[发明专利]一种触摸屏用户笔迹生物密钥生成方法

摘要

本发明提出了一种笔迹生物密钥生成方法。本发明将用户针对同一汉字的笔迹向量经变换向高维空间中投影，在高维空间中将笔迹向量稳定到可接受的波动范围内，再对稳定后的笔迹向量提取数字序列，从数字序列中编码生物密钥。整个方法在移动终端、认证服务器端均无需存储用户的笔迹信息，也无需在网络中传递用户的笔迹模板。用户通过采集自身的笔迹在本地生成（用户名、密钥）对，通过（用户名、密钥）对衍生的各种认证方法进行网络身份认证。只要笔迹生物密钥的密钥空间足够大，可保证高安全性。本发明提取的笔迹生物密钥序列长度可调，可大于256bit。

主权项

一种触摸屏用户笔迹生物密钥生成方法，其特征在于该方法包括以下步骤：笔迹生物密钥训练部分和笔迹生物密钥提取部分；所述的笔迹生物密钥训练部分具体步骤为：第一步，用户在触摸屏上书写汉字，同一汉字重复书写3次，用触摸屏数据采样函数记录用户书写轨迹，取得采样结果；第二步，将采样结果进行标准化处理；第三步，将标准化后结果依据用户书写时的笔划进行分段，形成若干段笔迹向量；记笔迹向量的段数为N；第四步，将每一段笔迹向量，构造Mi×2维的矩阵；i表示笔划分段后的段号，取值1～N；Mi表示段号对应的那一段笔迹向量所采集到的用户笔迹轨迹点个数；矩阵的每一行代表一个笔迹轨迹点；第五步，对每一段笔迹向量中的轨迹点进行间隔均匀化处理，处理完成后得到N个MRi×2维的矩阵，MRi为Mi个轨迹点经间隔均匀化处理后所取的轨迹点个数；第六步，将MRi×2维的矩阵转化为一维向量，将转化后的N个一维向量前后拼接为一个一维向量，记为LL，向量元素个数记为LR；对同一汉字3次书写的笔迹向量转化成的3个一维向量求均值，得1×LR维的一维矩阵EB；第七步，将矩阵EB扩展为2个矩阵，LR×LR维的随机误差方阵EX，LR×LR维的标准轨迹值方阵EY；第八步，求解EX的广义逆矩阵，记为IEX，将IEX左乘矩阵EY得到笔迹向量的高维空间投影矩阵PEX＝IEX×EY,在智能手机终端存储PEX；PEX不含用户笔迹模板信息，攻击者难以凭PEX恢复用户笔迹；所述的笔迹生物密钥提取部分具体步骤为：第一步，提示用户输入汉字；第二步，用触摸屏数据采样函数记录用户手写轨迹，取得采样结果；第三步，将采样结果进行标准化处理；第四步，将标准化后结果依据用户书写时的笔划进行分段，形成若干段笔迹向量；记笔迹向量的段数为N；第五步，将每一段笔迹向量，构造Mi×2维的矩阵；Mi表示段号对应的那一段笔迹向量所采集到的用户笔迹轨迹点个数；矩阵的每一行代表一个笔迹轨迹点；第六步，对每一段笔迹向量中的轨迹点进行间隔均匀化处理，处理完成后得到N个MRi×2维的矩阵；第七步，将MRi×2维的矩阵转化为一维向量，将转化后的N个一维向量前后拼接为一个一维向量，记为EC，向量元素个数记为LR；经间隔均匀化处理后的向量元素个数LR与笔迹生物密钥训练阶段得到的向量元素个数LR保持一致；如不一致，重新采样；第八步，EC为1×LR维矩阵，左乘PEX矩阵，得1×LR维向量ED；第九步，用棋盘法对向量ED中的数值进行进一步稳定处理，得向量EE；将向量EE中各元素的数值前后拼接，即生成笔迹生物密钥。