基于可撤消的手写签名的身份认证方法

摘要

本发明公开了基于可撤消的手写签名的身份认证方法，包括手写签名的变形、变形函数的选择、手写签名的比较和认证。先用数字式手写板采集手写签名的动态信息，然后对手写签名的二维坐标进行大小和位置的归一化。用正弦函数的组合对手写签名的二维坐标序列进行调制，达到手写签名变形的目的。正弦函数的参数由客户的PIN码控制，每个手写签名用最近邻法选择合适的签名模板，并根据手写签名与该签名模板的比较距离进行决策。本发明通过变形隐藏了真实的手写签名，增加了生物特征数据的安全性，客户能拥有多个手写签名，如果系统发生安全问题，客户能更换“新”的手写签名，即这种生物特征是可撤消的，获得比单纯手写签名认证更高的精度和可靠性。

主权项

1、基于可撤消的手写签名的身份认证方法，该身份认证方法包括：1)手写签名获取，利用数字式手写板获取手写签名的动态信息，包括手写签名的二维坐标x和y、压力p随时间变化的动态序列；2)手写签名预处理，包括对手写签名进行位置归一化、坐标大小归一化及压力归一化，具体包括：2.1)计算手写签名在二维平面的重心；2.2)将手写签名的重心作为新的坐标原点，对手写签名的坐标序列进行坐标平移；2.3)累积手写签名序列的二维坐标平方和R＝∑t(x(t)2+y(t)2)；2.4)将R求平方根后用于手写签名序列坐标的大小归一化，归一化的横坐标和纵坐标序列分别为x(t)＝K·x(t)/R0.5，y(t)＝K·y(t)/R0.5；2.5)将压力序列除以其最大值从而完成归一化；其特征在于该方法还包括以下步骤：3)手写签名变形，利用正弦函数的组合f(t)＝∑iAi·sin(Bi+Cit/T)对手写签名的两个坐标序列进行调制，从而得到扭曲变形的手写签名动态序列：x(t)＝x(t)·f(t)，y(t)＝y(t)·f(t)，其中正弦函数的参数由客户的PIN码生成，设客户输入的PIN码为m1m2m3m4m5m6m7m8，则手写签名变形所用的正弦函数的参数是：Bi＝0.2π·(1+m2i-1)，Ci＝1.5π+m2i·π，i＝{1，2，3，4}，PIN码的前四位生成的参数用于x坐标的变形；后四位生成的参数用于y坐标的变形；4)特征提取，根据变形后手写签名坐标序列计算手写签名的线速度v、手写签名轨迹切线角序列θ，与归一化后的二维坐标序列、归一化后压力序列p一起作为手写签名的特征；5)手写签名比较与决策，包括：5.1)使用动态时间弯曲(DTW)算法对齐手写签名与签名模板的切线角序列，得到对手写签名动态序列的时间调整函数；5.2)根据切线角的动态弯曲函数对手写签名的x、y坐标、线速度v、切线角θ和压力p五个动态序列进行时间规整；5.3)计算每个动态序列的累积距离$D_i=\underset{(t^R,t^T)\in P}{\Sigma }|O_i^R\left(t^R\right)-O_i^T\left(t^T\right)|,$ 其中Oi R和oi T(i∈{1，2，3，4，5)分别代表签名模板和手写签名的五个动态序列，(tR，tT)∈P代表手写签名与签名模板的对齐函数；5.4)计算对手写签名的时间调整幅度$D_0=\mathrm{Motion}=\underset{(t^R,t^T)\in P}{\Sigma }|t^R-t^T|;$ 5.5)计算手写签名与签名模板之间相似性$S=-\underset{i=0}{\overset{5}{\Sigma }}(D_i-{\mu }_i)/{\sigma }_i,$ 其中μi 和σi分别代表Di的均值和方差，用参考样本库中的估计值代替；所述的签名模板在注册阶段客户提供的参考手写签名中选择，为每位客户保留三个签名模板，签名模板的选择依据是参考手写签名的特殊点数量，在客户提供的参考手写签名中，选择包含最大值、最小值和平均数量特殊点的三个参考手写签名作为签名模板，在比较时，用最近邻法选择合适的签名模板，手写签名分别与这三个签名模板进行比较，选择其中D0最小的一组距离作为该手写签名与签名模板的相似性度量；5.6)决策，设定阈值进行判决，设定一个阈值T，当S＜T时，认为提交的手写签名是一个假手写签名，否则判定提交的手写签名是一个真手写签名。