CN101383704A

CN101383704A - 基于指纹识别技术的密码模块

Info

Publication number: CN101383704A
Application number: CNA2008100957239A
Authority: CN
Inventors: 苏子林
Original assignee: Ludong University
Current assignee: Ludong University
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2008-04-23
Publication date: 2009-03-11

Abstract

本发明涉及一种基于指纹识别技术的密码模块，属于生物特征识别技术应用与电子技术领域。本发明的密码模块包括微处理器1、控制电路2、数据存储芯片3、通信接口4、通信接口5和电源模块6。所述通信接口4与指纹传感器连接，获取指纹图像数据。所述通信接口5与外部设备连接。通信接口4和通信接口5，分别支持USB、SPI和UART等多种接口。本发明的密码模块使得用户输入指纹，自动生成并填入应用程序的密码；可用于生成和自动填入多个应用程序的密码，也可以生成、查询和保存用户个人的多个其他密码；可以由多个用户应用，互相没有任何影响；可以直接用于采用账号和密码验证身份的应用程序，也可用于采用指纹特征数据验证身份的应用程序。

Description

基于指纹识别技术的密码模块

一、技术领域

本发明涉及一种基于指纹识别技术的密码模块，属于生物特征识别技术应用与电子技术领域。

二、背景技术

现代社会，每个人都要用到各种账号和密码，比如电子邮箱、特殊文档、QQ、网络游戏及多种其他软件等等。密码的安全性和易记性之间又是一对矛盾。为了容易记忆，设置的密码往往具有某种意义或规律，比较短，但是安全性差；反之，为了提高密码的安全性，设置的密码要求没有任何意义，比较长，又经常更新，但是难以记忆。于是出现了各种密码管理工具，辅助密码生成、密码填写、文件加密解密以及密码的删除、更新等管理功能。但是这种密码管理工具仍然需要通过账号和密码登录进入，摆脱不了常规密码的不足，即安全性和易记性矛盾，使用不便。

为了克服常规密码的不足，增加安全性，出现了各种方法和技术，如：密码保护卡方法、数字证书技术以及属于生物特征识别技术的指纹、虹膜和面部识别等。密码保护卡与应用程序是一一对应的，难以通用，数字证书存在丢失的可能，而生物特征识别技术则没有这些问题。生物特征识别中的指纹识别给用户带来了很大便利，发展较成熟，已经出现了多种实用的产品。指纹识别技术推广的障碍一方面在于需要采集装置，增加投资，另外重要的是存在大量的遗留系统采用账号和密码验证身份方式。

目前，数字信号处理(DSP)微处理器的计算能力比较强劲，能给算法提供较好的资源支持，但是通用性差，控制功能弱，不能用于多种便携式设备上。随着ARM技术的发展，ARM微处理器控制能力很强，通用性很好。很多公司采用ARM微处理器替代DSP微处理器。

本发明的密码模块，首先集成了密码和指纹识别身份验证的优点，通过指纹识别生成密码，然后把这一功能集成到一个模块中，使之具备嵌入式特点，可以应用到电脑主机、键盘、鼠标、手机等各种用户级的系统和单元中。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种基于指纹识别技术的密码模块，可以根据采集的指纹数据，计算生成密码，输出到电脑、手机等用户级的系统，自动填入基本输入输出系统(BIOS)、操作系统登录界面以及其他软件，并提供密码方案的注册、删除、排序等管理功能。所述密码方案是指根据指纹的特征数据生成密码的方案，包括密码设置参数和密码生成算法参数。所述密码设置参数是表示密码长度、包含字符(数字、字母和其他ASCII码字符)和是否允许密码相同的三个参数。所述密码生成算法参数是指根据指纹特征数据生成密码时算法的设置参数。采用本发明的密码模块，使得用户不必记忆密码、能保证密码的安全性，而且可由多个用户应用。本发明的密码模块可用于多个采用账号和密码验证身份的应用程序，也可用于采用指纹识别方式登录的应用程序。

本发明的密码模块，包括微处理器1、控制电路2、数据存储芯片3、通信接口4、通信接口5和电源模块6，如图1所示。所述微处理器1主要用来接收从通信接口5获得的指纹图像数据，提取指纹特征数据，生成密码，并通过通信接口5送到外部设备，也可以直接把指纹特征数据或指纹特征匹配结果通过通信接口5送到外部设备。所述控制电路2用于控制微处理器1分别通过通信接口4和通信接口5与外部的通信。所述数据存储芯片3用于扩充微处理器的存储空间。所述通信接口4与指纹传感器连接，获取指纹图像数据。所述通信接口5与外部设备连接，接收外部设备的指令和数据，提供密码、指纹特征数据或指纹特征匹配结果。所述外部设备可以是其他微处理器、手机、个人数字助理(PDA)、个人电脑或其他计算机。所述电源模块6对直流电源进行过滤，并将电压转变为需要的直流电压，为各个元器件提供电源。

本发明的密码模块具备的功能有指纹识别和密码生成参数设置、指纹图像数据采集和处理、指纹特征识别、指纹特征模板注册和管理、指纹特征匹配、应用程序标识码和用户标识码生成、应用程序名称管理、密码生成和管理、密码和指纹特征模板数据加密以及用户密码序号生成等功能。所述指纹识别参数设置用于设置指纹图像采集的参数，如对比度、亮度、锐度和标准差阈值等参数。所述密码生成参数设置用于设置密码方案和用户密码序号生成算法的参数。所述指纹图像数据采集和处理是指通过通信接口4与指纹传感器的连接，获得指纹图像数据，并进行滤波、背景分离、二值化和平滑锐化等处理。所述指纹特征识别是指从处理的指纹图像数据中获得标识指纹的特征数据，包括纹形、三角点、特征点及其方向、分类、脊线和位置等。所述指纹特征模板注册和管理是指保存标识用户身份的指纹特征数据，并进行排序、删除和更新等。所述指纹特征匹配是指把获取的指纹特征数据与指纹特征模板进行匹配，以确定用户身份，返回一个布尔值。所述用户标识码用于标识用户身份，与指纹特征模板是一一对应的。所述应用程序标识码用于标识应用程序，与应用程序名称是一一对应的。所述应用程序名称管理包括应用程序名称的注册和修改功能，应用程序名称一般采用应用程序的进程名称或网址表示。所述密码生成和管理是指根据密码方案从指纹特征模板计算出此用户的用于某应用程序的密码，并可进行重生成、查询和存储，密码方案修改则密码自动重新生成。所述密码和指纹特征模板数据加密是指先用对称加密算法加密，再存储他们。所述用户密码序号生成是指控制程序根据用户最近使用密码的频率生成并更新其密码的顺序编号，用户密码序号用于确定用户选择和管理密码时的密码显示(以字符“*”显示)顺序。

应用本发明的密码模块，在外部设备的控制程序中增加参数设置、密码管理和指纹特征模板管理功能。所述参数设置是指设置指纹识别参数和密码生成参数。所述密码管理包括密码生成、选择、填写、重新生成、查询和方案修改。所述指纹特征模板管理包括注册、排序、删除、更新和存储状态查询。

密码验证流程如图2所示。(1)用户通过指纹传感器录入指纹，验证指纹图像的面积和清晰程度，如果不合格，则提示用户重新输入或修改指纹传感器的参数设置，直到录入的图像合格。(2)进行图像的处理和特征数据的提取，并与已经注册的指纹特征模板进行匹配；如果不匹配，则提示注册新的指纹特征模板，若用户选择不注册则退出；若用户选择注册，则注册为新的指纹特征模板，并自动生成用户标识码。(3)通过操作系统的进程信息或网络浏览器的网址获取当前应用程序的名称，如果不能得到，则提示用户从已注册的应用程序中选择一个，也可以录入一个新应用程序。(4)如果应用程序不存在，则注册应用程序(自动生成应用程序标识码)，并根据指纹特征模板和设置的密码方案生成密码；如果应用程序已经存在，则读取其密码。(5)将获得的密码，输出并填入应用程序。(6)记录当前应用程序的密码使用序号，如果符合条件则修正应用程序的用户密码序号。

本发明的有益效果是：使得用户不必记忆密码，又能保证密码的安全有效；可用于生成和自动填入多个应用程序的密码，也可以生成、查询和保存用户个人的多个其他密码，如存折、银行卡、电话卡和密码箱等密码；可以由多个用户应用，互相没有任何影响。本发明利用了指纹识别技术，但不用改变已有采用账号和密码验证身份的应用程序，提高了安全性和使用的便利性，当然也可以用于直接采用指纹特征数据验证身份的应用程序。

四、附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为密码验证流程图。

五、具体实施方式

以下结合附图和具体的实施方案对本发明的技术方案进行详细地说明。

图1为本发明的总体结构示意图，包括微处理器1、控制电路2、数据存储芯片3、通信接口4、通信接口5和电源模块6。所述微处理器1选择DSP微处理器或者ARM微处理器。所述控制电路2用于控制微处理器1与外部的通信，根据通信接口4和通信接口5进行设计。数据存储芯片3用于扩充微处理器1的存储容量，可以是SDRAM、FLASH芯片、其他数据存储芯片，或者他们的组合，其容量根据选择的微处理器1、指纹特征数据量、指纹特征模板数量和密码数量来确定，一般为1MB～4MB。所述通信接口4和通信接口5，都可以是微处理器1总线接口、通用串行总线(USB)接口、串行外设接口(SPI)、通用异步收发(UART)接口或者他们的组合。电源模块6采用公知的DC-DC电源模块实现。

所述密码生成是指根据密码方案从指纹特征模板计算出此用户的用于某应用程序的密码，其算法可以有多种。一种算法是根据密码的要求，提取一定数量的特征点属性，根据确定的映射关系得到密码。所述特征点是指纹纹路的断点、分叉点和转折点等，所述特征点属性是指特征点的方向、曲率和位置(纵横坐标)。所述映射关系是指特征点属性与密码中某一字符ASCII编码的一一对应关系，例如要求密码为16位，密码字符可以是任意的ASCII编码，可以取指纹水平中线最近处均匀分布的16个特征点，其曲率的最低字节对应密码字符的ASCII编码。另一种算法是在散列算法的基础上限制其输出结果符合密码的某些要求。例如要求密码为16位，每一位都互相不重复，可以是10个数字或大小写的英文字母。较简单的一种算法，其流程是：(1)将指纹特征模板的指纹特征数据分为字节数相同的16组。(2)对每组的各个字节采用加权取余法，求得余数。所述加权取余法是指对各个字节求加权和，除以模数，取其余数；其中模数取62，权值系列可以是全选1、算术级数、几何级数或质数序列等。(3)测试每个余数是否相同，如果有相同者，对后者再利用加权取余法运算，直到没有相同的余数为止。(4)对各个余数，依次根据某种对应关系求得对应的ASCII编码，从而得到符合要求的密码。所述对应关系可以是：0～9分别对应数字0～9的ASCII编码，10～35分别对应小写字母a～z的ASCII编码；36～61分别对应大写字母A～Z的ASCII编码。

所述修正用户密码序号，其算法在控制程序中实现，主要原理是在控制程序记录当前应用程序的密码使用序号的基础上，根据记录数据统计近期应用程序的密码使用频率来修正用户密码序号。

密码和指纹特征模板数据加密都采用公知的对称加密算法和技术。

Claims

1、基于指纹识别技术的密码模块，其特征在于

用户输入指纹，自动生成并填入应用程序的密码，从而不必记忆密码、又能保证密码安全有效。

可用于生成和自动填入多个应用程序的密码，也可以生成、查询和保存用户个人的多个其他密码，如存折、银行卡、电话卡和密码箱等密码。

可以由多个用户应用，互相没有任何影响。

可以直接用于采用账号和密码验证身份的应用程序，也可用于采用指纹特征数据验证身份的应用程序。

2、按照权利要求1所述基于指纹识别技术的密码模块，其特征在于包括微处理器1、控制电路2、数据存储芯片3、通信接口4、通信接口5和电源模块6。所述通信接口4连接指纹传感器，所述通信接口5连接外部设备。所述外部设备可以是其他微处理器、手机、个人数字助理(PDA)、个人电脑或其他计算机。

3、按照权利要求2所述微处理器1，其特征在于采用公知的DSP微处理器或ARM微处理器。

4、按照权利要求2所述数据存储芯片3，其特征在于可以是SDRAM、FLASH、其他数据存储芯片，或者他们的组合。其容量根据选择的微处理器1、指纹特征数据量、指纹特征模板数量和密码数量来确定。

5、按照权利要求2所述通信接口4和通信接口5，其特征在于可以是微处理器1的总线接口、通用串行总线(USB)接口、串行外设接口(SPI)、通用异步收发(UART)接口或者他们的组合。所述通信接口4连接的指纹传感器可以是各种类型的，如可以是光学式、硅片式(热敏式、电容式或电感式)或超声波式，可以是单触型或划擦型。

6、按照权利要求1所述基于指纹识别技术的密码模块，其特征在于存储指纹特征模板、用户标识码、应用程序标识码、应用程序名称、指纹特征识别和密码生成算法程序、用户密码序号、设置数据以及密码数据等信息。

7、按照权利要求6所述密码生成算法，其特征在于根据密码方案，从指纹特征模板计算出用户的用于某应用程序的密码，有多种。其中一种算法是在散列算法的基础上限制输出结果符合密码的要求。

8、按照权利要求1所述基于指纹识别技术的密码模块，其特征在于其通信接口5连接的外部设备中增加控制程序。所述控制程序提供密码模块的参数设置、密码管理和指纹特征模板管理功能。所述参数设置是指设置指纹识别参数和密码生成参数。所述密码管理包括密码生成、选择、填写、重新生成、查询和方案修改。所述指纹特征模板管理包括注册、排序、删除、更新和存储状态查询。