一种基于多角度指纹识别的密码验证输入装置

1.本实用新型属于信息安全技术领域，特别涉及一种基于多角度指纹识别的密码验证输入装置。


背景技术：

2.指纹识别技术目前已广泛应用于人们生活的各个领域，在移动设备解锁、智能门禁、考勤系统、银行交易及其他密码输入系统中起到重要的安全保障作用。然而近期一些“指纹盗取”的现象屡见不鲜，犯罪分子通过“指纹膜”来套取用户的指纹数据，用于顶替、盗刷、冒充等各类非法用途，对公共信息安全构成了极大威胁，而传统的指纹验证方式过于单一，亟需革新。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于多角度指纹识别的密码验证输入装置，对传统单一的指纹验证模式进行革新，通过不同角度指纹组合识别的方式实现对用户指纹数据的二次加密，为公共信息安全保驾护航，对于提高指纹安全强度、维护信息安全具有重要意义；具有安全强度高、适用范围广、灵活方便的特点。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
5.一种基于多角度指纹识别的密码验证输入装置，包括微处理器、语音模块、指纹传感器、图像处理模块、显示器、电源模块、存储模块、无线通信模块、云服务器、转珠、转盘及承载上述硬件的箱体；
6.箱体内设有微处理器；微处理器的通用异步串行口uart0中的txd0和rxd0分别与语音模块的rxd和txd端口相连；微处理器的txd1和rxd1端口分别与指纹传感器的rxd和txd端口相连；微处理器的txd2和rxd2端口分别与图像处理模块的rxd和txd端口相连；微处理器的通用输入输出接口（gpio）与显示器相连；微处理器的电源端与电源模块相连；微处理器的任意两个通用输入输出接口（gpio）与存储模块的时钟输入端口sck及数据输入输出口sda相连；无线通信模块的地址端和数据端连接微处理器对应数量的通用输入输出接口（gpio），并由无线通信模块与云服务器进行远程通信；
7.转珠和转盘作为简单机械结构，不受微处理器的控制，用户轻微拨动转盘，依托转珠自由转动，转盘带动其上表面的指纹传感器也随之转动，方便用户对不同角度指纹的输入。
8.所述的箱体壳体上设有转盘，转盘的上表面设有指纹传感器和显示器，转盘的中心部位设有转珠；所述的转盘通过转珠安装在箱体上，转盘可自由转动。所述转盘下表面中心有与转珠大小相匹配的半球形凹槽，所述箱体上表面中心也有与转珠大小相匹配的半球形凹槽，两个凹槽相对，转珠嵌入其中，用手轻轻拨动转盘，转珠可带动转盘灵活转动，转盘上的指纹传感器也随之一起转动，方便用户输入不同角度的指纹。
9.所述的转珠四周的转盘上的八个角度分别为：分别为正上方、右上方、正右方、右
下方、正下方、左下方、正左方、左上方，其中每两个相邻的角度间皆相差45
°
；所述的指纹传感器安装于转盘上表面，随着转盘一起转动，方便用户对不同角度指纹的输入。
10.所述的微处理器，作为指纹输入终端的控制中心，可完成下述工作：
11.接收语音模块所识别和提取的音频数据，也可控制语音模块向用户播报语音，包括密码验证失败的提示语；
12.接收来自指纹传感器输入的指纹数据；
13.接收来自图像处理模块的图像校正数据；
14.向显示器发送待显示的数据码，为用户呈现；
15.从存储模块中存取用户数据；
16.使能无线通信模块，使之与云服务器进行数据通信，包括收发审核和备份数据。
17.所述的语音模块，可与用户进行互动，进行音频信号处理，与微处理器相连，将用户的音频数据发送给微处理器、也可为用户播报语音信息。
18.所述的指纹传感器，用于感知用户的指纹数据，可接收八个不同角度的指纹特征输入，配合图像处理模块，提取用户的特征数据，发送给微处理器1，保存在存储模块中。
19.所述的图像处理模块，用于处理用户指纹数据，对输入的用户指纹数据进行编码，同时也可对输入的不规范指纹进行校正。
20.所述的显示器，辅助显示指纹数据的输入是否有效，用户每输入一个角度的指纹密码，显示器增加显示一个*符号，表明本位输入有效。
21.所述的电源模块，为整个装置供电。
22.所述的存储模块，实现本地存储功能，下次验证指纹密码时无须与云服务器进行通信比对，提高装置响应速度。
23.所述的无线通信模块，用于装置与云服务器的通信。
24.所述的云服务器，用于新用户指纹数据的审核和备份工作，用户发出指纹录入请求后，云服务器审核通过后由无线通信模块向微处理器1发送录入许可指令，用户可在根据语音模块的提示完成指纹数据的设置。此外，还会对用户的指纹数据进行备份。
25.所述的转盘通过转珠安装在箱体上，转盘可自由转动，方便用户对不同角度指纹的输入。
26.所述的箱体作为整个装置的载体，起到支撑和装载作用，上述硬件皆依托所述箱体进行安装。
27.本实用新型的有益效果：
28.1）、安全强度高。针对传统的单一指纹识别易被套取的问题，引入多角度指纹识别，实现指纹数据的二次加密，进一步提高了密码输入装置的安全性。
29.2）、适用范围广。可满足移动设备解锁、智能门禁、考勤系统、银行交易等多种场合对指纹密码的需求。
30.3）、灵活方便。用户只需按照先前设定，在指纹识别区，进行既设角度的指纹输入，微处理器会迅速响应并完成进行验证。
31.本实用新型在单一的指纹识别基础上进行升级革新，引入八个不同角度的指纹输入，实现对指纹密码的二次加密。具有安全强度高、适用范围广、灵活方便的特点，为公共信息安全保驾护航。
附图说明
32.图1为本实用新型的硬件原理框图。
33.图2（a）为本实用新型使用状态示意图。
34.图2（b）为显示器显示状态图。
35.图2（c）为转盘结构的局部放大示意图。
36.图2（d）为箱体的结构示意图。
37.图3为本实用新型的工作流程图。
具体实施方式
38.下面结合实施例对本实用新型作进一步详细说明。
39.一种基于多角度指纹识别的密码验证输入装置，参见附图1，本实用新型的硬件示意图。
40.装置硬件包括微处理器1、语音模块2、指纹传感器3、图像处理模块4、显示器5、电源模块6、存储模块7、无线通信模块8和云服务器9等。所述的微处理器1，是装置的控制中心。所述的语音模块2，可与用户进行互动，进行音频信号处理，与微处理器1相连，将用户的音频数据发送给微处理器1、也可为用户播报语音信息。例如，用户可以通过语音向系统发出“指纹设置”请求、“输入完毕”信号，系统可在指纹验证错误时语音提示“您好，验证失败，请按照您所设定的角度组合以正确的顺序输入不同角度的指纹”等。所述的指纹传感器3，用于感知用户的指纹数据，可接收八个不同角度（相邻相差45
°
，详见附图2）的指纹特征输入。配合图像处理模块4，提取用户的特征数据，发送给微处理器1，保存在存储模块7中。所述的图像处理模块4，用于处理用户指纹数据，对输入的用户指纹数据进行编码，同时也可对输入的不规范指纹进行校正，并发送给微处理器1。所述的显示器5，辅助显示指纹数据的输入是否有效。用户每输入一个角度的指纹密码，显示器5会增加显示一个“*”符号，表明本位输入有效。所述的电源模块6，用于为装置供电。所述的存储模块7，实现本地存储功能，使得下次验证指纹密码时无须与云服务器进行通信比对，提高装置响应速度。所述的无线通信模块8，用于装置与云服务器9的通信。所述的云服务器9，用于新用户指纹数据的审核和备份工作，用户发出指纹录入请求后，云服务器9审核通过后由无线通信模块8向微处理器1传送“录入许可”指令，用户可在根据语音模块2的提示完成指纹数据的设置。此外，还会对用户的指纹数据进行备份。
41.参见附图2，本实用新型的结构示意图。
42.用户在使用时，根据指纹录入时所设定的角度情况，依次进行指纹输入。所述角度包含八种，分别为正上方13、右上方14、正右方15、右下方16、正下方17、左下方18、正左方19、左上方20，其中每两个相邻的角度间皆相差45
°
。用户在进行指纹录入时，可自由设置指纹角度组合。所述指纹角度组合种类和数量不限（小于8），作为指纹数据的二级加密。此外，装置的图像处理模块4还会对一些不标准的角度进行校准，如用户手指以右偏上41
°
角度输入，则系统会根据就近原则，将其校准为45
°
指纹（即右上方），提高系统的辨识能力。进一步地，装置对识别区域的每个角度实现宽范围界定，即八个标准角度正上方13区域、右上方14区域、正右方15区域、右下方16区域、正下方17区域、左下方18区域、正左方19区域、左上方20区域，识别范围宽，增强系统的健壮性。
43.优选地，如某用户设置自己的指纹密码角度为“正上、正右、左上、正下”，则设置成功后，该用户在进行指纹识别密码输入时，只需将手指依次放在正上方13、正右方15、左上方20、正下方17区域（指尖指向传感器中心）进行识别。特别地，由于箱体12上安装有转珠10，用户可转动转盘11，方便对各个角度的输入，箱体12、转珠10、转盘11三者安装的正剖图见图2（d），箱体12和转盘11间极微小缝隙可保障转动的灵活度。进一步地，装置每识别完成一个角度后，显示器5会增加一个“*”符号，指示用户该角度已检测完成。本实施例中，该用户指纹密码包含四个角度，则输入完成后，显示器5共出现四位“*”符号。装置判断用户的指纹数据正确且角度顺序也符合事先设定后，认定此次指纹密码输入正确。
44.利用所述的基于多角度指纹识别的密码验证输入装置识别指纹的方法，包括以下步骤：
45.步骤一，新用户向装置发出指纹设置的语音请求，语音模块2将接收到的语音信息处理后发送给微处理器1；
46.步骤二，微处理器1通过无线通信模块8向云服务器9传送“指纹设置”指令；
47.步骤三，云服务器9审核通过后，再次通过无线通信模块8向微处理器1传送“录入许可”指令；
48.步骤四，微处理器1随即开始指导新用户进行指纹数据的录入工作；
49.步骤五，语音模块2为用户提示录入流程，新用户根据语音指导完成最多八个不同角度的指纹数据的录入，设置用于指纹密码验证的指纹组合，数量和角度由用户自由设定；
50.步骤六，步骤五设置的指纹组合确认提交后，通过存储模块7进行本地存储，同时，云服务器9会进行远程备份；
51.步骤七，用户在使用时，输入步骤五设置的指纹组合，进行指纹识别，微处理器1将用户输入的指纹数据与存储模块7或云服务器9中的数据进行比对后，完成指纹密码的验证工作。
52.参见附图3，本实用新型的工作流程图。利用所述的基于多角度指纹识别的密码验证输入装置识别指纹的方法，包括以下步骤：
53.100、装置开始工作；
54.101、初始化自检；
55.102、根据是否收到“指纹设置”语音请求，执行新用户指纹录入或指纹密码输入验证；
56.103、收到“指纹设置”语音请求，通过无线通信模块8与云服务器9进行通信，传送“指纹设置”指令；
57.104、云服务器9进行审核，判断装置安装的实际场合是否允许多人指纹录入或是否有管理员许可；
58.105、本装置应用于个人储蓄账户的密码输入验证时，属于“一对一”类型，不允许非主人外的第三方指纹录入，该场合下，除非得到银行管理员许可，云服务器会拒绝后期的二次录入请求。而应用于小区智能门禁系统的装置，属于“多对一”类型，则支持多人不同指纹数据的后期录入，经云服务器9与小区管理处通信核实身份后，传送“录入许可”指令；
59.106、用户根据装置的语音提示设置指纹密码及其角度组合；
60.107、指纹数据存储，包含本地快速存储和云服务器远程备份；
61.108、指纹设置完成；
62.109、用户使用时按照注册时的既定角度依次输入指纹密码；
63.110、装置每检测到一个角度，显示器5做出响应，增加一位“*”符号，以告知用户装置已检测到该步输入，用户依次按既定角度完成指纹输入后，通过语音“输入完毕”确认登录；
64.111、微处理器1根据存储模块7中的指纹数据，对输入数据进行比对；
65.112、判断本次输入数据是否与存储数据一致；
66.113、如果指纹密码输入错误，则语音提示“您好，验证失败，请按照您所设定的角度组合以正确的顺序依次输入不同角度的指纹”，并返回到初始化状态；
67.114、数据比对一致，即指纹数据和角度数据皆正确，指纹密码验证通过；
68.115、执行相应操作，根据装置实际安装场合不同，可以是进入个人储蓄账户、智能小区门禁开锁等；
69.116、本次任务结束。