生物識(shí)別技術(shù)在汽車安全領(lǐng)域應(yīng)用的研究.pdf

1、本文綜合了國(guó)內(nèi)外有關(guān)汽車安全性研究的發(fā)展動(dòng)態(tài)，就汽車安全性的研究狀況、存在的問題、法規(guī)以及研究方法等進(jìn)行了深入的探討；分析了國(guó)內(nèi)外汽車主、被動(dòng)安全性情況，并提出將生物識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于汽車中來解決汽車安全性問題。 在網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)高速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)中，出于安全、保密和保護(hù)合法權(quán)限等原因人們必須面對(duì)各種各樣的身份驗(yàn)證，如金融交易、進(jìn)入權(quán)限數(shù)據(jù)庫(kù)、員工登記、進(jìn)入私人電腦等等。傳統(tǒng)身份認(rèn)證的是基于密碼體系或者基于令牌的，存在著丟失、被盜用

2、、偽造、遺忘等安全隱患。生物驗(yàn)證技術(shù)是使用人的生理特征或行為特征來進(jìn)行驗(yàn)證的，克服了傳統(tǒng)身份驗(yàn)證技術(shù)的缺點(diǎn)。目前，有很多的生物識(shí)別技術(shù)可用于身份認(rèn)證。包括：虹膜識(shí)別技術(shù)、視網(wǎng)膜識(shí)別技術(shù)、面部識(shí)別、簽名識(shí)別、聲音識(shí)別技術(shù)、指紋識(shí)別系統(tǒng)。作為生物驗(yàn)證技術(shù)的代表，指紋驗(yàn)證技術(shù)因其唯一性、隨時(shí)間不變性、采集方便等特點(diǎn)受到了最為廣泛的關(guān)注。其中指紋因具有終生不變性及穩(wěn)定性，是目前應(yīng)用前景較好的生物識(shí)別系統(tǒng)?？蓮V泛應(yīng)用于公安、保安、機(jī)要部門、商業(yè)等

3、領(lǐng)域。 正是基于實(shí)際應(yīng)用的需要，本文對(duì)自動(dòng)指紋驗(yàn)證系統(tǒng)進(jìn)行了研究，在詳細(xì)的敘述了指紋驗(yàn)證的理論基礎(chǔ)的前提下，本文做了下面幾個(gè)方面的工作：提出了一種結(jié)合密碼和模板自適應(yīng)的指紋系統(tǒng)，對(duì)指紋驗(yàn)證系統(tǒng)的安全性和速度作了改進(jìn)。指紋驗(yàn)證過程是個(gè)提取輸入指紋的特征并將它們和系統(tǒng)保存的特征模板進(jìn)行比較的過程。為了快速地實(shí)現(xiàn)指紋驗(yàn)證，通常根據(jù)指紋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將指紋分為幾類，驗(yàn)證的時(shí)候只和相同類別的特征模板進(jìn)行比較，對(duì)于一個(gè)大型的系統(tǒng)來講，每類中的指

4、紋模板數(shù)目仍然是非常巨大的，在每類中的比較過程仍然運(yùn)算量大，非常消耗時(shí)間。這限制了指紋驗(yàn)證系統(tǒng)在用戶數(shù)量龐大場(chǎng)合的使用，本文提出了一種新的指紋分類的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過分類能夠減小比對(duì)指紋數(shù)目，這樣大大提高了指紋比對(duì)的速度；另外系統(tǒng)保存的指紋特征模板會(huì)根據(jù)輸入的指紋圖像自適應(yīng)的改變，來逐步逼近使用者的指紋，采用這種方法可以適應(yīng)部分指紋磨損、受傷帶來的影響。另外，根據(jù)實(shí)際中傳感器獲得的指紋圖像質(zhì)量不好的問題，本文也對(duì)指紋圖像的增強(qiáng)算法進(jìn)行了改進(jìn)

5、。 在指紋識(shí)別算法上，本文綜合了細(xì)節(jié)匹配和紋理特征技術(shù)，提出了新的指紋匹配算法，主要由以下幾種方法組成：采用小波框架理論用于指紋圖像的紋理分析和邊緣提??；基于遺傳算法的指紋圖像算法初匹配；采用了一個(gè)大小可變的限界盒對(duì)指紋脊線進(jìn)行細(xì)節(jié)點(diǎn)匹配，選取了基于圖像校準(zhǔn)的點(diǎn)模式匹配法和局部向量特征匹配法進(jìn)行指紋的特征匹配。在基于圖像校準(zhǔn)的點(diǎn)模式匹配法中采用了可變大小的界限盒，改變了固定大小的界限盒的不足。在局部向量特征匹配法中加入了中心點(diǎn)與

6、鄰近特征點(diǎn)的紋線數(shù)、方向角差、中心點(diǎn)的方向角等特征信息，提高了特征匹配的準(zhǔn)確性。指紋技術(shù)的應(yīng)用方面，本文建立了一種密碼和指紋結(jié)合的系統(tǒng)，基于生物識(shí)別技術(shù)的公鑰管理體系PKI，運(yùn)用指紋識(shí)別、動(dòng)態(tài)DES、RSA、可驗(yàn)證秘密共享等密碼技術(shù)提出了一種新的簡(jiǎn)單有效的自適應(yīng)安全的數(shù)字簽名協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了文件加密、數(shù)字證書的制作、SSL安全通訊、加解密操作等功能，并且給出了安全性證明。它采用密碼作為指紋庫(kù)的索引，索引到密碼對(duì)應(yīng)的特征模板，再和輸入指紋進(jìn)行

7、驗(yàn)證，能克服密碼容易被偽造和單獨(dú)使用指紋驗(yàn)證耗時(shí)長(zhǎng)的缺點(diǎn)；同時(shí)系統(tǒng)的指紋特征模板能自動(dòng)更新，以反映使用者指紋的變化并完善原注冊(cè)的特征模板，采用這種方法，能夠?qū)κ褂谜呱矸葸M(jìn)行動(dòng)態(tài)確認(rèn)，保證數(shù)據(jù)傳送的可靠性。不但解決了通信雙方的雙向認(rèn)證問題，而且解決了用戶活體指紋特征等認(rèn)證信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臋C(jī)密性和完整性問題。把以指紋特征為代表的生物識(shí)別技術(shù)與基于密碼體制的身份認(rèn)證協(xié)議有機(jī)結(jié)合，向最終用戶提供一種更加安全、可靠、便捷的身份認(rèn)證手段，將是成功

8、地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全和信息系統(tǒng)安全的有效途徑。并采用指紋和IC卡結(jié)合方式對(duì)指紋進(jìn)行采集和存儲(chǔ)。指紋與IC卡的身份識(shí)別就是將指紋的特征信息和其他個(gè)人信息存儲(chǔ)到IC卡中作為身份識(shí)別的依據(jù)，身份識(shí)別以一對(duì)一或一對(duì)幾的指紋識(shí)別為主，還可通過IC卡中的其它個(gè)人信息進(jìn)行輔助的身份識(shí)別。 本文也實(shí)現(xiàn)了在嵌入式環(huán)境下指紋識(shí)別以及非對(duì)稱加密算法的硬件實(shí)現(xiàn)，針對(duì)嵌入式下算法的特點(diǎn)選定了Ann系列SOC芯片作為核心處理芯片，接著對(duì)此芯片的結(jié)構(gòu)組成及功能進(jìn)行

9、了具體分析。指紋識(shí)別模塊采用雙CPU結(jié)構(gòu)，主識(shí)別芯片采用三星ARM9 S3C2500，輔助芯片采用ATMEGA16L 8AI進(jìn)行采集圖像，通訊處理等功能。嵌入式系統(tǒng)主要由指紋圖像的錄入，分析比對(duì)、驗(yàn)證比較、以及與串口 LCD通訊，數(shù)據(jù)保存等功能步驟組成。包括嵌入式操作系統(tǒng)的選擇及定制，計(jì)算機(jī)控制單元的軟件及硬件設(shè)計(jì)包括：指紋并口采集板設(shè)計(jì)及初始化程序，前臺(tái)指紋建檔、比對(duì)程序，局域網(wǎng)通訊程序，數(shù)據(jù)處理程序等。并實(shí)現(xiàn)了一種具備指紋識(shí)別功能的

10、聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的開發(fā)過程，介紹了指紋識(shí)別的基本原理及嵌入式TCP/IP協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)通信中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，采用網(wǎng)卡芯片NS32490C實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)在局域網(wǎng)內(nèi)和通過局域網(wǎng)在英特網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳輸，用戶終端以單片機(jī)系統(tǒng)為媒介，通過網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程進(jìn)行指紋身份驗(yàn)證。 最后結(jié)合汽車電子信息處理系統(tǒng)一汽車行駛記錄及導(dǎo)航儀和陜西省GPS記錄儀管理平臺(tái)的具體實(shí)施規(guī)范，闡述了生物識(shí)別技術(shù)在汽車電子信息處理系統(tǒng)一汽車行駛記錄及導(dǎo)航儀的應(yīng)用，主要包括了汽車行駛記錄儀后