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在线手写签名认证及其演化算法实现

郑建彬  
【摘要】: 签名作为人的一种行为特征,是表征个人身份的传统途径之一,具有很好的唯一性、非侵犯性、易为人所接受等特点,是一种公认的身份识别的技术。在线签名认证是通过计算机来采集和认证个人签名,从而实现自动身份认证的一种技术。设计制作了嵌入式在线签名采集系统。以单片机AT89S52为核心的在线签名数据采集系统,采用四线电阻式触摸屏传感签名信号,利用触摸屏控制芯片ADS7846可以采集笔迹的坐标及压力信息。设计了USB接口,通过USB控制芯片PDIUSBD12完成与PC机的通信。 构造了在线签名数据库。组织了有规模的在线签名采集活动,搜集了40多人约5000个签名。真实签名数据库由真实签名构成。伪造签名数据库由随机伪造签名、熟练伪造签名和定时伪造签名构成。 实现了一个实时在线签名认证系统,提出了两级认证机制。 第一级认证采用基于参数特征的方法-基于签名能量特征的匹配。提出了一种以小波分析理论为基础的在线手写签名认证算法。基于Daubechies小波的方法对输入签名波形进行分解及部分重构,提取签名波形在跳变点的签名能量特征,抽取M个具有较大签名能量的跳变点。基于签名能量特征,提出了一种新的计算测试签名与参考签名相似性的算法。提出了直接按签名能量大小排序的比较法和基于DTW的方法对签名能量特征进行比较。本级认证主要是为了快速消除随机伪造签名。 第二级认证采用基于函数特征的方法-基于签名曲线段的匹配。由于在线签名具有随意性,且将签名用函数表示十分复杂,在建立两个签名相似程度的比较准则的基础上,提出了签名认证的匹配模型,将匹配问题转化为函数优化问题。对于签名这种问题一般优化方法难以解决,由于演化计算只需要进行适应值的比较,可用来解决此类函数优化问题,提出了对测试签名与参考签名进行曲线段匹配演化算法。为了解决签名时存在时间轴的非线性问题,提出了签名曲线的动态分割匹配算法。针对演化算法产生新解无序的矛盾和算法设计中存在的搜索效果和效率平衡问题,引入了基于相似性的邻域搜索策略和利用适应值对个体进行分级的搜索策略。同时,为了提高搜索效率,对子种群进行加速以期找到较好的解集。本级认证主要是为了消除熟练伪造签名和定时伪造签名,提高签名认证的准确率。


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