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在线手写签名认证及其演化算法实现

2020-11-22阅读(260)

在线手写签名认证及其演化算法实现

论文摘要

签名作为人的一种行为特征,是表征个人身份的传统途径之一,具有很好的唯一性、非侵犯性、易为人所接受等特点,是一种公认的身份识别的技术。在线签名认证是通过计算机来采集和认证个人签名,从而实现自动身份认证的一种技术。设计制作了嵌入式在线签名采集系统。以单片机AT89S52为核心的在线签名数据采集系统,采用四线电阻式触摸屏传感签名信号,利用触摸屏控制芯片ADS7846可以采集笔迹的坐标及压力信息。设计了USB接口,通过USB控制芯片PDIUSBD12完成与PC机的通信。构造了在线签名数据库。组织了有规模的在线签名采集活动,搜集了40多人约5000个签名。真实签名数据库由真实签名构成。伪造签名数据库由随机伪造签名、熟练伪造签名和定时伪造签名构成。实现了一个实时在线签名认证系统,提出了两级认证机制。第一级认证采用基于参数特征的方法-基于签名能量特征的匹配。提出了一种以小波分析理论为基础的在线手写签名认证算法。基于Daubechies小波的方法对输入签名波形进行分解及部分重构,提取签名波形在跳变点的签名能量特征,抽取M个具有较大签名能量的跳变点。基于签名能量特征,提出了一种新的计算测试签名与参考签名相似性的算法。提出了直接按签名能量大小排序的比较法和基于DTW的方法对签名能量特征进行比较。本级认证主要是为了快速消除随机伪造签名。第二级认证采用基于函数特征的方法-基于签名曲线段的匹配。由于在线签名具有随意性,且将签名用函数表示十分复杂,在建立两个签名相似程度的比较准则的基础上,提出了签名认证的匹配模型,将匹配问题转化为函数优化问题。对于签名这种问题一般优化方法难以解决,由于演化计算只需要进行适应值的比较,可用来解决此类函数优化问题,提出了对测试签名与参考签名进行曲线段匹配演化算法。为了解决签名时存在时间轴的非线性问题,提出了签名曲线的动态分割匹配算法。针对演化算法产生新解无序的矛盾和算法设计中存在的搜索效果和效率平衡问题,引入了基于相似性的邻域搜索策略和利用适应值对个体进行分级的搜索策略。同时,为了提高搜索效率,对子种群进行加速以期找到较好的解集。本级认证主要是为了消除熟练伪造签名和定时伪造签名,提高签名认证的准确率。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  • 1.1 课题研究的目的、意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 文献综述
  • 1.4 论文的主要工作
  • 2 在线手写签名认证
  • 2.1 手写签名认证过程
  • 2.1.1 签名数据采集
  • 2.1.2 预处理
  • 2.1.3 特征提取
  • 2.1.4 匹配和决策
  • 2.1.5 性能评估
  • 2.2 手写签名认证设计
  • 2.2.1 基于签名能量特征的匹配
  • 2.2.2 基于签名曲线段的匹配
  • 2.3 本章小结
  • 3 签名采集系统及数据库的设计
  • 3.1 在线手写签名采集系统的设计
  • 3.1.1 数据采集模块
  • 3.1.2 显示模块
  • 3.1.3 USB 通信
  • 3.1.4 程序设计
  • 3.1.5 签名的预处理
  • 3.2 签名数据库及伪造签名库的生成
  • 3.2.1 真实签名数据库
  • 3.2.2 伪造签名数据库
  • 3.3 本章小结
  • 4 基于小波分析的签名认证
  • 4.1 小波分析
  • 4.1.1 小波分析的发展
  • 4.1.2 连续小波变换及其时频特征
  • 4.1.3 二进小波变换与正交基
  • 4.1.4 Mallat 快速小波分解及重构
  • 4.2 能量特征提取
  • 4.3 匹配算法设计－排序法
  • 4.3.1 排序法
  • 4.3.2 排序法结果
  • 4.4 匹配算法设计－DTW 法
  • 4.4.1 DTW 法
  • 4.4.2 DTW 法结果
  • 4.5 本章小结
  • 5 基于演化计算的签名认证
  • 5.1 演化计算概述
  • 5.1.1 演化计算的内容
  • 5.1.2 演化计算的主要特点
  • 5.1.3 演化计算的性质
  • 5.1.4 演化计算的研究动态
  • 5.1.5 演化计算的应用
  • 5.2 HEA 算法设计
  • 5.2.1 一般EC 算法
  • 5.2.2 传统搜索算法
  • 5.2.3 算法结构设计
  • 5.3 签名认证演化算法
  • 5.3.1 签名认证的匹配模型
  • 5.3.2 适应度函数
  • 5.3.3 分级和个体的产生规则
  • 5.3.4 单纯形加速
  • 5.3.5 曲线段匹配演化算法
  • 5.4 编码、分级、加速的实现
  • 5.4.1 编码表示
  • 5.4.2 群体的分级
  • 5.4.3 加速的实现
  • 5.4.4 邻域半径的确定
  • 5.5 签名曲线段的匹配
  • 5.6 签名曲线的动态分割与匹配
  • 5.7 实验参数选取
  • 5.7.1 参数对实验结果的影响
  • 5.7.2 签名曲线X、Y 分量的权值分析
  • 5.8 签名认证性能
  • 5.9 本章小结
  • 6 总结与展望
  • 6.1 论文的主要研究成果
  • 6.2 进一步研究方向
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录1 作者在攻读博士学位期间发表的有关学术论文

    • 相关论文文献

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    • [9].基于排序采样策略的差分演化算法[J]. 计算机工程与应用 2012(01)
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