CN105808998A - 一种指纹识别装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种指纹识别装置，应用于指纹识别技术领域，降低指纹信息被破解或读取的风险，提高用户指纹信息的安全性。本发明实施例中，所述装置包括指纹传感器、智能卡和微控制器；所述智能卡中预存用户的指纹模板，所述指纹模板由智能卡初次使用时生成的第一密钥加密；所述指纹传感器，用于采集用户的指纹图像并将采集的指纹图像传输至智能卡；所述智能卡，用于接收指纹传感器采集的指纹图像；将所述指纹图像加密后发送至所述微控制器；智能卡与微控制器每次数据传输均使用不同的密钥；所述微控制器，用于解密智能卡发送的加密指纹图像，提取出指纹图像的图案特征；最后有智能卡比对提取的图像特征与指纹模板以识别指纹。

Description

一种指纹识别装置
技术领域
本发明涉及指纹识别技术领域，尤其涉及一种指纹识别装置。
背景技术
指纹是手指皮肤上特有的花纹，由皮肤上的***线构成。这些***线的起点、终点、分叉、结合被称为细节特征点。***线的这种细节特征有无数种排列，因此，每个人的指纹甚至一个指纹的每条***线都是独特的，具有不可替代性，因此，通过指纹进行身份鉴定具有很高的安全性。也逐渐被应用在金融、公安、门禁、户籍管理等领域。
由于指纹的识别多被用于安全应用领域，因此保证指纹信息的安全性十分重要。而现有技术中在使用指纹的过程中，对用户指纹信息的保护力度不够，用户指纹信息被非法读取的风险较大。
发明内容
由于现有技术对用户指纹信息保护没有采取有效的方法，使得用户的指纹信息通过线路监听、软件破解等方法被窃取，又或者由于设备提供商或***建设商的考虑不周，内部人员动机不纯，而导致指纹信息泄漏的风险较高。有鉴于此，非常需要一种改进的指纹识别装置，以解决现有技术中用户指纹信息被窃取或者被泄露的技术问题，降低指纹信息被窃取的风险，提高用户指纹信息的安全性。
本发明的实施方式提供一种指纹识别装置，例如可以包括：
指纹传感器、智能卡和微控制器；所述智能卡中预存由第一密钥加密的用户指纹模板；所述第一密钥根据智能卡初次使用时生成的真随机数通过加密算法生成；其中，智能卡与微控制器每进行一次数据传输之前通过随机数交互生成临时密钥对，以便于对传输数据进行加解密；
所述指纹传感器，用于采集用户的指纹图像并将采集的指纹图像传输至智能卡；
所述智能卡，用于接收指纹传感器采集的指纹图像；将所述指纹图像加密后发送至所述微控制器；
所述微控制器，用于解密智能卡发送的加密指纹图像，提取出指纹图像的图像特征；将所述图像特征加密后发送至智能卡；以便智能卡将图像特征与指纹模板作比对。
优选的，所述指纹传感器和所述智能卡封装为一体。
优选的，所述指纹传感器和所述智能卡通过SIP叠封技术封装为一体。
优选的，所述指纹采传感器与智能卡之间通过高速数据接口连接。
优选的，所述智能卡还用于根据指纹模板的比对结果更新预存的指纹模板。
优选的，所述微控制器为高性能微控制器。
优选的，所述微控制器内存中的数据采用第二密钥加密后的密文形式存储；
其中，第二密钥在微控制器每次上电时生成，每次上电生成的第二密钥不同。
优选的，所述第二密钥由微控制器通过对智能卡发送的真随机数进行分散处理后与微控制器生成的真随机数通过预设算法生成。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例中，指纹模板被加密存储在智能卡内，智能卡本身具有较高的安全识别功能，在一定程度上可以提高指纹数据的安全性。另外，指纹模板加密使用的第一密钥是根据智能卡初次使用时生成的真随机数通过加密算法生成，由于外界无法获知智能卡初次使用生成的真随机数，所以即使是***和设备提供商也无从得知该密钥，而且对于不同的用户来说该密钥不同，进一步提高了用户指纹信息存储的安全性。再者，智能卡与微处理器通信时，每次都需要针对本次数据传输生成临时密钥对，由临时密钥对数据进行加解密。每次通信使用的密钥不同，增加了数据被破解的难度，提高了数据传输的安全性。通过本实施例提供的技术方案，降低了密钥被破解、数据被读取的风险，提高了指纹信息的安全性。
附图说明
图1为本发明实施例中指纹识别装置实施例的结构示意图；
图2为图1所示装置的工作图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种指纹识别装置，能够提高用户指纹数据的安全性，降低指纹数据被窃取或者被泄露的风险。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
参阅图1，本发明实施例中一种指纹识别装置实施例1的结构示意图，所述装置可以包括指纹传感器11、智能卡12和微控制器13。其中指纹传感器11和智能卡12连接，智能卡12和微控制器13连接。
所述智能卡中预存由第一密钥加密的用户指纹模板；所述第一密钥根据智能卡初次使用时生成的真随机数通过加密算法生成；其中，智能卡与微控制器每进行一次数据传输之前通过随机数交互生成临时密钥对，以便于对传输数据进行加解密。
具体的，所述指纹传感器11，用于采集用户的指纹图像并将采集的指纹图像传输至智能卡；
所述智能卡12，用于接收指纹传感器采集的指纹图像；将所述指纹图像加密后发送至所述微控制器；
所述微控制器13，用于解密智能卡发送的加密指纹图像，提取出指纹图像的图像特征；将所述图像特征加密后发送至智能卡；以便智能卡将图像特征与指纹模板作比对。
本实施例中所述的指纹图像特征是指由指纹图像处理后提取的图像中包含关进信息的点(比如可以完整表示一个用户指纹的一些点)。指纹模板是指由用户录入指纹时的多次图像特性合成的可以代表用户手指指纹的数据集合。智能卡存储指纹模板使用的第一密钥生成使用的算法可以是目前密码学中经常使用的一些算法，比如AES(AdvancedEncryptionStandard，高级加密标准)算法、国密SM4算法等，这里不作具体限定。另外，生成第一密钥时除了所述真随机数外，还可以结合其他辅助信息生成，比如智能卡的根密钥、序列号等信息。
需要说明的是，智能卡与微控制器进行的通信采用“一次一密”的方式进行，即智能卡与微控制器每进行一次数据传输之前均通过随机数交互生成临时密钥对，发送数据的一端使用临时密钥中的加密密钥对发送数据进行加密，数据接收端使用解密密钥对数据进行解密。比如，智能卡发送加密的指纹图像，微控制器以对应的解密密钥对指纹图像进行解密。同样的，当智能卡对指纹图像特征与指纹模板进行比对时，微控制器在将指纹图像特征发送智能卡之前也需要通过实时生成的临时密钥对图像特征进行加密，智能卡对图像特征进行解密，然后作与指纹模板的比对。数据传输使用的密钥都是临时生成的，增加了数据传输的安全性，同时降低了数据被破解的风险。
本实施例中，指纹模板存储在智能卡内且从未被读出，智能卡本身具有高安全性，一定程度上可以保证指纹模板的安全。另外，指纹模板存储时由第一密钥加密，第一密钥根据智能卡初次使用时生成的真随机数通过加密算法生成，外界无法获知智能卡初次使用生成的真随机数，所以即使是***和设备提供商也无从得知该密钥，用户指纹数据不会被泄露。其次智能卡与微处理器采用“一次一密”的方式进行通信，增加了数据传输的安全性，数据被破解的难度增大，装置应对指纹数据被窃取的能力增强，保证了指纹信息的安全。
在实施例1的基础上，优选的，用户在接触指纹传感器的过程中，接触的角度以及接触面积随着时间会形成一种习惯，所以智能卡在识别指纹的时候，可以对指纹模板进行更新，所述更新可以包括增加指纹图像特征、替换指纹图像特征等。所述的替换指纹图像可以理解为，用户初次使用该装置时有可能与后期形成的习惯差距较大，替换后可以减小微处理器以及智能卡的运算压力。
所述指纹传感器与智能卡之间通过高速数据接口连接且二者采用SIP(SystemInaPackage，***级封装)叠封技术封装为一体，一体化的注塑封装，可以避免探针等监听方式窃取指纹数据，进一步提高指纹识别过程中的数据安全性。
智能卡的数据处理能力有限，指纹图像特征的提取等处理在微控制器内进行，由于指纹图像的处理比较复杂，运算量较大，所以这里选用高性能微控制器(比如STM32F4系列高性能微控制器)进行指纹图像的处理，可以提高数据的处理能力以及数据处理速度。
微控制器要处理大量的指纹数据，会产生大量中间数据(比如内存数据)，微控制器采用密文存储方式提高这些数据的安全性，微控制器采用第二密钥对这些数据加密，第二密钥的生成方式可以参照临时密钥的生成方式，这里不再赘述。第二密钥在微控制器每次上电时生成，且每次上电生成的第二密钥不同，增加了非法用户窃取用户指纹数据的难度。基于上述对指纹识别装置的描述，参考图2所示，为所述装置的工作流图。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种指纹识别装置，其特征在于，包括：
指纹传感器、智能卡和微控制器；所述智能卡中预存由第一密钥加密的用户指纹模板；所述第一密钥根据智能卡初次使用时生成的真随机数通过加密算法生成；其中，智能卡与微控制器每进行一次数据传输之前通过随机数交互生成临时密钥对，以便于对传输数据进行加解密；
所述指纹传感器，用于采集用户的指纹图像并将采集的指纹图像传输至智能卡；
所述智能卡，用于接收指纹传感器采集的指纹图像；将所述指纹图像加密后发送至所述微控制器；
所述微控制器，用于解密智能卡发送的加密指纹图像，提取出指纹图像的图像特征；将所述图像特征加密后发送至智能卡；以便智能卡将图像特征与指纹模板作比对。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述指纹传感器和所述智能卡封装为一体。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述指纹传感器和所述智能卡通过SIP叠封技术封装为一体。
4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述指纹采传感器与智能卡之间通过高速数据接口连接。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述智能卡还用于根据指纹模板的比对结果更新预存的指纹模板。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微控制器为高性能微控制器。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微控制器内存中的数据采用第二密钥加密后的密文形式存储；
其中，第二密钥在微控制器每次上电时生成，每次上电生成的第二密钥不同。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二密钥由微控制器通过对智能卡发送的真随机数进行分散处理后与微控制器生成的真随机数通过预设算法生成。
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