WO2015032305A1 - 一种基于字符的在线笔迹认证的模板扩充方法 - Google Patents

一种基于字符的在线笔迹认证的模板扩充方法 Download PDF

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WO2015032305A1
WO2015032305A1 PCT/CN2014/085740 CN2014085740W WO2015032305A1 WO 2015032305 A1 WO2015032305 A1 WO 2015032305A1 CN 2014085740 W CN2014085740 W CN 2014085740W WO 2015032305 A1 WO2015032305 A1 WO 2015032305A1
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handwriting
user
registered
standard
authentication
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PCT/CN2014/085740
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French (fr)
Inventor
邹杰
曾蓓蓓
Original Assignee
武汉汉德瑞庭科技有限公司
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F21/30—Authentication, i.e. establishing the identity or authorisation of security principals
    • G06F21/31—User authentication
    • G06F21/32—User authentication using biometric data, e.g. fingerprints, iris scans or voiceprints

Definitions

  • the invention belongs to the field of information security, in particular to a template expansion method based on character-based online handwriting authentication. Background technique
  • 2013103166682 discloses a two-layer online authentication system based on user identification and handwriting.
  • the security of the system depends on the second layer of handwriting authentication system, which is related to the number of registered handwriting groups submitted by the user during the registration phase and the reliability of the authenticator trained in the traditional method.
  • the worst case scenario means that the authentication based on the user ID is compromised and the user does not respond to the authentication system alarm.
  • a template expansion method for character-based online handwriting authentication which is characterized in that: in the online handwriting authentication phase of the authentication system, the authentication system simultaneously presents registered and unregistered standard characters to the user to be logged in at any time, to be logged in.
  • the user sequentially writes and submits test handwriting corresponding to the standard characters in the order in which the standard characters are presented within a specified time, and the authentication system compares the test handwriting corresponding to the registered standard characters submitted by the user with the corresponding registered handwriting in the database.
  • the user to be logged in passes the handwriting authentication; at the same time, the authentication system automatically completes the registration of the test handwriting corresponding to the unregistered standard character submitted by the user to be logged in according to the handwriting registration process.
  • the standard characters registered and unregistered in the standard characters are randomly selected, and the number of registered standard characters selected each time may be different, but at least greater than a certain threshold;
  • the presentation in any order means that the user to be logged in cannot be inferred that a standard character is registered or unregistered in the order presented by the standard characters;
  • the registered standard character means that the user has submitted a registered handwriting sample group corresponding to the standard character, and the handwriting authenticator and related information are trained based on the registered handwriting sample group, and the standard character and the registered handwriting sample corresponding to the standard character are obtained.
  • the unregistered standard character refers to a standard character in the standard character set customized by the authentication system that does not satisfy the definition of the registered standard character;
  • the standard characters are characters that have been widely used and have standard writing styles and expressions.
  • the widely used characters include Chinese characters, English words, etc.
  • the expressions of Chinese characters include Song, Song, etc.
  • the expressions of English words include Calibri. Wait.
  • the standard characters in the standard character set customized by the authentication system should contain at least a certain number of strokes.
  • the user to be logged in refers to a user who submits an authentication application and whose identity is not confirmed by the authentication system.
  • the beneficial effects of the present invention are: the number of registered handwriting groups can be increased without increasing the user handwriting registration operation flow, thereby improving authentication. System security. DRAWINGS
  • FIG. 3 is a flow chart of handwriting authentication and template expansion based on standard characters according to the present invention.
  • Figure 4 is a flow chart showing the update of the set A1 and the set A2 of the present invention. detailed description
  • set C denote the standard set of characters customized by the authentication system
  • set A denotes a set of registered standard characters
  • set A1 denotes a set of registered standard characters randomly selected by the authentication system from set A
  • set A2 denotes a set of slaves C subtracts the randomly selected unregistered standard character set in set A
  • set B represents the user registration pen
  • set W represents a collection of handwritten gestures by the user
  • set V represents a set of authenticators
  • JS is a collection of selected registered standard character serial numbers.
  • the authentication system of the present invention includes (Fig. 1):
  • the authentication system presents a handwriting registration interface for the user.
  • Handwriting registration 2000 the user writes and submits a registered handwriting group corresponding to the standard characters one by one by means of the handwriting input device according to the plurality of standard characters sequentially presented by the authentication system, and the authentication system randomly assigns one of each group of registered handwritings submitted
  • the handwriting sample is registered, and the two-dimensional static glyph information of the registered handwriting sample is extracted as the display handwriting of the group of registered handwritings.
  • the authenticator of the group of handwritings is trained by using the traditional handwriting registration method.
  • the authentication system initializes the first leak time of each group of registered handwriting groups to be empty, the initial values of the registered and unregistered standard character sets Al and A2 are all empty, and the updated standard character sequence number sets JS and JS update time are all empty.
  • the registered handwriting sample constitutes a collection of registered handwriting samples, and further, the contents of different registered handwriting groups submitted by the user are required to be different.
  • the handwriting sample refers to a handwriting written by the user.
  • the handwriting is composed of an ordered set of strokes.
  • the strokes refer to the basic constituent units of Chinese characters, such as horizontal, vertical, ⁇ , ⁇ , fold, point, and hook. , where the content is consistent, the strokes that constitute the handwriting and the order of the strokes appear in the same order, and the content is different, which means that the definition of the content is not consistent;
  • the standard characters are characters that have been widely used and have standard writing styles and expressions.
  • the widely used characters include but are not limited to Chinese characters, English words, etc.
  • the expressions of Chinese characters include but are not limited to Song, Song, etc.
  • the expression of English words includes but is not limited to Times New Roman, Calibri, etc.
  • the standard characters selected by the authentication system should contain at least a certain number of strokes.
  • Standard characters are used in the authentication phase to be presented to the user to be logged in as a writing reference.
  • the registered and unregistered standard characters in the sets A1 and A2 are presented to the user to be logged in any order.
  • the registered and unregistered standard characters are randomly selected, and the number of registered standard characters selected each time may be different, but at least greater than a certain number. Threshold.
  • the registration process of the traditional online handwriting authentication method includes data acquisition, preprocessing, feature extraction, classifier training, and data storage into the database. Specifically, on each group of registered handwritings, the feature extraction and feature selection algorithms are used to write on behalf of the user. An optimal feature subset consisting of features and features with high discriminative power, and a classifier is trained based on the optimal feature subset feature value data of each set of registered handwriting samples.
  • the user to be logged in refers to a user who submits an authentication application and whose identity is not confirmed by the authentication system.
  • the authentication system presents a display interface for authenticating the identity of the user to be logged in.
  • Handwriting authentication 4000 The standard character based handwriting authentication process includes: First, the authentication system presents the registered standard characters in the set A1 and the unregistered standard characters in the set A2 to the user in an arbitrary order. The user to be logged in writes and submits the corresponding test handwriting in the order in which the standard characters are presented, and determines whether the user to be logged in is a real user according to the authentication result of the test handwriting corresponding to the registered standard character by the corresponding authenticator.
  • the authentication system determines that the user to be logged in is a real user, and at the same time, the authentication system automatically completes the handwriting registration according to the handwriting registration process corresponding to the test handwriting corresponding to the unregistered standard characters. Otherwise, the authentication system determines that the user to be logged in is a forged user, and discards the test handwriting sample submitted by the user to be logged in. The handwriting certification process ends.
  • the presentation in any order means that the user to be logged in cannot be inferred that a standard character is registered or unregistered in the order presented by the standard characters.
  • the registered standard character refers to a standard character that is trained to obtain an authenticator based on a registered handwriting sample group corresponding to a standard character submitted by a user.
  • the unregistered standard character refers to a standard character in the standard character set customized by the authentication system that does not obtain an authenticator;
  • the handwriting registration of the present invention is performed before the handwriting authentication is performed.
  • the steps of the handwriting registration process (Fig. 2) of the present invention specifically include:
  • Step 2100 Start; specifically, it indicates that the handwriting registration operation process is started.
  • Step 2200 Initialization; specifically, set C represents a standard set of characters customized by the authentication system, set A represents a standard set of characters presented by the authentication system to the user during the user registration phase, and set B represents that the user is in the registration phase A set of a number of registered handwriting groups written and submitted, the set W represents a set of display handwritings containing two-dimensional glyph information extracted from the user's registered handwriting samples, and the set V represents training based on the registered handwriting group The set of authenticators, A, B, W, V initial values are empty, i represents the handwriting group serial number, the initial value is 1.
  • Step 2300 Select and present a standard character. Specifically, the authentication system randomly selects a standard character from the set C-A, and sets it to ai . The display device of the authentication system presents the character ai to the user identification number as U. Id user.
  • Step 2700 Whether the user requests termination; specifically, the user may terminate the registration process by using a system interface presented by the authentication system. If the user requests termination, go to step 2800, the authentication system checks the number of registered handwriting groups submitted by the user whose user identification number is U id ; otherwise, proceeds to step 2300 to continue the handwriting registration process.
  • N min denote the minimum value of the number of registered handwriting groups submitted by the user during the registration phase.
  • the specific value of N min needs to be pre-set according to the security of the authentication system and the convenience of the user.
  • the present invention is based on the standard character-based handwriting authentication and template expansion process (FIG. 3).
  • the specific steps include: Step 4100: Start a standard character-based handwriting authentication and template expansion process, and the user to be logged in submits the user identity indicating the user identity to the authentication system. Identification number U id .
  • Step 4200 Update the time-based set A1 and A2: the authentication system determines whether the unregistered standard character set A2 is empty, and if so, the authentication system performs an update operation on the set JS and the set A2; otherwise, the authentication The system determines whether the standard character sequence number set JS needs to be updated. Specifically, the authentication system reads the current time of the system and calculates the time interval t of the latest update of the standard character sequence number set JS, and sets ts min to represent the time interval threshold and the time interval threshold. The value of ts min is preset according to the security of the authentication system.
  • the performing the update operation of the set JS and the set A2 by the authentication system specifically includes: the authentication system randomly selects M1 registered standard character serial numbers from the set A to update the registered standard character sequence number set JS, and performs the update operation.
  • the system time is used as the update time of the set JS, and then, the M-M1 standard characters are randomly selected from the set CA to be saved to the unregistered standard character set A2;
  • M is the sum of the number of registered and unregistered standard characters presented by the authentication system to the user to be logged in
  • M1 is the number of registered standard characters that the authentication system presents to the user to be logged in.
  • the values of M and Ml depend on the number of unused signature groups of the user. Each time the handwriting is authenticated, the values of M and Ml may not be Same, but the following relationship must be met: M > Ml > Tl, M > ⁇ 2, ⁇ 2 > ⁇ 1 > 0, the threshold Tl should be set to meet the minimum security requirements of a handwriting authentication system, and the threshold T2 is convenient for the user. And the system's security is integrated and pre-set.
  • the unused registered handwriting group means that in the handwriting authentication stage, the registered standard characters corresponding to the registered handwriting group are not selected by the authentication system to be presented to the user to be logged in.
  • Step 4300 Present the registered and unregistered standard characters; and register the unregistered standard characters in the selected set A1 and the unregistered standard characters in the set A2 to the user to be logged in any order.
  • the system time when the user to be logged in is recorded is the start time of the standard character authentication, and the number of initial standard character authentication times is 0.
  • H2 ⁇ h ki , h k2 h kM _ Mi ⁇ is M-M1 test handwriting samples corresponding to unregistered standard characters
  • A2 ⁇ a 1; a 2 a M _ M1 WS, k y represents test handwriting samples h ky handwriting samples in the test set H sequence number, 1 ⁇ y ⁇ M - Ml.
  • Step 4500 determining that the writing time has not expired and the number of authentications does not exceed the threshold; specifically, the time interval from the system time when the step is performed to the standard character-based handwriting authentication start time is taken as the time-consuming, standard character of the standard character handwriting authentication.
  • the handwriting authentication frequency variable is incremented by 1. If the standard character handwriting authentication time does not exceed the threshold 1 and the standard character handwriting authentication number is less than the threshold 2, the process proceeds to step 4600, otherwise, the process proceeds to step 4B00.
  • threshold 1 and threshold 2 are preset according to the security of the authentication system and the convenience of the user.
  • the authenticator v jSk GV return for test results certified handwriting h ik, if the authenticator v jSk GV discrimination test handwriting handwriting h ik is true, it returns true, false otherwise.
  • Q aee indicates that the result of the discrimination result is the number of authenticators.
  • Step 4900 Clear the unregistered standard character set A2.
  • Step 4A00 Indicates that the identity of the user to be logged in is consistent with the identity of the user represented by the claimed user identification number U id . Go to step 4C00.
  • Step 4B00 Indicates that the identity of the test user is inconsistent with the identity of the user represented by the claimed user identification number U id . Go to step 4C00.
  • Step 4C00 The standard character-based handwriting authentication and template expansion process ends.
  • the present invention is based on a time period set A1 and A2 update process (Fig. 4), and the steps specifically include:
  • Step 4210 Start; specifically, it means to start executing the time-based set A1 and A2 update operation flow.
  • Step 4220 It is judged whether the set A2 is empty. If it is empty, the process proceeds to step 4260. Otherwise, the process proceeds to step 4230.
  • Step 4230 Read the current time; specifically, read the system time when the authentication system performs the update operation.
  • Step 4240 Calculate the time interval; specifically, calculate the time interval from the system time when the step is performed to the last set JS update. If the last update time of the collection JS is empty, it means that the user authenticates for the first time, and jumps. Go to step 4260 and go directly to the update process, otherwise, from the system time when the step was executed to the last set JS update as the time interval.
  • Step 4250 Whether the threshold is exceeded; specifically, determining whether the time interval exceeds the threshold, if yes, proceeding to step 4260; otherwise, proceeding to step 4290.
  • Step 4260 Update the sequence number set JS. Specifically, the authentication system randomly selects M1 registered standard character sequence update sequence number sets JS from the set A. If the updated sequence number set JS is identical to the original set JS, the above random selection process is repeated. Finally, the corresponding registered standard character is read from the set A as the update to A1 according to the sequence number in the updated set JS.
  • M represents the sum of the number of registered and unregistered standard characters presented by the authentication system to the user to be logged in
  • M1 represents the number of registered standard characters that the authentication system presents to the user to be logged in.
  • the values of M and Ml depend on the number of unused signature groups of the user. The value of M and Ml can be different each time the handwriting is authenticated, but the following relationship must be met: M > Ml > Tl, M > T2, ⁇ 2 > ⁇ 1 > 0.
  • the threshold T1 should be set to meet the minimum safety requirements of the system in one handwriting verification.
  • the threshold T2 is pre-set with the convenience of the user and the safety of the system.
  • the unused registered handwriting group means that in the handwriting authentication stage, the registered standard characters corresponding to the registered handwriting group are not selected by the authentication system to be presented to the user to be logged in.
  • Step 4270 Record the update time; specifically; the authentication system uses the time of step 4260 as the update time of the sequence set JS.
  • Step 4290 The time period based collection A1 and A2 update processes are completed.

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Abstract

一种基于字符的在线笔迹认证的模板扩充方法，其特征在于：在认证系统的在线笔迹认证阶段，所述认证系统向待登录用户按任意顺序同时呈现已注册和未注册的标准字符，待登录用户在指定的时间内按标准字符呈现的顺序依次书写并提交与标准字符对应的测试笔迹，所述认证系统将用户提交的与已注册标准字符对应的测试笔迹和数据库中相应的注册笔迹进行比对，若所有笔迹比对均表明测试笔迹为真实笔迹，待登录用户通过笔迹认证；同时，所述认证系统将待登录用户提交的与未注册标准字符对应的测试笔迹按笔迹注册流程自动完成注册；有益效果在于：能够在不增加用户注册阶段操作流程的情况下增加注册笔迹组数，从而提高系统的安全性。

Description

一种基于字符的在线笔迹认证的模板扩充方法
技术领域
本发明属于信息安全领域， 特别是一种基于字符的在线笔迹认证的模板扩充方法。 背景技术
在线笔迹认证是指利用专门输入设备在线获取用户的笔迹， 经比较其中所蕰涵的个 性化特征从而实现用户身份鉴别的一项技术。
中国专利申请"基于用户标识和笔迹的两层在线认证系统及认证方法" （申请号：
2013103166682), 公开了基于用户标识和手写笔迹的双层在线认证系统。 最坏情况下， 系统的安全取决于第二层笔迹认证系统， 它与用户在注册阶段提交的注册笔迹组数以及 采用传统方法训练得到认证器的可靠性等因素相关。 所谓最坏情况是指基于用户标识的 认证被攻破且用户未响应认证系统报警。
在当前认证器训练算法难以获得突破的情况下， 用户提交的注册笔迹组数越多， 系 统越安全。 但这样必然带来用户使用上的不便。 在不增加用户注册阶段操作流程的情况 下， 增加注册笔迹组数就显得尤为重要。 发明内容
本发明的目的是提供一种能够不增加额外笔迹注册流程情况下自动增加注册笔迹 组数的基于字符的在线笔迹认证的模板扩充方法及系统， 以克服现有技术的不足。
为了实现上述目的， 本发明所采用的技术方案是：
一种基于字符的在线笔迹认证的模板扩充方法， 其特点是： 在认证系统的在线笔迹 认证阶段，所述认证系统向待登录用户按任意顺序同时呈现已注册和未注册的标准字符， 待登录用户在指定的时间内按标准字符呈现的顺序依次书写并提交与标准字符对应的测 试笔迹， 所述认证系统将用户提交的与已注册标准字符对应的测试笔迹和数据库中相应 的注册笔迹进行比对， 若所有笔迹比对均表明测试笔迹为真实笔迹， 待登录用户通过笔 迹认证； 同时， 所述认证系统将待登录用户提交的与未注册标准字符对应的测试笔迹按 笔迹注册流程自动完成注册； 其中， 所呈现的标准字符中已注册和未注册标准字符均是随机选取的， 每次选取的 已注册标准字符个数可以不同， 但至少大于一定阈值；
所述按任意顺序呈现是指待登录用户按标准字符所呈现的顺序无法推测出某个标准 字符是已注册的或未注册的；
所述已注册标准字符是指用户已提交与标准字符对应的注册笔迹样本组， 基于注册 笔迹样本组训练得到笔迹认证器以及相关信息， 并将该标准字符、 与该标准字符对应的 注册笔迹样本组、 基于该注册笔迹样本组训练得到的认证器以及其它用户信息添加到用 户的注册信息中的字符。 所述未注册标准字符是指所述认证系统自定义的标准字符集合 中不满足已注册标准字符定义的标准字符；
所述标准字符是目前已被广泛使用的具有标准书写样式和表现形式的字符， 广泛使 用的字符包括汉字、 英文单词等， 汉字字符的表现形式包括宋体、 仿宋等， 英文单词的 表现形式包括 Calibri等。 为使笔迹不过于简单， 所述认证系统自定义的标准字符集合中 的标准字符应至少包含一定的笔划数。
所述待登录用户是指提出认证申请且身份未得到所述认证系统证实的用户； 本发明的有益效果在于： 能够在不增加用户笔迹注册操作流程的情况下增加注册笔 迹组数， 从而提高认证系统的安全性。 附图说明
图 1为本发明的结构示意图。
图 2为本发明的笔迹注册流程图。
图 3为本发明基于标准字符的笔迹认证及模板扩充流程图。
图 4为本发明集合 A1和集合 A2的更新流程图。 具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
设集合 C表示所述认证系统自定义的标准字符集合，集合 A表示已注册的标准字符 集合， 集合 A1表示所述认证系统从集合 A中随机选取的已注册标准字符集合，集合 A2 表示从集合 C减去集合 A中随机选取的未注册标准字符集合， 集合 B表示用户注册笔 迹组的集合， 集合 W表示用户显示笔迹的集合， 集合 V表示认证器的集合， JS为所选 取的已注册标准字符序号的集合。
本发明的认证系统包括 （图 1 ):
显示笔迹注册界面 1000: 所述认证系统为用户呈现笔迹注册界面。
笔迹注册 2000; 在此阶段， 用户根据所述认证系统依次呈现的若干个标准字符借助 手写输入设备逐个书写并提交对应标准字符的注册笔迹组， 认证系统从提交的每组注册 笔迹中随机指定一个注册笔迹样本， 提取该注册笔迹样本的二维静态字形信息作为该组 注册笔迹的显示笔迹， 基于每一组注册笔迹， 采用传统的笔迹注册方法训练得到该组笔 迹的认证器。 根据所述认证系统为用户分配的唯一身份识别号； 将所述认证系统呈现给 用户的标准字符集合、用户依次书写并提交的与标准字符集合相对应的注册笔迹组集合、 从每个注册笔迹组指定的包含二维静态字形位置信息的显示笔迹的集合、 基于每个注册 笔迹组训练得到的认证器集合一并存入数据库。 所述认证系统初始化每组注册笔迹组的 首次泄露时间为空， 已注册和未注册标准字符集合 Al、 A2初始值均为空， 已注册标准 字符序号集 JS以及 JS的更新时间均为空。
考虑到所述认证系统的安全性和用户使用的方便性， 需要对用户在注册阶段提交的 注册笔迹的组数的最小取值预先设定； 特别地， 提交的每组注册笔迹是由内容一致的注 册笔迹样本构成的注册笔迹样本集合， 进一步的， 要求用户提交的不同注册笔迹组的内 容不同。 其中， 笔迹样本是指用户书写的一个笔迹， 以汉字为例， 笔迹由一组有序的笔 划构成， 笔划是指汉字的基本构成单位， 诸如横、 竖、 撇、 捺、 折、 点、 钩、 提等； 其 中， 内容一致是指构成笔迹的笔划以及笔划出现的前后顺序是一致的， 内容不同是指不 满足内容一致定义的情况；
其中， 标准字符是目前已被广泛使用的具有标准书写样式和表现形式的字符， 广泛 使用的字符包括但不局限于汉字、 英文单词等， 汉字字符的表现形式包括但不仅限于宋 体、 仿宋等， 英文单词的表现形式包括但不仅限于 Times New Roman、 Calibri等。 为使 笔迹不过于简单， 认证系统选取的标准字符应至少包含一定的笔划数。
标准字符用于认证阶段呈现给待登录用户作为书写参考。 每次认证时， 按任意顺序 向待登录用户呈现集合 A1和 A2中的已注册和未注册标准字符。其中， 已注册和未注册 标准字符均是随机选取的， 每次选取的已注册标准字符个数可以不同， 但至少大于一定 阈值。
其中， 传统在线笔迹认证方法的注册流程包括数据获取、 预处理、 特征提取、 分类 器训练、 数据存入数据库， 具体的， 在每组注册笔迹上， 通过特征提取和特征选择算法 得到代表用户书写风格并且具有较高鉴别力的特征组成的最优特征子集， 基于每组注册 笔迹样本的最优特征子集特征值数据训练得到分类器。
所述待登录用户是指提出认证申请且身份未得到所述认证系统证实的用户。
显示认证系统登录界面 3000: 所述认证系统为认证待登录用户身份而呈现显示界 面。
笔迹认证 4000: 所述基于标准字符的笔迹认证流程包括： 首先， 所述认证系统向 用户按任意顺序呈现集合 A1中的已注册标准字符和集合 A2中的未注册标准字符。待登 录用户按照标准字符呈现的顺序依次书写并提交相应的测试笔迹， 根据相应认证器对与 已注册标准字符对应的测试笔迹的认证结果判断待登录用户是否为真实用户。 若所有认 证器均判别相应的测试笔迹为真实笔迹， 所述认证系统判别待登录用户为真实用户， 同 时， 所述认证系统对与未注册标准字符对应的测试笔迹按笔迹注册流程自动完成笔迹注 册， 否则， 所述认证系统判别待登录用户为伪造用户， 同时， 舍弃待登录用户提交的测 试笔迹样本。 笔迹认证流程结束。
所述按任意顺序呈现是指待登录用户按标准字符所呈现的顺序无法推测出某个标准 字符是已注册的或未注册的。
所述已注册标准字符是指基于用户提交的与标准字符对应的注册笔迹样本组训练得 到认证器的标准字符。 所述未注册标准字符是指所述认证系统自定义的标准字符集合中 未得到认证器的标准字符；
本发明在进行笔迹认证前， 先要进行笔迹注册， 本发明的笔迹注册流程（图 2)步骤 具体包括：
步骤 2100: 开始； 具体地， 表示开始执行笔迹注册操作流程。
步骤 2200: 初始化； 具体地， 设集合 C表示所述认证系统自定义的标准字符集合， 集合 A表示所述认证系统在用户注册阶段呈现给用户的标准字符集合， 集合 B表示用户 在注册阶段依次书写并提交的若干个注册笔迹组的集合，集合 W表示从用户的注册笔迹 样本中提取的包含二维字形信息的显示笔迹集合，集合 V表示基于注册笔迹组训练得到 的认证器的集合， A、 B、 W、 V初值均为空， i表示笔迹组序号， 初值为 1。 步骤 2300: 挑选并呈现标准字符； 具体地， 所述认证系统从集合 C - A中随机选取一 个标准字符,设为 ai， 通过所述认证系统的显示设备将字符 ai呈现给用户标识号为 Uid的用 户。
其中，所述认证系统的显示设备可以是台式机的显示器，或是移动设备的显示屏等。 步骤 2400: 获取相应的笔迹组； 具体地， 用户标识号为 Uid的用户依次书写并提交与 ai对应的注册笔迹样本集合 = { ， bf， ...， b '}, Β; ε Β, 其中 Bi表示该用户根据所述认 证系统呈现的标准字符 ai书写并提交的第 i组注册笔迹， 表示该用户提交的第 i组注册笔 迹中的第 k个注册笔迹样本， l≤k≤ri, ri表示该组注册笔迹中笔迹样本的个数， 并且要求 η≥ 1， 即用户在注册阶段为每组注册笔迹提交的注册笔迹样本数目可以不同但至少提交 一个。
步骤 2500: 笔迹组注册； 具体地， 所述认证系统根据用户提交的注册笔迹组 B 按 照传统的在线笔迹认证的注册流程完成对注册笔迹组 的笔迹注册， 得到注册笔迹组 Bi 的认证器 Vi， 从注册笔迹组 中随机挑选一个注册笔迹样本，提取其二维静态字形位置信 息作为注册笔迹组 Bi的显示笔迹， 设该显示笔迹为 Wi， 该显示笔迹用于在手写笔迹认证 阶段所述认证系统呈现给待登录用户作为书写的参考信息。
步骤 2600: 注册数据更新； 具体地， 所述认证系统做如下更新操作： A = A + {ai}， B = B + {BJ, W = W + {wJ， V = V + {vJ， 序号 i = i + l。
步骤 2700: 用户是否要求终止； 具体地， 用户可通过所述认证系统呈现的系统界面 要求终止注册流程。若用户要求终止，进入步骤 2800，所述认证系统对用户标识号为 Uid的 用户提交的注册笔迹组数进行检查； 否则， 进入步骤 2300， 继续笔迹注册流程。
步骤 2800: 判断注册笔迹组数是否达到最低要求； 具体地， 所述认证系统将判断用 户标识号为 Uid的用户书写并提交的注册笔迹的组数是否超过最小取值， 如果是， 进入步 骤 2900， 笔迹注册成功， 所述认证系统中止笔迹注册过程； 否则， 进入步骤 2300， 所述 认证系统将要求该用户继续笔迹注册过程。
设 Nmin表示用户在注册阶段提交注册笔迹组数的最小值， Nmin的具体取值需要综合 考虑认证系统的安全性以及用户使用的方便性进行预先设定。
步骤 2900: 笔迹注册成功； 设 N表示用户标识号为 Uid的用户在注册阶段提交的注册 笔迹组数， N≥Nmin， 笔迹注册成功后， 所述认证系统得到用户标识为 Uid的相关注册信 息，它们包括注册阶段所述认证系统呈现的 N个标准字符集合4 = {31, aN}；该用户在 注册阶段依次书写并提交的与集合 A对应的 N个注册笔迹组的集合 B = {Β1; Β2 , ..., BN}；认证 系统从注册笔迹组 Bi中随机选取的包含二维静态字形信息的显示笔迹 Wi构成的显示笔迹 集合 W = {Wl, w2 , wN}； 由基于注册笔迹组 Bi训练得到的认证器 Vi构成的认证器集合 V = {Vl,v2 νΝ}, 所述认证系统初始化每组注册笔迹组的首次泄露时间为空， 已注册和 未注册标准字符集合 Al、 A2初始值均为空， 已注册标准字符序号集 JS以及 JS的更新时间 均为空。
特别地， 只有在笔迹注册成功后， 用户才能进行所述认证系统的认证流程。
步骤 2A00: 结束。 具体地， 表示笔迹注册操作流程结束。
本发明基于标准字符的笔迹认证及模板扩充流程 （图 3 ) 具体步骤包括： 步骤 4100:开始基于标准字符的笔迹认证及模板扩充流程,待登录用户向所述认证系 统提交表明用户身份的用户身份标识号 Uid。
步骤 4200: 基于时间段的集合 A1和 A2更新： 所述认证系统判断未注册标准字符 集合 A2是否为空， 若是， 所述认证系统执行对集合 JS和集合 A2的更新操作； 否则， 所述认证系统判断标准字符序号集合 JS是否需要更新， 具体地，所述认证系统读取系统 当前时间并计算到最近一次更新标准字符序号集合 JS的时间间隔 t， 设 tsmin表示时间间 隔阈值， 时间间隔阈值 tsmin的取值根据所述认证系统的安全性预先设定。 进一步地， 所 述认证系统判断时间间隔 t是否超出阈值 tsmin， 如果超出阈值 tsmin， 所述认证系统执行 对集合 JS和集合 A2的更新操作； 否则， 所述认证系统不对集合 JS和 A2进行更新。 最 后，按更新后集合 JS中的序号从集合 A中读取相应的已注册标准字符作为对 A1的更新。
所述认证系统执行对集合 JS和集合 A2的更新操作具体包括： 所述认证系统从集合 A中随机选取 Ml个已注册标准字符序号更新已注册标准字符序号集合 JS， 并以执行该 更新操作的系统时刻作为集合 JS的更新时刻， 然后， 从集合 C-A中随机选取 M-M1个 标准字符保存至未注册标准字符集合 A2;
其中 M表示所述认证系统呈现给待登录用户的已注册和未注册标准字符个数之和， Ml表示所述认证系统呈现给待登录用户的已注册标准字符个数。 M和 Ml的取值依属 于用户的未被使用的注册笔迹组的多少而定， 每次笔迹认证时， M和 Ml的取值均可不 同，但必需满足以下关系： M > Ml > Tl, M > Τ2， Ύ2 > Τ1 > 0,阈值 Tl的设定应满足 一次笔迹认证系统对安全性的最低要求， 阈值 T2 以用户使用的方便性以及系统的安全 性综合预先设定。
所述未被使用的注册笔迹组是指在笔迹认证阶段， 与注册笔迹组对应的已注册标准 字符未被所述认证系统选取呈现给待登录用户。
步骤 4300: 呈现已注册和未注册标准字符； 将已选取的集合 A1中的已注册和集合 A2中的未注册标准字符按任意顺序呈现给待登录用户。记录下呈现给待登录用户时的系 统时间为标准字符认证的开始时间， 初始化标准字符认证次数为 0。
所述按任意顺序呈现是指待登录用户按标准字符所呈现的顺序无法推测出某个标准 字符是已注册的或未注册的。
步骤 4400: 待登录用户按标准字符呈现的顺序书写并提交对应的测试笔迹： 用户根 据显示设备上呈现的标准字符信息， 按照标准字符呈现的顺序依次书写并提交与标准字 符对应的测试笔迹集合 H = {h1; h2 , hM}。设 HI =
Figure imgf000009_0001
, hiMi}是与已注册的标准字 符 Al = {ajSi, ajS2 , ajSMi； [相对应的 Ml个测试笔迹样本， ix表示测试笔迹样本 hix在测试 笔迹样本集合 H中的序号， jsx表示已注册标准字符 ¾在标准字符集合 A中的序号， 1¾是 与已注册标准字符 ajSx相对应的测试笔迹， l≤ x≤ Ml。 H2 = {hki, hk2 hkM_Mi}是与 未注册的标准字符 A2 = {a1; a2 aM_M1WS对应的 M-M1 个测试笔迹样本, ky表示测试 笔迹样本 hky在测试笔迹样本集合 H中的序号， 1≤ y≤ M - Ml。
步骤 4500: 判断书写时间未超时且认证次数未超阈值； 具体地， 以从执行该步骤时 的系统时间到基于标准字符的笔迹认证开始时间的时间间隔作为标准字符笔迹认证的耗 时， 标准字符笔迹认证次数变量自加 1， 若标准字符笔迹认证耗时未超阈值 1且标准字 符笔迹认证次数小于阈值 2， 则进入步骤 4600， 否则， 进入步骤 4B00。
其中， 阈值 1和阈值 2的取值均根据认证系统的安全性和用户使用的方便性预先设 定。
步骤 4600 : 对已注册标准字符的测试笔迹进行笔迹认证。 具体地， 设 Hl = hiMi;}是与已注册的标准字符相对应的测试笔迹集合。其中, hik表示与第 jk个已 注册标准字符 ajSk相对应的测试笔迹， jsk表示已注册标准字符 ^ 在标准字符集合 A中的 序号， ik表示测试笔迹样本 hik在测试笔迹样本集合 H中的序号， 1≤ jsk≤ N， l < ik < M， l≤k≤Ml， N表示身份标识号为 Uid用户在注册阶段提交的注册笔迹组的组数。 采 用传统的认证方法，认证器 vjSk G V返回对测试笔迹 hik的认证结果，如果认证器 vjSk G V判 别测试笔迹 hik为真实笔迹， 则返回真， 否则返回假。 记 Qaee表示判别结果返回值为真的 认证器个数。
步骤 4700: 通过笔迹认证： 当且仅当所有的 Ml个认证器 {VjSi, vjS2 vjSMi}均返回 真， 即 Qa( = Ml时， 跳转到步骤 4800， 认证系统接受声称身份标识号为 Uid的用户为真 实用户， 否则， 不接受为真实用户， 返回至步骤 4400， 再次提交测试笔迹。
步骤 4800: 对未注册的测试笔迹进行注册： 对于未注册的标准字符集合 A2 = {a1; a2 , aM_M1}和与所述集合 A2—一对应的测试笔迹集合 H2 = {hki, hkz hkM_MJ, 依次按笔迹注册流程进行注册， 对与标准字符 ai £ A2对应的测试笔迹样本 hki， 采用传统 的笔迹训练方法得到认证器 v 提取 hki的二维字形信息作为该组笔迹的显示笔迹 Wi， 最 后， 将标准字符 ai， 由测试笔迹样本组成的注册笔迹组 Bi = {hki;}， 显示笔迹 w 认证器 添加到用户标识为 Uid的注册笔迹数据中， A = A + {a B = Β + {Β;}, W = W + {wJ， V = ν + {ν;}, l < i < M - Ml; 重复上述注册过程， 直到 A2集合中的所有标准字符以 及 H2集合中与标准字符相对应的测试笔迹均被添加到用户标识为 Uid的注册笔迹数据 中。
步骤 4900: 清空未注册标准字符集合 A2。
步骤 4A00: 表明待登录用户的身份与其声称的用户识别号 Uid所代表的用户身份一 致。 跳转至步骤 4C00。
步骤 4B00: 表明测试用户的身份与其声称的用户识别号 Uid所代表的用户身份不一 致。 跳转至步骤 4C00。
步骤 4C00: 基于标准字符的笔迹认证及模板扩充流程结束。
本发明基于时间段的集合 A1和 A2更新流程 （图 4)， 步骤具体包括：
步骤 4210: 开始； 具体地， 表示开始执行基于时间段的集合 A1和 A2更新操作流程。 步骤 4220: 判断集合 A2是否为空， 若为空， 进入步骤 4260， 否则， 进入步骤 4230。 步骤 4230: 读当前时间； 具体地， 读取所述认证系统执行更新操作时的系统时间。 步骤 4240: 计算时间间隔； 具体地， 计算从执行该步骤时的系统时间到上次集合 JS 更新的时间间隔。如果集合 JS的上次更新时间为空， 表示用户第一次进行身份认证， 跳 转到步骤 4260， 直接进入更新流程， 否则， 以从执行该步骤时的系统时间到上次集合 JS 更新作为时间间隔。
步骤 4250: 是否超过阈值； 具体地， 判断时间间隔是否超过阈值， 如果超过， 进入步 骤 4260; 否则进入步骤 4290。
步骤 4260: 更新序号集合 JS ; 具体地， 所述认证系统从集合 A中随机挑选 Ml个已 注册标准字符序号更新序号集合 JS。 若更新后的序号集合 JS与原集合 JS完全相同， 则 重复上述随机挑选过程。 最后， 按更新后集合 JS中的序号从集合 A中读取相应的已注 册标准字符作为对 A1的更新。
其中 M表示所述认证系统呈现给待登录用户的已注册和未注册标准字符个数之和， Ml表示所述认证系统呈现给待登录用户的已注册标准字符个数。 M和 Ml的取值依属 于用户的未被使用的注册笔迹组的多少而定， 每次笔迹认证时， M和 Ml的取值均可不 同，但必需满足以下关系： M > Ml > Tl, M > T2， Τ2 > Γ1 > 0,阈值 Tl的设定应以一 次笔迹认证时满足系统最低安全要求为前提， 阈值 T2 以用户使用的方便性以及系统的 安全性综合预先设定。
所述未被使用的注册笔迹组是指在笔迹认证阶段， 与注册笔迹组对应的已注册标准 字符未被所述认证系统选取呈现给待登录用户。
步骤 4270: 记录更新时间； 具体地； 所述认证系统以执行步骤 4260的时间作为序 号集合 JS的更新时间。
步骤 4280: 更新未注册标准字符集合 A2; 具体地； 所述认证系统从集合 C-A上随 机选取 M-M1个标准字符更新未注册标准字符集合 A2。
步骤 4290: 基于时间段的集合 A1和 A2更新流程结束。
本发明未详细公开的部分属于本领域的公知技术。 尽管上面对本发明说明性的具体 实施方式进行了描述， 以便于本技术领的技术人员理解本发明， 但应该清楚， 本发明不 限于具体实施方式的范围， 对本技术领域的普通技术人员来讲， 只要各种变化在所附的 权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内， 这些变化是显而易见的， 一切利用本发 明构思的发明创造均在保护之列。

Claims

权利要求书
1、一种基于字符的在线笔迹认证的模板扩充方法， 其特征在于： 在认证系统的在线 笔迹认证阶段， 所述认证系统向待登录用户按任意顺序同时呈现已注册和未注册的标准 字符， 待登录用户在指定的时间内按标准字符呈现的顺序依次书写并提交与标准字符对 应的测试笔迹， 所述认证系统将用户提交的与已注册标准字符对应的测试笔迹和数据库 中相应的注册笔迹进行比对， 若所有笔迹比对均表明测试笔迹为真实笔迹， 待登录用户 通过笔迹认证； 同时， 所述认证系统将待登录用户提交的与未注册标准字符对应的测试 笔迹按笔迹注册流程自动完成注册；
其中， 所呈现的标准字符中已注册和未注册标准字符均是随机选取的， 每次选取的 已注册标准字符个数可以不同， 但至少大于一定阈值；
所述按任意顺序呈现是指待登录用户按标准字符所呈现的顺序无法推测出某个标准 字符是已注册的或未注册的；
所述已注册标准字符是指基于用户提交的与标准字符对应的注册笔迹样本组训练得 到认证器的标准字符； 所述未注册标准字符是指所述认证系统自定义的标准字符集合中 未得到认证器的标准字符；
所述标准字符是目前已被广泛使用的具有标准书写样式和表现形式的字符， 广泛使 用的字符包括汉字、 英文单词等， 汉字字符的表现形式包括宋体、 仿宋等， 英文单词的 表现形式包括 Calibri等； 为使笔迹不过于简单， 所述认证系统自定义的标准字符集合中 的标准字符应至少包含一定的笔划数；
所述待登录用户是指向所述认证系统提出认证申请且身份未被得到证实的用户。
2、 根据权利要求 1所述的基于字符的在线笔迹认证的模板扩充方法， 其特征在于： 设定集合 C表示所述认证系统自定义的标准字符集合，集合 A表示所述认证系统在用户 注册阶段呈现给用户的已注册标准字符集合， 集合 A1表示所述认证系统从集合 A中随 机选取的若干已注册标准字符集合， 集合 A2表示从集合 C减去集合 A中随机选取的未 注册标准字符集合， 集合 B表示用户注册笔迹组的集合， 集合 W表示用户显示笔迹的集 合， 集合 V表示认证器的集合； 所述方法的具体步骤为：
第一步骤： 更新已注册标准字符集合 A1和未注册标准字符集合 A2;
第二步骤：将集合 A1和 A2中已注册和未注册标准字符按任意顺序呈现给待登录用 户， 记录下呈现给待登录用户时的系统时间为标准字符认证的开始时间， 初始化标准字 符认证次数为 0;
第三步骤： 待登录用户根据所呈现的标准字符信息， 按照标准字符呈现的顺序依次 书写并提交与标准字符对应的测试笔迹集合 H = {hi,
Figure imgf000013_0001
hiMi} 是与已注册的标准字符 Al = {ajSi, ajS2 , ajSMJ一一对应的 Ml个测试笔迹样本， ix表示 测试笔迹样本 hix在测试笔迹样本集合 H中的序号， jsx表示已注册标准字符 ajSx在标准字符 集合 A 中的序号， hix是与已注册标准字符 ajSx相对应的测试笔迹， 1≤ χ≤ Μ1 ; H2 = {hki, hkz , ！！^^^是与未注册的标准字符 Α2 = {a1; a2 aM_M1WS对应的 M-M1 个测试笔迹样本, ky表示测试笔迹样本 hky在测试笔迹样本集合 H中的序号， 1≤ y≤ M - Ml ;
其中， M 表示所述认证系统呈现给待登录用户的已注册和未注册标准字符个数之 和， Ml表示所述认证系统呈现给待登录用户的已注册标准字符个数； M和 Ml的取值 依属于用户的未被使用的注册笔迹组的多少而定， 每次笔迹认证时， M和 Ml的取值均 可不同，但必需满足以下关系： M > Ml > Tl , M > Τ2， Ύ2 > Τ1 > 0,阈值 Tl的设定应 以一次笔迹认证时满足系统最低安全要求为前提， 阈值 T2 以用户使用的方便性以及系 统的安全性综合预先设定；
所述未被使用的注册笔迹组是指在笔迹认证阶段， 与注册笔迹组对应的已注册标准 字符从未被所述认证系统选取呈现给待登录用户；
第四步骤： 以从执行该步骤时的系统时间到标准字符笔迹认证开始时间的时间间隔 作为标准字符笔迹认证的耗时， 标准字符笔迹认证次数变量自加 1， 若标准字符笔迹认 证耗时未超阈值 1且标准字符笔迹认证次数小于阈值 2， 则进入步骤五， 否则， 进入第 十步骤， 其中， 阈值 1和阈值 2的取值均根据所述认证系统的安全性和用户使用的方便 性预先设定；
第五步骤： 设定 HI =
Figure imgf000013_0002
, hiMi}是与已注册的标准字符相对应的测试笔迹集 合， 其中, hik表示与第 jsk个已注册标准字符 ajSk相对应的测试笔迹， jsk表示已注册标准字 符 ^ 在标准字符集合 A中的序号， ik表示测试笔迹样本 hik在测试笔迹集合 H中的序号， 1 < jsk < N, 1 < ik < M, 1 < k < Ml, N表示待登录用户在所述认证系统的用户注册 阶段提交的注册笔迹组的组数，采用传统的认证方法，认证器 vjSk G V返回对测试笔迹 hik 的认证结果，如果认证器 vjSk判别测试笔迹 hik为真实笔迹，则返回真，否则返回假，记 Qaee 表示判别结果返回值为真的认证器个数；
第六步骤： 当所有的 Ml个认证器 {VjSi, vjS2 vjSMi}均返回真， 即Qa( = Ml时， 跳 转到第七步骤， 否则， 不接受为真实用户， 返回至第三步骤；
第七步骤： 对于未注册的标准字符集合 A2 = {a1; a2 aM_M1}和与所述集合 A2—一 对应的测试笔迹集合 H2 = {hki, hk2 hkM_Mi}， 依次按笔迹注册流程进行注册， 对与标 准字符 ai e A2对应的测试笔迹样本 hki， 采用传统的笔迹训练方法得到认证器 Vi， 提取 hki 的二维字形信息作为该组笔迹的显示笔迹 Wi， 最后， 将标准字符 由测试笔迹样本组 成的注册笔迹组 Bi = 显示笔迹 w 认证器 Vi添加到用户标识为 Uid的注册笔迹数据 中， A = A + {aJ， B = B + {Bi}， W = W + {wJ， V = V + {vJ， 1 < i < M - Ml; 重复 上述注册过程，直到 A2集合中的所有标准字符以及 H2集合中与标准字符相对应的测试 笔迹均被添加到用户标识为 Uid的注册笔迹数据中；
第八步骤： 清空未注册标准字符集合 A2;
第九步骤：表明待登录用户的身份为真实身份，模板自动扩充的笔迹认证流程结束; 第十步骤：表明待登录用户的身份为虚假身份，模板自动扩充的笔迹认证流程结束。
3、 根据权利要求 2所述的基于字符的在线笔迹认证的模板扩充方法， 其特征在于： 设定 JS为从集合 A中随机选取的已注册标准字符的序号集合， 设定 tsmin表示时间间隔 阈值
所述第一步骤具体流程是：
步骤 1 : 判断集合 A2是否为空， 若为空， 进入步骤 5， 否则， 进入步骤 2;
步骤 2: 读取所述认证系统的系统时间；
步骤 3: 计算从执行该步骤时的系统时间到上次集合 JS更新的时间间隔， 如果集合 JS的上次更新时间为空， 表示用户第一次进行身份认证， 跳转到步骤 5， 否则， 以从执 行该步骤时的系统时间到上次集合 JS更新作为时间间隔； 步骤 4: 判断时间间隔是否超过阈值 tsmin， 如果超过， 进行步骤 5; 否则进入步骤 8; 步骤 5: 所述认证系统从集合 A中随机挑选 Ml个标准字符序号更新序号集合 JS， 若更新后的序号集合 JS与原集合 JS完全相同， 则重复上述随机挑选过程； 最后， 按更 新后集合 JS中的序号从集合 A中读取相应的已注册标准字符作为对 A1的更新；
步骤 6: 所述认证系统以执行步骤 5的系统时间作为已注册标准字符序号集合 JS的 更新时间；
步骤 7: 所述认证系统从集合 C-A上随机选取 M-M1个标准字符更新未注册标准字 符集合 A2;
步骤 8: 更新流程结束。
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