者存储下来以备用，这样就容易被非法窃取，也会带来安全性问题。同时，传统的密钥技术不能防范非法的密钥共享。这些问题产生的根本原因是由于解密密钥和用户之间缺乏必然的联系，系统无法区分密钥使用者的身份，即不能判断是授权用户还是恶意攻击者。为了解决这个问题，我们必须在解密密钥和用户之间建立对应关系。生物识别技术是利用人类固有的人体生物特征(如指纹等)对其身份进行鉴别的技术，将其与传统密钥技术相结合就形成了生物密钥技术。具体说来，生物密钥技术是指利用人体生物特征生成密钥来对数据进行加解密的技术。由于人的生物特征具备“人人拥有、人各不同”的特点，并且不会被偷、被丢、被忘、被共享，同时还具有足够的信息量使之很难被破译，因此生物密钥技术可以有效地解决传统密码学中的安全性问题。

目前对生物密钥技术的研究大多还处于理论分析阶段，其中研究最多的是基于指纹的密钥技术。而用指纹来生成密钥具有很多不足之处：过干、过湿或较脏的指纹特征不易被准确地提取出来；指纹的采集多采用接触按压的方式，容易在设备上留下痕迹而被窃取；另外，多年来指纹一直被用作辨识罪犯的工具，会使部分用户产生抵触情绪等等。而其他的生物特征在数据加解密方面，也具有各自的缺陷：人脸由于容易在用户不知情的情况下被非法获取，因而不适合用于数据加密；手形、签名和声音等生物特征对用户的可区分能力不强，使得基于这些生物特征的密钥系统的安全性不高；虹膜的可区分能力很强，但虹膜采集系统的用户接受度不高。掌纹特征是近年来生物识别领域中新兴的研究热点，具备很多适合于数据加解密的特点：掌纹含有大量的信息，对于不同的用户具有很强的区分能力，因而能保障加密数据的安全性；高质量掌纹图像的采集必须在用户配合的情况下才能进行，所以很难被非法窃取；掌纹的采集过程是非接触式的，采集过程中不会留下任何印迹，保证了掌纹信息的秘密性；同时掌纹采集系统使用非常方便，容易被用户所接受。所以利用掌纹特征生成密钥来对数据进行加解密的技术(称为掌纹密钥技术)可以有效克服其他生物密钥技术的缺陷。

掌纹密钥技术既可以保护数据的安全性(直接对数据进行加密)，也可保护传统密码系统中密钥的安全性(对密钥进行加密)；掌纹密钥技术还可用于掌纹模板保护、构造掌纹数字签名方案等，因而具有广阔的应用前景。到目前为止，学术界还没有研究掌纹加解密的文献。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种利用从掌纹中提取的二进制差分码对数据进行加解密，利用纠错技术来消除由同一手掌的不同图像生成的差分码间的差别，可以有效地加解密，并且很难被攻破的掌纹加密系统。

本发明的目的是这样实现的：

1)采集掌纹图像，通过图像预处理操作来调整和归一化掌纹图像；

2)加密阶段，首先对掌纹图像进行特征提取，生成32×32＝1024位的差分码，然后利用Hash技术将1024位的差分码转化为固定长度的掌纹密钥，同时利用纠错算法生成该差分码的纠错码，最后通过加密算法，用掌纹密钥来对信息进行加密；

3)解密阶段，从输入的掌纹图像中生成1024位的差分码，利用加密阶段生成的纠错码对其进行纠错，然后利用Hash技术来生成掌纹密钥，最后用相应的解密算法来解密信息。

本发明还有这样一些技术特征：

1、所述的特征提取过程中差分码的提取步骤包括：

假设I为一幅掌纹图像，首先用参数为σ的2D Gaussian滤波器G_σ对图像进行滤波：

I_f＝I*G_σ

其中，“*”是卷积运算，然后计算滤波后的图像I_f在水平方向的差分：

D＝I_f*b

b＝[-1，1]

最后，利用D中每个像素的符号来对掌纹进行编码：