CN105205375A - 一种基于掌纹识别的私密信息保护软件及新型掌纹图像预处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于掌纹识别技术的移动端隐私保护软件，及一种新型的掌纹图像预处理方法。本软件的特色在与采用了先进的掌纹识别技术作为软件的进入密码。用户可以通过手机摄像头扫描掌纹的方式进入软件，即摒弃了传统的文本密码或图形解锁的方式。通过掌纹进入本软件后，本软件为用户提供了四种功能：账号密码本功能，私密日记功能，私密应用保护功能，和私密文件保护功能。该新型掌纹图像预处理方法的特色在于：首先采用Haar+Adaboost分类器判断手掌所在的主要区域，再根据该区域的特征对整幅图像进行肤色检测，最终得到掌纹的ROI(Region？of？Interests)。该方法在很大程度上克服了传统肤色分割方法的不足，在不同的光照条件下表现出了很好的鲁棒性。

Description

一种基于掌纹识别的私密信息保护软件及新型掌纹图像预处理方法

技术领域

本发明属于移动设备隐私保护领域和生物特征识别领域。

技术背景

随着智能手机的普及和移动互联网的发展，人们越来越频繁地使用智能手机进行拍照、工作、娱乐等活动。然而，当人们使用手机给自己的生活带来方便的同时，个人隐私以及敏感信息也常常容易暴露。例如，手机遗失后，隐私的泄露将给人们带来巨大的损失和烦扰。因此，如何保护手机上的个人隐私成为当下急需解决的问题。

目前市面上出现了一些隐私保护软件，这些软件在一定程度上提高了手机中个人隐私的安全性。但是，由于这些软件是采用传统密码机制来对用户身份进行认证的。而传统的密码认证方式存在着易遗忘和易被破解的缺点，所以我们采用掌纹识别技术作为用户身份认证的手段。基于掌纹识别技术的私密信息保护软件给人们带来了一种更加方便、安全、可靠的途径来对个人隐私进行保护。同时，它不需要特殊的硬件支持，具有普通摄像头的手机即可安装使用。因此，它有着广阔的应用前景。

对于掌纹图像的预处理，该过程一直是掌纹识别技术中的一个难点。掌纹识别的准确率也跟其预处理方法有很大关系。本文旨在提出一种新型的掌纹图像预处理方法，该方法在很大程度上克服了光照对预处理过程的影响。

发明内容

本发明包含两项内容：基于掌纹识别技术的隐私保护软件和新型掌纹图像预处理方法。

该软件的目的旨在保护移动终端用户的隐私安全。特色在于使用了先进的掌纹识别技术作为进入该软件的身份认证方式。相比于传统的文本密码和图形密码等身份认证方式，该认证方式有着方便、新颖、无需记忆的特点。

本软件包含以下几个功能：

(1)掌纹的注册与验证功能：该功能的使用过程分为掌纹信息的录入和掌纹信息的匹配两个部分，分别对应用户的注册和登录。且用户通过手机摄像头即可完成掌纹的录入与匹配。

(3)账号密码本功能：用户可在该功能中记录自己繁多的账号密码信息。具体来说，用户可以完成账号密码条目的添加、删除、修改和查看等操作。

(4)私密日记功能：用户可在该功能中撰写私密的日记或便签。具体来说，该功能中拥有三种日记本：普通日记本，生活日记本，私密日记本，用户可在不同的日记本中完成日记的添加、删除、修改和查看等操作。

(5)私密应用保护功能：用户可使用该功能对手机中想要保护的应用程序进行加锁保护。具体来说，用户进入该功能后，可在未加锁程序列表中选择某程序进行加锁，也可在已加锁程序列表中选择某程序进行解锁。已加锁的应用程序在被打开时将被要求输入预设的密码，密码正确时才可进入该应用。

(6)私密文件保护功能：用户可在该功能中选择手机存储卡中的任何文件进行加解密。具体来说，用户进入该功能后，可在显示的手机文件列表中选择要加密的文件进行加密。用户选择加密后，将采用AES算法对该文件进行加密并移动到本软件创建的一个文件夹中。用户选择将该文件夹中的某文件进行解密时，将使用AES算法对该文件进行解密并移动到初始目录中。

该新型掌纹图像预处理方法旨在改进传统的掌纹图像预处理过程。该方法的特色在于，对于不同的光照条件具有很好的鲁棒性。

本方法包含以下几个步骤：

(1)使用Haar+Adaboost分类器检测图像中是否存在手掌。

(2)将图像转换到YCrCb空间。

(3)选取分类器检测出的手掌区域的中央作为肤色样本区域，计算该区域中像素的Cr值、Cb值的平均值。

(4)计算整幅图像所有像素的Cr值和Cb值到上述平均值的欧几里德距离。

(5)根据每个像素点对应的距离值，建立肤色概率灰度图。

(6)利用大津法对肤色概率灰度图进行阈值分割，将其二值化。

(7)定位二值图像中手掌的食指和中指谷点、中指和无名指谷点作为两个关键点。

(8)根据两个关键点确定掌纹图像的ROI。

附图说明

1.图1是本软件的功能结构图；

2.图2是本软件-掌纹验证模块的流程图；

3.图3是本软件-掌纹注册与验证功能的界面图；

4.图4是本软件-账号密码本功能的界面图；

5.图5是本软件-私密日记功能的界面图；

6.图6是本软件-私密应用保护功能的界面图；

7.图7是本软件-私密文件保护功能的界面图；

8.图8是新型掌纹图像预处理方法的实施流程图；

9.图9-1～9-5是新型掌纹图像预处理方法在实施中的各个中间结果；

10.图9-1是使用Adaboost分类器判断手掌是否存在的结果；

11.图9-2是得到的肤色概率灰度图；

12.图9-3是利用大津法求得阈值，将肤色概率灰度图进行二值化后的结果；

13.图9-4是定位食指与中指、中指与无名指谷点的结果；

14.图9-5是通过建立坐标系，最终得到掌纹感兴趣区域的结果。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明中的私密信息保护软件和新型方法进行具体描述，以便本领域的从事者更好地理解本发明。

图1展示的是本软件的功能结构图，各功能的大体描述如发明内容中所述。

图2、3是本软件的掌纹注册与验证功能的流程图和界面图。用户首次进入本软件时，需进行掌纹的注册。本软件将调用摄像头完成该功能。用户将手掌置于摄像头拍摄画面中的适当位置时，点击手机屏幕任何位置即可完成注册。在用户第二次及之后使用本软件时，需进行掌纹验证。用户将手掌置于摄像头拍摄画面中的适当位置，放置不动，等待大约3秒即可完成掌纹的验证。若长时间验证不成功，则会弹出对话框，询问用户是继续验证还是退出。若用户选择退出，则将退出本软件。若用户选择继续验证，则将继续进行验证。若进行了三轮验证均未成功，则软件将询问用户是使用备用验证方式还是退出，若用户选择退出，则退出本软件。若用户选择使用备用验证方式，则将进行邮箱及安全问题的验证。

图4是本软件的账号密码本功能的界面图。在本功能的主界面，点击右上角的加号，即可创建一个账号密码条目。单击某个账号密码条目则可对该条目进行查看或编辑。单击该功能主界面左上角的编辑按钮，则可选择一个或多个账号密码条目进行删除。

图5是本软件的私密日记功能的界面图。在该功能的主界面中，点击“新建日记”图标，即可创建一个私密日记。用户还可选择将日记创建在不同的日记本中。同样，用户可以实现对日记的添加，删除，编辑，查看操作。

图6是本软件的私密应用保护功能的界面图。用户可以在该功能中选择想要保护的应用程序。在未加锁的程序列表中选择想要加锁的应用，单击即可将该应用加锁，该应用程序的图标同时会从未加锁界面移动到已加锁界面，未加锁程序列表和已加锁程序列表界面如图6中前两个子图所示。当某应用程序被保护后，该应用程序的进入会被要求提供密码，密码正确方可进入该应用，如图6中第三个子图所示。如果想要撤销对该应用的保护，只需在已加锁应用的列表中找到它，选择将它解锁即可。

图7是本软件的私密文件保护功能的界面图。用户可以使用此功能浏览手机中的文件目录，并对想要进行保护的文件进行加密。在加载出的文件列表中点击想要加密的文件，并在弹出的对话框中选择“加密该文件”，即可对该文件进行AES加密。且加密后的文件会被移动至已加密文件夹中，原路径处的文件将被删除。在解密时，用户可在已加密文件夹中点击想要解密的文件，并选择“解密该文件”，即可对该文件进行AES解密。且解密后的文件会回归原位。

图8是新型掌纹图像预处理方法的实施流程图。在获取掌纹图像后，首先采用事先训练好的Haar+Adaboost分类器对该图像进行手掌有无的检测，如图9-1所示。若检测出图像中存在手掌，则记录检测出的区域位置，并选取该区域的中心部分作为肤色样本区域。

随后将掌纹图像转换到YCbCr空间，计算肤色样本区域所有像素的Cr值和Cb值的平均值，并计算整幅图像上每个像素的Cr、Cb值到该平均值的欧式距离。计算公式为：

$d_{(i,j)}=\sqrt{{\left({\mathrm{Cr}}_{(i,j)}-\stackrel{\‾}{{\mathrm{Cr}}_s}\right)}^2+{\left({\mathrm{Cb}}_{(i,j)}-\stackrel{\‾}{{\mathrm{Cb}}_s}\right)}^2}$

式中，d_(i,j)表示每个像素点对应的欧式距离值，Cr_(i,j)，Cb_(i,j)分别表示像素点(i,j)的Cr值和Cb值。表示肤色样本区域所有像素点Cr，Cb的平均值。

根据每个像素点对应的欧式距离建立肤色概率灰度图，如图9-2所示。该图像中每一点灰度值的计算公式为：

$P_{(i,j)}=\frac{d_{max}-d_{(i,j)}}{d_{max}}\×255$

式中，P_(i,j)表示肤色概率灰度图中每个像素的灰度值，d_(i,j)表示每个像素点对应的欧式距离(上一段中计算得到)，d_max为d_(i,j)中的最大值。

之后，根据大津法计算分割肤色概率灰度图的最佳阈值，对该图像进行阈值分割，得到二值图像，如图9-3所示。该二值图像中，白色区域即为手掌区域。最后，定位二值图像中手掌的食指和中指谷点，中指和无名指谷点，如图9-4所示。根据这两个关键点，定位掌纹图像的ROI。最终得到的掌纹图像的ROI如图9-5所示。

Claims (2)

1.本次发明的基于掌纹识别技术的私密信息保护软件，包括以下功能：

(1)掌纹的注册与验证功能：该功能的使用过程分为掌纹信息的录入和掌纹信息的匹配两个部分，分别对应用户的注册和登录。用户通过手机摄像头完成掌纹的录入与匹配。

(2)账号密码本功能：用户可在该功能中记录自己众多的账号密码信息。具体地，可以完成账号密码条目的添加、删除、修改和查看等操作。

(3)私密日记功能：用户可在该功能中撰写私密的日记或便签。具体地，该功能中拥有三种日记本：普通日记本，生活日记本，私密日记本。用户可在不同的日记本中完成日记的添加、删除、修改和查看等操作。

(4)私密应用保护功能：用户可使用该功能对手机中想要保护的应用程序进行加锁保护。具体地，用户进入该功能后，可在未加锁程序列表中选择某程序进行加锁，或者在已加锁程序列表中选择某程序进行解锁。已加锁的应用程序在被打开时将要求用户输入预设的密码，密码正确时才可进入该应用。

(5)私密文件保护功能：用户可在该功能中选择手机存储卡中的任何文件进行加解密。具体地，用户进入该功能后，可在显示的手机文件列表中选择要加密的文件进行加密。文件被选择加密后，将采用AES算法对其进行加密并且移动到本软件所创建的一个文件夹中。用户选择将该文件夹中的某文件进行解密时，将采用AES算法对其进行解密并且移动到原始目录中。

2.本次发明的一种新型的掌纹图像预处方法，包含以下步骤：

(1)使用Haar+Adaboost分类器检测图像中是否存在手掌。

(2)将图像转换到YCrCb空间。

(3)计算分类器检测出的手掌区域的中央部分像素的Cr值和Cb值的平均值。

(4)计算整幅图像所有像素的Cr和Cb值到上述平均值的欧几里德距离。

(5)根据每个像素点对应的距离值，建立肤色概率灰度图。

(6)利用大津法对肤色概率灰度图进行阈值分割，将其二值化。

(7)定位二值图像中手掌的食指和中指谷点、中指和无名指谷点作为两个关键点。

(8)根据两个关键点确定掌纹图像的ROI。