CN103093251A - 一种基于书写笔劲识别的身份验证系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种基于书写笔劲识别的身份验证系统，包括单片机、触摸屏控制模块、电阻触摸屏、上位机程序模块，单片机第一输出端通过触摸屏控制模块连接电阻触摸屏，单片机第二输出端连接到上位机程序模块；单片机和电阻触摸屏共同完成笔劲数据信息采集，再通过串口与计算机数据通信，由上位机程序模块进行笔劲信息数据库的建立，最终通过匹配比对算法完成用户的认证。本系统结合笔迹识别技术与书写劲道的认证，提高了身份认证的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种身份验证系统，尤其涉及一种基于书写笔劲识别的身份验证系统，属于单片机控制技术领域。
背景技术
在当今信息社会，个人隐私、商业机密和国家安全等越来越受到人们的重视，信息既需要能被方便的读取，又需要得到可靠地保护。然而，现今的一些身份认证方案很难尽善尽美，即使是被认为不可复制的虹膜和指纹识别，在犯罪分子获取当事人的眼球或手指等身体器官的极端情况下也会被冒充。由于成年人的书写习惯包括书写的字形、速度、力度和角度等，在较长一段时间内是固定不变的，长期以来都以签名的字形作为认证身份的依据。特别是汉字，由于其特征较为明显，经常被用来作为身份鉴定。但字形是直观的形态，比较容易被模仿，相比之下书写的劲道难以察觉，几乎是不可复制和模仿的。而电阻触摸屏由于其自身的构造，可以使用专用触摸屏控制芯片采集笔迹及笔劲信息。
发明内容
本发明为解决上述技术问题提供了一种基于书写笔劲识别的身份验证系统，本系统的硬件平台，采集了书写的压力信息，可以分析出不同的人书写的压力有明显的区别，实现身份识别。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：一种基于书写笔劲识别的身份验证系统，包括单片机、触摸屏控制模块、电阻触摸屏、上位机程序模块，单片机第一输出端通过触摸屏控制模块连接电阻触摸屏，单片机第二输出端连接到上位机程序模块；单片机和电阻触摸屏共同完成笔劲数据信息采集，再通过串口与计算机数据通信，由上位机程序模块进行笔劲信息数据库的建立，最终通过匹配比对算法完成用户的认证。
本发明的有益效果是：本系统的重点在于对以往单纯以书写的字形来识别身份的方式的改进，在相对成熟的笔迹识别技术基础上，辅以对书写笔劲的对比，可以更加精确地识别用户的身份，而且书写的笔劲在外观上是很难察觉的，故很难被模仿。系统中的书写笔劲的采集是直接基于触摸屏的，不用外加任何传感器和特殊的压力采集设备，简单易行，只需稍加改装。另外可以将笔劲转化为第三维度的信息，使用现在已经相当成熟的图像识别算法进行处理；本系统结合笔迹识别技术与书写劲道的认证，提高了身份认证的准确性。
附图说明
图1为系统结构原理图；
图2为压力测量原理图；
图3为AD7879典型接口电路；
图4为下位机程序流程图；
图5为上位机程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图对发明的技术方案实现方法进行说明：一种基于书写笔劲识别的身份验证系统，包括单片机、触摸屏控制模块、电阻触摸屏、上位机程序模块，单片机第一输出端通过触摸屏控制模块连接电阻触摸屏，单片机第二输出端连接到上位机程序模块；单片机和电阻触摸屏共同完成笔劲数据信息采集，再通过串口与计算机数据通信，由上位机程序模块进行笔劲信息数据库的建立，最终通过匹配比对算法完成用户的认证。
如图1所示，系统在整体上采用模块化设计，通过AD7879芯片、单片机和触摸屏共同完成笔劲数据信息采集，再通过串口完成与计算机的数据通信，将笔劲信息数据交与上位机；上位机利用LabVIEW构建出友好的用户界面，然后程序主体将所得的数据转换，经过加密存储后，按照一定的规律显示在屏幕上，同时，后台将完成提取特征值，与现有数据进行匹配，并将结果通过对话框的形式显示给用户。
通过分析电阻式触摸屏的结构可以知道，在按下触摸屏的时候，两层的金属膜之间肯定会有接触电阻，如图2所示，而触摸电阻值越大，则表示触摸压力越小，所以这里就可以得到一种测量触摸压力的方案。具体测量方法如下，将参考电压接在Y+和X-上，分别测量X+端的电压得出Z1和Y-端的电压得出Z2.则接触电阻的计算公式为：
RTOUCH＝RX×(Z2/Z1-1)×XPOS/2X (1)
公式中RTOUCH表示接触电阻，RX表示X方向的总电阻，其与实际触摸压力相关，XPOS为接触点处X方向电压采样值，N为采样深度。本项目中只关心压力的相对大小，所以无需知道RX的具体值，这保证了软件的可移植性。
如图3所示，AD7879芯片是专用的四线电阻触摸屏驱动芯片，支持1.6～3.6V的单电源供电，其主要的模块有电压切换和通道选择电路，内部2.5V参考电压，12位逐次逼近型模数转换器，数据预处理模块，串行数字接口和数字控制逻辑。AD7879芯片的电压切换和通道选择电路，可以方便的切换触摸屏上的参考电压接入端和ADC采样端，得到需要的X、Y及Z1、Z2的值。为了降低来自LCD噪声以及其他噪声源的影响，AD7879还内置预处理模块，预处理功能包括中值滤波器及均值滤波器。AD7879与单片机的接口为标准SPI串行接口或12C接口(与具体型号有关)。芯片还有一个中断使能端口，当触摸屏上有压力时，中断使能端立即产生一个中断信号到MCU，开始采集坐标。
AD7879芯片的外部接口电路相当简单，只需要简单的接入触摸屏和电源即可工作，再将AD7879的串行接口(SPI或12C)与MCU相连，可以获得位置坐标以及压力信息。
下位机为80C51的单片机，主要控制AD7879芯片采集触摸屏上的字形和压力信息，并把坐标和压力信息发送给上位机程序。如图4所示，下位机程序流程图，首先由单片机对AD7879的芯片初始化，然后等待外部中断触发，中断触发后开启中断定时器，并发送开始码告知上位机程序书写开始，之后进入循环等待定时器中断。进入定时器中断后立即读取触摸屏上的书写位置和压力，并发送给上位机程序，当触摸屏上无压力时认为书写完成，然后关闭定时器，发送结束符并退出外部中断。使用定时器中断保证了每两次采样的时间间隔是一样的。下位机为80C51的单片机，主要控制AD7879芯片采集触摸屏上的字形和压力信息，并把坐标和压力信息发送给上位机程序。如图4所示下位机程序流程图，首先由单片机对AD7879的芯片初始化，然后等待外部中断触发，中断触发后开启中断定时器，并发送开始码告知上位机程序书写开始，之后进入循环等待定时器中断。进入定时器中断后立即读取触摸屏上的书写位置和压力，并发送给上位机程序，当触摸屏上无压力时认为书写完成，然后关闭定时器，发送结束符并退出外部中断。使用定时器中断保证了每两次采样的时间间隔是一样的。
上位机程序是使用LabVIEW编写的程序。
LabVIEW是美国国家仪器公司推出的图形化的编程平台，引入了虚拟仪器的概念，以框图的形式编写代码，高度的模块化和智能化为软件设计提供了便利。为简化开发，本系统使用LabVIEW进行界面开发以及算法处理。
本系统实现身份认证功能主要包含两个环节，第一步是创建签名，即将允许进入系统的用户书写特征记录到系统中；第二步是验证签名，即验证输入的签名的用户是否有进入系统的权限，系统框图如图5所示。
系统首先进行初始化，用户选择“创建签名”，然后开始在触摸屏上书写签名。系统接收下位机传送的数据，先进行存储，收到的数据从起始码到结束码之间是有效的。因为AD7879内部为12位ADC，且每个采样点需要采集四次数据(X、Y、Z1、Z2)，所以每个采样点对应8Byte的信息。上位机程序可以顺次读出所有有效点，循环读取各个采样点，并逐点描绘在空白图片上，就可以得到书写的字形显示图片。为形象表现显示效果，设计中把压力特征映射成了像素点的颜色信息，深颜色表示压力大，浅颜色表示压力小。
创建签名之后可以进行验证签名，用户选择验证签名，并开始在触摸屏上书写，之后数据采集和处理的过程与创建签名的方法相同，得到图片B.然后，将输入的签名与初始创建的签名进行对比，对比的过程如下。
(1)消除误差点。实验发现，触摸屏采集到的数据中，有些采样点是由系统随机误差造成的，其在屏幕上显示为一些杂散的孤点，在验证之前需要消除这些误差点。
(2)对正，对齐字形。首先将书写的字迹比划对应起来，这主要是寻找书写笔迹中的特征点，包括提笔点、落笔点和转折点，并形成特征标记。
(3)分割字符。根据上一步所做的标记，以特征点为间隔，把字迹分为若干段，将之与创建的原始签名数据进行对比。如果段数不同，则验证失败，发送重新验证提示。否则，进行下一步对比。
(4)压力对比。求出每个特征点附近的平均压力之差。每个转折点处的曲率之和以及每段采样点序列的均方差，若这些结果均没有超过设定的阈值，则认证通过，否则认证失败。这些阈值都是通过实验中反复对比得到。这个阈值也可以根据用户需求设定。用户所需的安全等级越高，那么设定的阈值就越高。
Claims (1)
1.一种基于书写笔劲识别的身份验证系统，其特征在于，包括单片机、触摸屏控制模块、电阻触摸屏、上位机程序模块，单片机第一输出端通过触摸屏控制模块连接电阻触摸屏，单片机第二输出端连接到上位机程序模块；单片机和电阻触摸屏共同完成笔劲数据信息采集，再通过串口与计算机数据通信，由上位机程序模块进行笔劲信息数据库的建立，最终通过匹配比对算法完成用户的认证。
Priority Applications (1)
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| CN 201110338715 CN103093251A (zh) | 2011-11-01 | 2011-11-01 | 一种基于书写笔劲识别的身份验证系统 |
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Publications (1)
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| CN103093251A true CN103093251A (zh) | 2013-05-08 |
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ID=48205798
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108388782A (zh) * | 2017-02-03 | 2018-08-10 | 三星电子株式会社 | 用于认证生物计量数据的电子设备和系统 |
| CN110490578A (zh) * | 2018-05-14 | 2019-11-22 | 天津科技大学 | 基于LabVIEW和指纹识别的NFC安全支付系统 |
| CN114281204A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-04-05 | 深圳市广和通无线通信软件有限公司 | 电阻触摸屏触摸识别的方法、装置、设备及存储介质 |
| CN114332407A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-04-12 | 合肥源信智能仪器有限公司 | 一种利用三维设备辅助笔迹鉴定的方法 |
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2011
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108388782A (zh) * | 2017-02-03 | 2018-08-10 | 三星电子株式会社 | 用于认证生物计量数据的电子设备和系统 |
| CN108388782B (zh) * | 2017-02-03 | 2022-08-30 | 三星电子株式会社 | 用于认证生物计量数据的电子设备和系统 |
| CN110490578A (zh) * | 2018-05-14 | 2019-11-22 | 天津科技大学 | 基于LabVIEW和指纹识别的NFC安全支付系统 |
| CN114281204A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-04-05 | 深圳市广和通无线通信软件有限公司 | 电阻触摸屏触摸识别的方法、装置、设备及存储介质 |
| CN114332407A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-04-12 | 合肥源信智能仪器有限公司 | 一种利用三维设备辅助笔迹鉴定的方法 |
| WO2023103328A1 (zh) * | 2021-12-09 | 2023-06-15 | 深圳市广和通无线通信软件有限公司 | 电阻触摸屏触摸识别的方法、装置、设备及存储介质 |
| CN114281204B (zh) * | 2021-12-09 | 2023-11-03 | 深圳市广和通无线通信软件有限公司 | 电阻触摸屏触摸识别的方法、装置、设备及存储介质 |
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