一种基于指纹识别的软件使用限制方法及系统

摘要

本发明涉及一种指纹识别的技术领域，揭露了一种基于指纹识别的软件使用限制方法，包括：用户录入认证指纹申请试用软件，试用软件将录入的认证指纹及软件信息提交到认证服务器进行存储；认证服务器将认证指纹转换为指纹信号；利用指纹信号预处理算法对指纹信号进行预处理，得到预处理后的指纹信号；利用指纹信号解析算法解析预处理后的指纹信号，得到认证指纹的特征信息；用户录入验证指纹将传送至认证服务器，认证服务器利用指纹校准方法将认证指纹和验证指纹的特征信息进行校准处理；利用指纹匹配算法进行两次录入指纹的特征信息匹配。本发明还提供了一种基于指纹识别的软件使用限制系统。本发明实现了指纹识别。

说明书

技术领域

本发明涉及指纹识别的技术领域，尤其涉及一种基于指纹识别的软件使用限制方法及系统。

背景技术

指纹是人类生物特征的主要组成部分之一。人类在漫长的发展历程中，人类留存的生物特征信息日渐泯灭。随着生物技术的飞速发展，基于信物或密码的传统系统显得越来越脆弱而不能适应现代安全防御系统的需求，因而人们想通过研究其它识别技术来满足日常生活中的需要，基于指纹的软件使用方法成为当前研究的热门话题。

现有指纹识别匹配方法经常遇到很多不利因素，如非刚性形变、噪声和离群点等，这些因素会降低基于汗孔的指纹识别匹配的精度。同时，由于指纹中的汗孔数量庞大，完全匹配和检索这些汗孔的计算量非常大，这些问题严重影响了指纹识别系统的工程应用和市场推广。

鉴于此，如何降低不利因素对指纹识别精度的影响，更为快速地完成用户指纹识别，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种基于指纹识别的软件使用限制方法，用户录入认证指纹申请试用软件，将录入的指纹及软件信息提交到认证服务器进行存储；认证服务器将指纹转换为指纹信号，并利用指纹信号解析算法解析得到录入指纹的特征信息；每次用户试用软件都需要进行指纹录入，录入的验证指纹将传送至认证服务器，其中认证服务器利用指纹校准方法将认证指纹和验证指纹的特征信息进行校准处理，并利用指纹匹配算法进行两次录入指纹的特征信息匹配，若认证指纹和验证指纹匹配成功，则当前用户可以试用该软件，并将该软件的试用次数减1，否则不允许软件试用；若用户软件试用次数为0则不允许用户继续试用软件，同时提醒用户进行购买。

为实现上述目的，本发明提供的一种基于指纹识别的软件使用限制方法，包括：

用户录入认证指纹申请试用软件，试用软件将录入的认证指纹及软件信息提交到认证服务器进行存储；认证服务器将认证指纹转换为指纹信号；

利用指纹信号预处理算法对指纹信号进行预处理，得到预处理后的指纹信号；

利用指纹信号解析算法解析预处理后的指纹信号，得到认证指纹的特征信息；

每次用户试用软件都需要进行指纹录入，录入的验证指纹将传送至认证服务器，认证服务器利用指纹校准方法将认证指纹和验证指纹的特征信息进行校准处理；

利用指纹匹配算法进行两次录入指纹的特征信息匹配，若认证指纹和验证指纹匹配成功，则当前用户可以试用该软件，并将该软件的试用次数减1，否则不允许软件试用；若用户软件试用次数为0则不允许用户继续试用软件，同时提醒用户进行购买。

可选地，所述认证服务器将认证指纹转换为指纹信号，包括：

所述指纹信号的转换公式为：

其中：

f(x,y)为转换后的指纹信号，(x,y)为指纹信号的二维坐标；

p(x,y)为灰度补偿值，取决于不同采光条件下指纹条纹的亮度，0

q(x,y)为原始指纹图像坐标的幅值；

n(x,y)为指纹信号中的噪声部分。

可选地，所述利用指纹信号预处理算法对指纹信号进行预处理，包括：

1)将指纹信号划分为若干互不重叠的子块，其中每个子块的信号数目为w×w；

2)计算每个子块的信号均值μ(x,y)：

其中：

f(i,j)为指纹信号第i行第j列的信号值；

3)计算每个子块的信号方差：

当每个子块的信号方差大于信号阈值T时，将该子块作为前景区域，否则将该子块作为背景区域。

可选地，所述利用指纹信号解析算法解析预处理后的指纹信号，包括：

1)将指纹信号中的前景区域信号g(x,y)进行傅里叶变换处理，得到傅里叶变换结果G(u,v)；

2)将傅里叶变换结果中频域的横纵坐标(u,v)进行转换，得到转换结果：

3)将转换结果与傅里叶变换结果进行相乘：

H(u,v)＝[S

并对H(u,v)进行傅里叶逆变换得到h(u,v)＝[h

4)计算得到指纹信号的方向场：

其中：

θ(x,y)为指纹信号的方向场；

将指纹信号的方向场和相位作为指纹信号的特征信息

可选地，所述认证服务器利用指纹校准方法将认证指纹和验证指纹的特征信息进行校准处理，包括：

用户每次试用软件都需要进行指纹录入，在本发明一个具体实施例中，除首次录入的指纹为认证指纹外，其余录入的指纹均为验证指纹，所录入的验证指纹将提交至认证服务器，认证服务器利用指纹校准方法将认证指纹和验证指纹的特征信息进行校准处理；所述指纹校准方法的流程为：

计算认证指纹和验证指纹的特征信息距离d(f

其中：

f

s为认证指纹和验证指纹的重叠面积；

T(i，j)为仿射变换，将验证指纹中的像素点(i,j)变换为认证指纹中的像素点T(i,j)；

j(s)为关于n的递减函数，在本发明一个实施例中，用来平衡重叠区域过小而导致距离计算的误差；

a为递减函数参数，将其设置为1；

w×w为切分后每个子块的信号数目；

若特征信息距离d(f

在参数空间中采样得到校准参数集{a

可选地，所述利用指纹匹配算法进行两次录入指纹的特征信息匹配，包括：

利用指纹匹配算法进行两次录入指纹的特征信息匹配，所述指纹匹配算法流程为：

建立特征信息匹配目标函数：

maxvec(X)

其中：

X为匹配矩阵，X

M为空间矩阵，M

T表示转置；

vec()表示将矩阵转换为向量；

通过求解特征信息匹配目标函数，得到匹配矩阵X中X

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种基于指纹识别的软件使用限制系统，所述系统包括：

指纹信息获取装置，用于用户录入认证指纹申请试用软件，试用软件将录入的认证指纹及软件信息提交到认证服务器进行存储；认证服务器将认证指纹转换为指纹信号；

数据处理器，用于利用指纹信号预处理算法对指纹信号进行预处理，得到预处理后的指纹信号,利用指纹信号解析算法解析预处理后的指纹信号，得到认证指纹的特征信息；

软件使用限制装置，用于将录入的验证指纹将传送至认证服务器，认证服务器利用指纹校准方法将认证指纹和验证指纹的特征信息进行校准处理,利用指纹匹配算法进行两次录入指纹的特征信息匹配，若认证指纹和验证指纹匹配成功，则当前用户可以试用该软件，并将该软件的试用次数减1，否则不允许软件试用；若用户软件试用次数为0则不允许用户继续试用软件，同时提醒用户进行购买。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有软件使用限制程序指令，所述软件使用限制程序指令可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的基于指纹识别的软件使用限制的实现方法的步骤。

相对于现有技术，本发明提出一种基于指纹识别的软件使用限制方法，该技术具有以下优势：

首先，本发明将认证指纹转换为指纹信号，所述指纹信号的转换公式为：

其中：f(x,y)为转换后的指纹信号，(x,y)为指纹信号的二维坐标；p(x,y)为灰度补偿值，取决于不同采光条件下指纹条纹的亮度，0

将转换结果与傅里叶变换结果进行相乘：

H(u,v)＝[S

并对H(u,v)进行傅里叶逆变换得到解析信号h(u,v)＝[h

其中：θ(x,y)为指纹信号的方向场；因此，本发明将指纹信号的方向场和相位作为指纹信号的特征信息

同时，由于认证指纹和验证指纹有可能存在位置偏移现象，极大影响指纹识别匹配的准确率，因此认证服务器利用指纹校准方法将认证指纹和验证指纹的特征信息进行校准处理；所述指纹校准方法的流程为：计算认证指纹和验证指纹的特征信息距离d(f

其中：f

maxvac(X)

其中：X为匹配矩阵，X

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种基于指纹识别的软件使用限制方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的一种基于指纹识别的软件使用限制系统的结构示意图；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

用户录入认证指纹申请试用软件，将录入的指纹及软件信息提交到认证服务器进行存储；认证服务器将指纹转换为指纹信号，并利用指纹信号解析算法解析得到录入指纹的特征信息；每次用户试用软件都需要进行指纹录入，录入的验证指纹将传送至认证服务器，其中认证服务器利用指纹校准方法将认证指纹和验证指纹的特征信息进行校准处理，并利用指纹匹配算法进行两次录入指纹的特征信息匹配，若认证指纹和验证指纹匹配成功，则当前用户可以试用该软件，并将该软件的试用次数减1，否则不允许软件试用；若用户软件试用次数为0则不允许用户继续试用软件，同时提醒用户进行购买。参照图1所示，为本发明一实施例提供的基于指纹识别的软件使用限制方法示意图。

在本实施例中，基于指纹识别的软件使用限制方法包括：

S1、用户录入认证指纹申请试用软件，试用软件将录入的认证指纹及软件信息提交到认证服务器进行存储；认证服务器将认证指纹转换为指纹信号。

首先，用户录入认证指纹申请试用软件，试用软件将录入的认证指纹以及软件信息提交到认证服务器，所述认证服务器将认证指纹及软件信息进行存储；

进一步地，所述认证服务器将认证指纹转换为指纹信号，所述指纹信号的转换公式为：

其中：

f(x,y)为转换后的指纹信号，(x,y)为指纹信号的二维坐标；

p(x,y)为灰度补偿值，取决于不同采光条件下指纹条纹的亮度，0

q(x,y)为原始指纹图像坐标的幅值；

n(x,y)为指纹信号中的噪声部分。

S2、利用指纹信号预处理算法对指纹信号进行预处理，得到预处理后的指纹信号。

进一步地，本发明利用指纹信号预处理算法对指纹信号进行预处理，所述指纹算法预处理流程包括：

1)将指纹信号划分为若干互不重叠的子块，其中每个子块的信号数目为w×w；

2)计算每个子块的信号均值μ(x,y)：

其中：

f(i,j)为指纹信号第i行第j列的信号值；

3)计算每个子块的信号方差：

当每个子块的信号方差大于信号阈值T时，将该子块作为前景区域，否则将该子块作为背景区域。

S3、利用指纹信号解析算法解析预处理后的指纹信号，得到认证指纹的特征信息。

进一步地，本发明利用指纹信号解析算法解析指纹信号中的前景区域，所述指纹信号解析算法流程为：

1)将指纹信号中的前景区域信号g(x,y)进行傅里叶变换处理，得到傅里叶变换结果G(u,v)；

2)将傅里叶变换结果中频域的横纵坐标(u,v)进行转换，得到转换结果：

3)将转换结果与傅里叶变换结果进行相乘：

H(u,v)＝[S

并对H(u,v)进行傅里叶逆变换得到h(u,v)＝[h

4)计算得到指纹信号的方向场：

其中：

θ(x,y)为指纹信号的方向场；

进一步地，本发明将指纹信号的方向场和相位作为指纹信号的特征信息

S4、每次用户试用软件都需要进行指纹录入，录入的验证指纹将传送至认证服务器，认证服务器利用指纹校准方法将认证指纹和验证指纹的特征信息进行校准处理。

进一步地，用户每次试用软件都需要进行指纹录入，在本发明一个具体实施例中，除首次录入的指纹为认证指纹外，其余录入的指纹均为验证指纹，所录入的验证指纹将提交至认证服务器，认证服务器利用指纹校准方法将认证指纹和验证指纹的特征信息进行校准处理；所述指纹校准方法的流程为：

计算认证指纹和验证指纹的特征信息距离d(f

其中：

f

s为认证指纹和验证指纹的重叠面积；

T(i,j)为仿射变换，将验证指纹中的像素点(i,j)变换为认证指纹中的像素点T(i,j)；

j(s)为关于n的递减函数，在本发明一个实施例中，用来平衡重叠区域过小而导致距离计算的误差；

a为递减函数参数，将其设置为1；

w×w为切分后每个子块的信号数目；

若特征信息距离d(f

在参数空间中采样得到校准参数集{a

S5、利用指纹匹配算法进行两次录入指纹的特征信息匹配，若认证指纹和验证指纹匹配成功，则当前用户可以试用该软件，并将该软件的试用次数减1，否则不允许软件试用；若用户软件试用次数为0则不允许用户继续试用软件，同时提醒用户进行购买。

进一步地，本发明利用指纹匹配算法进行两次录入指纹的特征信息匹配，所述指纹匹配算法流程为：

建立特征信息匹配目标函数：

maxvac(X)

其中：

X为匹配矩阵，X

M为空间矩阵，M

T表示转置；

vec()表示将矩阵转换为向量；

通过求解特征信息匹配目标函数，得到匹配矩阵X中X

下面通过一个算法实验来说明本发明的具体实施方式，并对发明的处理方法进行测试。本发明算法的硬件测试环境为：Inter(R)Core(TM)i7-6700KCPU，软件为Matlab2018a；对比方法为基于CNN的指纹识别方法以及基于决策树的指纹识别方法。

在本发明所述算法实验中，数据集为10G的指纹数据。本实验通过将指纹数据输入到算法模型中，将指纹的识别率作为算法可行性的评价指标，其中指纹的识别率越高，则说明算法的有效性、可行性越高。

根据实验结果，基于CNN的指纹识别方法的指纹识别准确率为83.26％，基于决策树的指纹识别方法的指纹识别准确率为85.12％，本发明所述方法的安全性为88.18％，相较于对比算法，本发明所提出的基于指纹识别的软件使用限制方法能够实现更高的指纹识别准确率。

发明还提供一种基于指纹识别的软件使用限制系统。参照图2所示，为本发明一实施例提供的基于指纹识别的软件使用限制系统的内部结构示意图。

在本实施例中，所述基于指纹识别的软件使用限制系统1至少包括指纹信息获取装置11、数据处理器12、软件使用限制装置13，通信总线14，以及网络接口15。

其中，指纹信息获取装置11可以是PC(Personal Computer，个人电脑)，或者是智能手机、平板电脑、便携计算机等终端设备，也可以是一种服务器等。

数据处理器12至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。数据处理器12在一些实施例中可以是基于指纹识别的软件使用限制系统1的内部存储单元，例如该基于指纹识别的软件使用限制系统1的硬盘。数据处理器12在另一些实施例中也可以是基于指纹识别的软件使用限制系统1的外部存储设备，例如基于指纹识别的软件使用限制系统1上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，数据处理器12还可以既包括基于指纹识别的软件使用限制系统1的内部存储单元也包括外部存储设备。数据处理器12不仅可以用于存储安装于基于指纹识别的软件使用限制系统1的应用软件及各类数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

软件使用限制装置13在一些实施例中可以是一中央处理器(Central ProcessingUnit,CPU)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行数据处理器12中存储的程序代码或处理数据，例如软件使用限制程序指令等。

通信总线14用于实现这些组件之间的连接通信。

网络接口15可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)，通常用于在该系统1与其他电子设备之间建立通信连接。

可选地，基于指纹识别的软件使用限制系统1还可以包括用户接口，用户接口可以包括显示器(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选的用户接口还可以包括标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在基于指纹识别的软件使用限制系统1中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。

图2仅示出了具有组件11-15以及基于指纹识别的软件使用限制系统1，本领域技术人员可以理解的是，图1示出的结构并不构成对基于指纹识别的软件使用限制系统1的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

在图2所示的基于指纹识别的软件使用限制系统1实施例中，数据处理器12中存储有软件使用限制程序指令；软件使用限制装置13执行数据处理器12中存储的软件使用限制程序指令的步骤，与基于指纹识别的软件使用限制方法的实现方法相同，在此不作类述。

此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有软件使用限制程序指令，所述软件使用限制程序指令可被一个或多个处理器执行，以实现如下操作：

用户录入认证指纹申请试用软件，试用软件将录入的认证指纹及软件信息提交到认证服务器进行存储；认证服务器将认证指纹转换为指纹信号；

利用指纹信号预处理算法对指纹信号进行预处理，得到预处理后的指纹信号；

利用指纹信号解析算法解析预处理后的指纹信号，得到认证指纹的特征信息；

每次用户试用软件都需要进行指纹录入，录入的验证指纹将传送至认证服务器，认证服务器利用指纹校准方法将认证指纹和验证指纹的特征信息进行校准处理；

利用指纹匹配算法进行两次录入指纹的特征信息匹配，若认证指纹和验证指纹匹配成功，则当前用户可以试用该软件，并将该软件的试用次数减1，否则不允许软件试用；若用户软件试用次数为0则不允许用户继续试用软件，同时提醒用户进行购买。

需要说明的是，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。并且本文中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。