手机中指纹识别技术的研究与实现

论文摘要

随时随地的沟通，手机作为信息时代的产物，给人们生产生活方式带来了极大的变革。尤其是近几年，随着各种新技术、新应用不断的涌现，已经不仅仅局限于单纯的通话功能，人们可以通过手机进行电子银行交易、无线证券交易、无线网上购物等应用，手机已经慢慢演变成人们的娱乐平台、商务平台。然而，手机在带给人们方便的同时，个人隐私泄露、手机病毒等问题也对信息安全体系提出了严峻的挑战。手机的安全隐患越来越受到人们的关注，因此促进了新技术的发展，最新的手机指纹识别技术就是其中的佼佼者。指纹的唯一性和高安全性，使得指纹识别应用于手机成为可能，这样就大大地提高了手机应用的安全性，很好地保护了用户的个人隐私。本文首先介绍了指纹识别系统的组成部分，从指纹图像采集、指纹预处理、指纹特征提取、指纹匹配四个部分对系统的基本工作原理和相关算法加以详细说明。然后，基于Atrua Technologies公司提供的Atrua Wing方案，实现了指纹识别在MTK平台手机上的应用。本文主要阐述软件部分的设计，详细说明系统的应用程序接口和具体功能实现。另外，在原有算法的基础上提出了改进的指纹录入算法，对录入的模板增加了互相匹配的条件，保证了模板的正确性，提高了指纹模板的质量，为后续指纹认证的准确性提供更好的保障，实现整个系统的识别效率提高。最后研究指纹识别在手机上的应用研究，基于指纹的高安全性，提出了一种手机中结合指纹识别的数字签名方案，将指纹识别与数字签名融合，进一步提高安全性，并提出一种基于椭圆曲线的嵌入式时控代理签名。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 手机概述
• 1.1.1 手机的发展与应用
• 1.1.2 手机面临的安全问题
• 1.1.3 手机安全解决新方案
• 1.2 指纹识别技术概述
• 1.2.1 生物识别技术
• 1.2.2 指纹识别技术的发展历程
• 1.2.3 指纹识别的基本概念
• 1.2.4 指纹识别应用概述
• 1.3 本课题研究的目的和意义
• 1.4 论文结构
• 第2章 自动指纹识别系统原理
• 2.1 指纹图像采集
• 2.1.1 光学设备取像
• 2.1.2 晶体传感器取像
• 2.1.3 超声波设备取像
• 2.2 指纹图像预处理
• 2.2.1 指纹质量评估
• 2.2.2 指纹图像分割
• 2.2.3 指纹图像增强
• 2.2.4 指纹图像二值化
• 2.2.5 指纹图像细化
• 2.3 指纹特征提取
• 2.4 指纹匹配
• 2.4.1 指纹特征匹配概述
• 2.4.2 基于点模式匹配的指纹特征匹配算法
• 2.5 本章小结
• 第3章 指纹识别在手机上的软件实现
• 3.1 指纹采集器
• 3.2 指纹识别在手机中的应用设计
• 3.3 指纹识别模块结构设计
• 3.4 指纹识别模块详细设计
• 3.4.1 传感器连接
• 3.4.2 指纹导航
• 3.4.3 图像重建
• 3.4.4 模板提取
• 3.4.5 模板匹配
• 3.4.6 录入和校验
• 3.5 指纹录入算法的改进
• 3.5.1 录入算法改进
• 3.5.2 改进方案分析
• 3.6 实验结果与性能分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 指纹识别技术在手机中的应用研究
• 4.1 基本概念
• 4.1.1 有限域上的椭圆曲线
• 4.1.2 数字签名
• 4.1.3 代理签名
• 4.2 手机中基于指纹识别的数字签名设计原理
• 4.3 嵌入式时控代理签名方案
• 4.4 指纹识别应用于数字签名的优势
• 4.5 本章小结
• 第5章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文