[发明专利]一种保护指纹细节点模板数据库隐私的方法

说明书

本发明提供了一种保护指纹细节点模板数据库隐私的方法，注册时，用于注册的指纹图像首先进行预处理，然后进行细节点特征提取，得到原始指纹图像的指纹细节点模板；利用基于细节点模板的信息隐藏方法，将用户的隐私数据转换成二进制流并加密，在指纹细节点模板中嵌入加密后的隐私数据；最后将带有隐藏数据的指纹细节点模板存储在数据库中用于后续认证校验；认证时：需要查询的指纹图像首先经过预处理，然后提取指纹细节点特征得到查询指纹图像的指纹细节点模板；与数据库中存储的带有隐藏数据的指纹细节点模板进行匹配，若认证成功找到最佳匹配模板，并从中提取出用户隐私数据，否则认证失败。

技术领域

本发明属于生物信息安全领域，尤其涉及到一种保护指纹细节点模板数据库隐私的方法。

背景技术

随着互联网技术的快速发展，生物身份认证技术在当今社会的应用越来越广泛。这是由于基于标识物(如身份证等)或知识(如密码等)的传统认证方式存在着一定的局限性。前者存在着易丢失和容易复制的风险，后者存在着容易遗忘或者被盗取的弊端。生物特征根据其来源可以分为生理生物特征(如指纹、虹膜、人脸、DNA等)和行为生物特征(如签名、声纹、步态等)。这些生物特征一般具有唯一性、一生不变性，在身份认证时不用担心遗忘或者轻易的被人盗取。在各种各样的生物认证技术中，指纹认证技术是应用最广泛最流行的。

一般来讲，在生物认证系统中，生物特征需要被存储在数据库中用于后续的验证。然而存储在数据库中的生物模板存在着很大的被盗取或者篡改的风险。模板一旦被盗取是很难像密码那样重新被替换。于此同时，和生物模板相关联的个人隐私信息(比如生日、年龄、银行账号密码等)也会遭到泄露。因此，保护生物模板数据库的隐私至关重要。

保护生物模板隐私最常用的方式是使用加密。将生物数据加密成对未授权机构来说是无意义的形式，一定程度上是可以保护用户的隐私数据。只要解密秘钥是安全的那么加密模板就受到保护。但是加密不是保护生物模板的最好方式，这是因为加密模板的非平滑性不能处理类内的变动性。而生物模板的模糊性恰恰带来了很大的类内的变动性。任何生物模板的微小变动都将造成加密模板的重大变化。因此，在加密域是不可能直接进行生物匹配的。在每一次匹配之前加密模板的解密是必须的。由于加密将原始信息打乱成“毫无意义”的形式，因此该做法也非常容易引起攻击者的怀疑。

发明内容

针对加密方式的局限性，本发明的目的是提供一种保护指纹细节点模板数据库隐私的方法，采用了信息隐藏的方式来完成指纹模板数据库的隐私保护。生物信息隐藏就是将个人隐私数据嵌入到生物模板中，并且对载体造成的异常在视觉上是不可见的，因此不易引起攻击者的怀疑，进而可以有效保护模板中的隐私数据。带有隐藏数据的模板和原始模板是非常相似的，因此它可以直接在现有生物认证系统中进行匹配，而无需单独设计另外的认证系统。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种保护指纹细节点模板数据库隐私的方法，包括如下步骤：

1)进行指纹数据库隐私信息注册：用于注册的指纹图像首先进行预处理，然后进行细节点特征提取，得到原始指纹图像的指纹细节点模板；利用基于细节点模板的信息隐藏方法，将用户的隐私数据转换成二进制流并加密，在指纹细节点模板中嵌入加密后的隐私数据；最后将带有隐藏数据的指纹细节点模板存储在数据库中用于后续认证校验；

2)进行指纹数据库隐私信息认证：需要查询的指纹图像首先经过预处理，然后提取指纹细节点特征，得到查询指纹图像的指纹细节点模板；与数据库中存储的带有隐藏数据的指纹细节点模板进行匹配，若认证成功找到最佳匹配模板，并从中提取出用户隐私数据，否则认证失败。

所述基于细节点模板的信息隐藏方法，具体步骤如下：

(1)将隐私信息M转化成二进制流，利用用户身份借助秘钥产生器得到秘钥K，加密用户的隐私数据得到密文数据M′；

(2)提出最小失真的位替代方法将二进制细节点载体最后b位替换为秘密信息值；