[发明专利]一种基于手写签名的身份认证方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及利用人的生物特征即手写签名进行身份认证的模式识别领域，尤其是一种基于手写签名的身份认证方法及系统。

背景技术

在身份认证领域中，大多数领域采用固定口令身份认证方式，即用户名/口令的认证方式。用户名/口令的认证方式的主要原理为将用户输入的用户名/口令等信息与数据库进行比对，若比对成功，则通过身份认证，否则，未通过身份认证。例如，计算机用户的身份认证，网络用户的身份认证，银行卡用户的身份认证，企业员工进入办公区的身份认证等。

用户名/口令身份认证方式大多需要用户记忆认证口令，用户倾向于使用短口令，会造成系统安全性偏低，容易被攻击，当用户使用长口令时，容易遗忘；当用户长期使用同一口令，保存周期偏长，被破解的可能性与日剧增，但经常改变口令，又容易混淆。一旦用户遗忘认证口令，则无法进行认证。而且非法用户一旦获得合法用户的认证口令，便可以合法方式通过验证，安全性较差。基于用户名/口令的身份认证方式的口令很容易遗忘、泄露和被别人非法攻击。这种方式越来越不能满足现有的网络对安全性的要求，从而迫切需要安全性更高的身份认证方案，因此基于手写签名的身份认证方案应运而生。

发明内容

针对现有技术即基于用户名/口令的登陆所带来的易于遗忘和易被攻击的问题，本发明提出了一种基于手写签名的身份认证方法及系统，基于在线手写签名验证的身份认证方案，提高了网络的安全性。本发明提出的基于手写签名的身份认证方式特别适用于触摸屏上的用户登陆，可以很好地取代电脑、手机和USB Key等产品上的基于用户名/口令的身份认证方案。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种基于在线手写签名验证的身份认证方法，该方法步骤如下：首先在线输入手写签名信息于电脑或手机的触摸屏，并对签名信息进行预处理，包括签名波形的缩放、旋转、平移以及滤波运算；接着提取签名特征，并在待测签名和样本签名的签名特征之间找到一条优化的时间校准匹配路径，最后计算待测签名和样本签名的距离，若计算出的距离小于阈值，则该签名为真实签名；否则该签名为伪签名。

更进一步的，具体步骤如下：

（1）、利用触摸屏提取出坐标值和压力值，再利用坐标值求出速度、加速度、角度和角速度特征，提取签名时的笔顺信息，将每一时刻提取的以上特征组成特征矢量，这样每个签名都对应一个特征序列，某一时刻待测签名的特征序列用f={f₁,f₂,f₃,…，f_M}表示；某一时刻样本签名的特征序列用μ={μ₁,μ₂,μ₃,…，μ_M}表示；

（2）、在待测签名和样本签名的签名特征之间找到一条优化的时间校准匹配路径，通过这条匹配路径计算出待测签名和样本签名间的最短距离；具体实现过程为：在匹配之前将两个签名信号进行对齐，即将待测签名信号相对于样本签名信号在时间轴上进行不均匀的扭曲和弯曲，使待测签名特征点和样本签名特征点对齐，并在两者之间不断地进行使两个矢量距离最小的匹配路径计算；假设分别从待测签名和样本签名中采集若干个特征点，最优匹配路径是将待测签名的特征点与样本签名的特征点建立映射关系；假设待测签名的第m个特征点与样本签名的第n个特征点为映射关系，通过计算第m个特征点对应的特征序列f={f₁,f₂,f₃,…，f_M}和第n个特征点对应的特征序列μ={μ₁,μ₂,μ₃,…，μ_M}间的距离，得到两签名在某一点的距离；

（3）、根据提取出的待测签名的特征矢量和样本数据库中的特征矢量，计算待测签名和样本签名的距离；根据上一步的时间校准匹配路径得到待测签名和样本签名特征点间的映射关系，根据映射关系先计算任意两映射点间的距离，然后将这些距离迭加起来就得到了两签名间的距离，其中任意两映射点间的距离度量公式为：