论文部分内容阅读
近年来，随着互联网和通讯技术的飞速发展，人们对身份认证系统提出了越来越高的要求。无处不在的网络应用要求认证系统在任何时间，对处于全球任何角落的用户身份进行安全、可靠、方便、快捷的认证。手写签名是一种重要的行为特征，具有网络环境下身份认证所要求的普适性、可采集性、可接受性、唯一性、稳定性、可变更性等优点，因此被认为是可用于网络环境下身份认证的主要方式之一。我国将手写签名列为7大身份认证技术之一，并排在首位。
目前，对认证系统的最大威胁来自专业伪造签名。分析发现，对于那些造成认证错误的专业伪造签名，即使不具备专业笔迹鉴别知识的人员仅凭肉眼观察就能够准确地判别，究其出错的原因就在于对签名局部细节特征提取能力的不足。由此，本文对签名局部特征提取以及采用局部特征的认证系统进行了深入研究，主要内容包括:
1、经典DTW方法用于手写签名身份认证的特征提取时，不能反映一种与匹配路径相关的差异。本文对经典DTW差异值度量方法进行了改进。在SVC2004签名数据库上与经典方法进行了比较，实验结果表明，新方法能更真实地反映签名模板与测试样本之间的差异。
2、根据差异值特点，提出均值与方差之和最小的特征集选取方法。利用手写签名字形和动态局部差异特征，采用新特征选择方法，通过阈值判别和SVDD方法设计了两层认证系统，并在F_Tablet库上验证了新特征选取方法的有效性。
3、本文提出一种基于局部DTW差异值作为观测值的HMM认证方法，该方法结合了分段DTW对局部细节特征的提取能力和HMM对书写过程随机波动所具有的鲁棒性。所提出的HMM签名认证方法，定义模型状态为相似程度，状态转移设定为全状态转移方式。模型中观测值依不同概率与各状态相对应，解决了手写签名分段算法中段匹配不一致所带来的不利影响。最后在F_Tablet和SVC2004库上验证了新方法的有效性。
4、稳定性是手写签名作为身份认证手段的必要条件。但人们书写的稳定性却不尽相同，因此在注册阶段需要对其进行分析，依此绝拒稳定性差的用户注册申请。本文提出一种基于分段差异值的稳定性度量方法。但SVC2004的实验结果表明，稳定性分析的引入并不能显著提升系统性能。由此提出还需对签名自身的摹仿复杂度进行分析，预测其可能的类间距离，从而在签名注册阶段滤除稳定性差、易被摹仿的签名。