一种基于融合的匿名生物特征密钥传输方法技术

本发明专利技术涉及生物特征密钥传输的技术领域，揭露了一种基于融合的匿名生物特征密钥传输方法，包括：采集生物特征数据，对采集的生物特征数据进行预处理和特征提取，得到生物特征量化数据；对生物特征量化数据进行特征融合编码，计算得到多生物特征融合的生物特征融合密钥；构建多链路融合生物特征密钥传输模型，得到多密钥传输路径；对待传输的生物特征融合密钥进行分块，并按照所述多密钥传输路径进行密钥传输。本发明专利技术所述方法提取得到更为细节的生物指纹特征，特征更小，实现指纹生物特征的快速编码加密处理，为等分后的不同密钥选取不同的通信链路进行传输，判断每段通信链路的节点之间是否存在窃听，避免生物特征在传输过程中发生泄漏。发生泄漏。发生泄漏。

【技术实现步骤摘要】
一种基于融合的匿名生物特征密钥传输方法


[0001]本专利技术涉及生物融合特征密钥传输的
，尤其涉及一种基于融合的匿名生物特征密钥传输方法。

技术介绍

[0002]生物特征加密技术为安全数据传输提供了一种便捷、可靠的实现方式。在数据加密传输的过程中需要发送生物特征，但是由于生物特征具有唯一性和不变性,生物特征数据一旦遭到泄露将会造成严重的后果，同时生物特征在传输的过程中还存在数据体量大，传输效率低等问题。针对上述问题，本专利提出一种基于融合的匿名生物特征密钥传输方法，提高生物特征密钥传输的安全性和效率。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种基于融合的匿名生物特征密钥传输方法，目的在于(1)基于指纹中谷线以及脊线的梯度方向差异，提取到指纹图像数据中指纹脊线交点的特征信息，所提取特征更具有细节差异性，且特征更小，实现指纹生物特征的快速编码加密处理；(2)将传输密钥进行等分，每一份传输密钥选取不同的通信链路进行传输，除非所有通信链路均被监听，否则不需要重新生成密钥，且基于脉冲检测的方法计算每段通信链路的节点之间的传输误差，若传输误差大于预设值阈值，说明节点之间存在窃听，终止通信，并选取其余通信链路进行传输，避免生物特征的泄漏，实现生物特征的有效传输。
[0004]实现上述目的，本专利技术提供的一种基于融合的匿名生物特征密钥传输方法，包括以下步骤：
[0005]S1：采集生物特征数据，对采集的生物特征数据进行预处理和特征提取，得到生物特征量化数据，其中所述生物特征数据包含指纹数据、心电信号数据、声纹数据和运动无线信道数据；
[0006]S2：对生物特征量化数据进行特征融合编码，计算得到多生物特征融合的生物特征融合密钥；
[0007]S3：构建多链路融合生物特征密钥传输模型，所述模型输入为待传输的生物特征融合密钥，输出为多密钥传输路径；
[0008]S4：对待传输的生物特征融合密钥进行分块，并按照所述多密钥传输路径进行密钥传输。
[0009]作为本专利技术的进一步改进方法：
[0010]可选地，所述S1步骤中采集生物特征数据，其中所述生物特征数据包含指纹数据、心电信号数据以及声纹数据，包括：
[0011]利用多类型传感器采集用户的生物特征数据，其中所述生物特征数据包括指纹数据、心电信号数据以及声纹数据；
[0012]所述指纹数据为指纹图像数据，利用图像传感器采集用户的指纹图像，将所采集
的指纹图像作为指纹图像数据；
[0013]所述心电信号数据以及声纹数据均为信号数据，分别利用心电传感器以及声音传感器感知用户的心电信号以及声纹信号，并利用放大器以及A/D转换器对所感知的信号数据进行放大以及转换处理，得到心电信号数据以及声纹数据。
[0014]可选地，所述S1步骤中对所采集的指纹数据进行预处理以及特征提取，包括：
[0015]对所采集的指纹数据进行预处理以及特征提取，提取得到用户的指纹特征，其中所述指纹数据的预处理以及特征提取流程为：
[0016]S11：将指纹数据转换为指纹像素矩阵，其中指纹像素矩阵的大小为M
×
N，M表示指纹数据的宽，N表示指纹数据的长；
[0017]S12：计算指纹像素矩阵中任意像素I(x,y)的方向θ(x,y)，其中I(x,y)表示指纹像素矩阵中第x行第y列的像素，所述方向θ(x,y)的计算公式为：
[0018][0019]f(x，y)＝max{R(x,y),G(x,y),B(x,y)J
[0020]其中：
[0021]R(x,y),G(x,y),B(x,y)表示像素I(x,y)分别在RGB颜色通道的值；
[0022]f(x,y)表示像素I(x,y)的灰度值，在本专利技术实施例中，若不存在像素I(x,y+1)，I(x,y
‑
1)，I(x+1,y)，I(x
‑
1,y)，则将该像素的灰度值设置为0；
[0023]S13：计算任意像素I(x,y)的水平灰度值f1(x,y)和垂直灰度值f2(x,y)：
[0024][0025][0026]S14：若f1(x,y)>f2(x,y)，则像素I(x,y)为指纹数据中的谷线，将像素I(x,y)的灰度值f(x,y)设置为255，否则像素I(x,y)为指纹数据中的脊线，将像素I(x,y)的灰度值f(x,y)设置为0，得到二值化后的指纹像素矩阵；
[0027]需要解释的是，所述脊线表示指纹图像中具有一定宽度和走向的纹线，谷线表示纹线之间的凹陷区域；
[0028]S15：对二值化的指纹像素矩阵中的所有像素进行扫描，若对于该像素的周围8个像素，任意相邻两点像素的灰度值之差的绝对值之和等于510或1530，则该像素为指纹脊线交点特征；
[0029]S16：将二值化的指纹像素矩阵中的所有指纹脊线交点特征标记为1，其余像素标记为0，得到二进制编码处理后的指纹特征矩阵S。
[0030]可选地，所述S1步骤中对所采集的心电信号数据以及声纹数据进行预处理以及特征提取，包括：
[0031]对所采集的心电信号数据以及声纹数据进行预处理以及特征提取，心电信号数据以及声纹数据的信号长度相同，其中所述心电信号数据以及声纹数据均为信号数据，所述信号数据的预处理以及特征提取流程为：
[0032]将信号数据x
i
(t)划分为奇偶两个信号，得到时序信息t均为奇数的信号x
i
(t1)和
时序信息t均为偶数的信号x
i
(t2)，其中i＝1,2，x1(t)表示心电信号数据，x2(t)表示声纹数据，t表示时序信息；
[0033]对所划分的信号x
i
(t1)以及信号x
i
(t2)进行快速傅里叶变换处理，所述快速傅里叶变换处理的公式为：
[0034][0035]其中：
[0036]j为虚数单位，j2＝
‑
1，e为自然常数，k为FFT处理的点数，将其设置为64；
[0037]L
i
表示信号数据x
i
(t)的信号长度，其中L1＝L2；
[0038]X
i
(k)表示信号数据x
i
(t)的傅里叶频谱；
[0039]将所提取的傅里叶频谱X
i
(k)作为信号数据x
i
(t)的提取特征，则心电信号数据的提取特征为X1(k)，声纹数据的提取特征为X2(k)。
[0040]需要说明的是，特征X1(k)与X2(k)的长度相同。
[0041]可选地，所述S1步骤中将所提取的特征构成生物特征量化数据，包括：
[0042]将M行的指纹特征矩阵S转换为指纹特征量化数据，所述指纹特征量化数据为g1＝[S1,S2,
…
,S
M
]，S
M
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于融合的匿名生物特征密钥传输方法，其特征在于，所述方法包括：S1：采集生物特征数据，对采集的生物特征数据进行预处理和特征提取，得到生物特征量化数据，其中所述生物特征数据包含指纹数据、心电信号数据、声纹数据和运动无线信道数据；S2：对生物特征量化数据进行特征融合编码，计算得到多生物特征融合的生物特征融合密钥；S3：构建多链路融合生物特征密钥传输模型，所述模型输入为待传输的生物特征融合密钥，输出为多密钥传输路径；S4：对待传输的生物特征融合密钥进行分块，并按照所述多密钥传输路径进行密钥传输，其中所述密钥传输流程，包括：对待传输的生物特征融合密钥进行n等分，并按照模型输出的多密钥传输路径进行密钥传输，将分配列表直接发送到生物特征密钥接收方，生物特征密钥接收方依次接收到n份生物特征融合密钥，按照分配列表对n份生物特征融合密钥进行排序组合，得到生物特征融合密钥，其中所述密钥传输流程为：S41：密钥传输路径接收到待传输的生物特征融合密钥，传输路径中的当前传输节点h0随机制备若干相位随机的弱相干脉冲发送到传输路径的下一节点h1，其中信号态和诱骗态{μ0,μ1}的发送概率分别为{p0,p1}，对应的脉冲数量为{m0,m1}，每个脉冲的随机相位为传输效率为v；S42：传输路径的下一节点h1计算脉冲传输的误码率error：其中：e0表示信号态脉冲的误码率，e1表示诱骗态脉冲的误码率，所述误码率表示接收脉冲与发送脉冲不一致的比率；计算脉冲传输的信息增益value：S43：计算从节点h0到节点h1的脉冲传输误差的脉冲传输误差若大于预设值阈值，说明节点h0到节点h1之间存在窃听，终止节点h0到节点h1之间的通信，并重新选取传输能力大的空闲通信链路进行密钥传输；若小于等于预设值阈值，节点h0将待传输的生物特征融合密钥发送到节点h1，重复步骤S41到S43，直到生物特征密钥接收方接收到n等分后的部分生物特征融合密钥；当生物特征密钥接收方得到组合后的最终生物特征融合密钥，向用户发出消息请求，用户向生物特征密钥接收方发送消息认证码，，生物特征密钥接收方基于随机数rand对消息认证码进行sys密钥提取，基于sys密钥对生物特征融合密钥进行解密以及存储处理。2.如权利要求1所述的一种基于融合的匿名生物特征密钥传输方法，其特征在于，所述S1步骤中采集生物特征数据，其中所述生物特征数据包含指纹数据、心电信号数据以及声
纹数据，包括：利用多类型传感器采集用户的生物特征数据，其中所述生物特征数据包括指纹数据、心电信号数据以及声纹数据；所述指纹数据为指纹图像数据，利用图像传感器采集用户的指纹图像，将所采集的指纹图像作为指纹图像数据；所述心电信号数据以及声纹数据均为信号数据，分别利用心电传感器以及声音传感器感知用户的心电信号以及声纹信号，并利用放大器以及A/D转换器对所感知的信号数据进行放大以及转换处理，得到心电信号数据以及声纹数据。3.如权利要求2所述的一种基于融合的匿名生物特征密钥传输方法，其特征在于，所述S1步骤中对所采集的指纹数据进行预处理以及特征提取，包括：对所采集的指纹数据进行预处理以及特征提取，提取得到用户的指纹特征，其中所述指纹数据的预处理以及特征提取流程为：S11：将指纹数据转换为指纹像素矩阵，其中指纹像素矩阵的大小为M
×
N，M表示指纹数据的宽，N表示指纹数据的长；S12：计算指纹像素矩阵中任意像素I(x,y)的方向θ(x,y)，其中I(x,y)表示指纹像素矩阵中第x行第y列的像素，所述方向θ(x,y)的计算公式为：f(x,y)＝max{R(x,y),G(x,y),B(x,y)}其中：R(x,y),G(x,y),B(x,y)表示像素I(x,y)分别在RGB颜色通道的值；f(x,y)表示像素I(x,y)的灰度值；S13：计算任意像素I(x,y)的水平灰度值f1(x,y)和垂直灰度值f2(x,y)：(x,y)：S14：若f1(x,y)＞f2(x,y)，则像素I(x,y)为指纹数据中的谷线，将像素I(x,y)的灰度值f(x,y)设置为255，否则像素I(x,y)为指纹数据中的脊线，将像素I(x,y)的灰度值f(x,y)设置为0，得到二值化后的指纹像素矩阵；S15：对二值化的指纹像素矩阵中的所有像素进行扫描，若对于该像素的周围8个像素，任意相邻两点像素的灰度值之差的绝对值之和等于510或1530，则该像素为指纹脊线交点特征；S16：将二值化的指纹像素矩阵中的所有指纹脊线交点特征标记为1，其余像素标记为0，得到二进制编码处理后的指纹特征矩阵S。4.如权利要求2所述的一种基于融合的匿名生物特征密钥传输方法，其特征在于，所述S1步骤中对所采集的心电信号数据以及声纹数据进行预处理以及特征提取，包括：对所采集的心电信号数据以及声纹数据进行预处理以及特征提取，心电信号数据以及
声纹数据的信号长度相同，其中所述心电信号数据以及声纹数据均为信号数据，所述信号数据的预处理以及特征提取流程为：将信号数据x
i
(t)划分为奇偶两个信号，得到时序信息t均为奇数的信号x
i
(t1)和时序信息t均为偶数的信号x

【专利技术属性】
技术研发人员：严辉，高杰，鲁滔，
申请(专利权)人：咚咚数字科技有限公司，
类型：发明
国别省市：