第13卷第4期 智能系统学报 Vol.13 No.4 2018年8月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Aug.2018 D0:10.11992/tis.201704034 网络出版地址：http:/kns.cnki.net/kcms/detail/23.1538.TP.20180409.1727.016html 基于MB-CSLBP的手指静脉加密算法研究 王科俊，曹逸，邢向磊 (哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001) 摘要：为解决在传统的生物特征加密技术的安全性上的不足，对手指静脉特征加密方法进行了探讨和研究。 提出了基于MB-CSLBP编码的手指静脉加密方案。首先对LBP算子以及改进的CSLBP、MB-CSLBP算子进行 了研究，提取了手指静脉的MB-CSLBP二进制特征编码。然后研究了传统的模糊承诺加密方案，在此基础上 将提取的手指静脉MB-CSLBP二进制特征编码作为加密特征，对加密信息进行BCH编码后与加密特征以异或 的方式结合完成加密，同时使用SHA】散列算法对加密信息进行哈希变换，保留得到的哈希值以用于解密。 实验结果表明，当密钥长度为400b时，FAR达到了0.47%.文中提出的基于MB-CSLBP编码的手指静脉加密方 案具有很高的鲁棒性和安全性。 关键词：生物特征加密；指静脉；模糊承诺；MB-CSLBP编码；模糊保险箱 中图分类号：TP391.41文献标志码：A文章编号：1673-4785(2018)04-0543-07 中文引用格式：王科俊，曹逸，邢向磊.基于MB-CSLBP的手指静脉加密算法研究智能系统学报，2018,13(4)：543-549。 英文引用格式：WANG Kejun,CAO Yi,XING Xianglei..Finger-vein encryption algorithm based on MB-CSLBP[JI..CAAI transac- tions on intelligent systems,2018,13(4):543-549. Finger-vein encryption algorithm based on MB-CSLBP WANG Kejun,CAO Yi,XING Xianglei (College of Automation,Harbin Engineering University,Harbin 150001,China) Abstract:In this paper,we investigate and discuss the biometric encryption of the finger vein to address the limitations of traditional biometric encryption.We propose a finger-vein encryption scheme based on multiscale block-center-sym- metric local binary pattern(MB-CSLBP)binary coding.First,we investigate the LBP operator,the improved CSLBP, and the MB-CSLBP operator,and extract the MB-CSLBP binary code of the finger vein.Next,we investigate the tradi- tional fuzzy commitment encryption scheme,and,with the extracted finger-vein MB-CSLBP binary codes as the en- cryption feature,we perform Bose,Chaudhuri,and Hocquenghem(BCH)encoding of the encryption information.Then, we combine the encryption information and encryption feature in an exclusive-OR manner,use the SHA-I hash al- gorithm to perform a Hash transform,and keep the obtained Hash value for encryption.The experimental results show that the false acceptance rate reached 0.47%for a key length of 400 b.Thus,the finger-vein encryption method pro- posed in this paper demonstrates high robustness and security. Keywords:biometric encryption;finger vein;fuzzy commitment;MB-CSLBP codes;fuzzy vault 由于如手指静脉、指纹、虹膜等生物特征具于生物特征的识别技术目前已经是一项可靠的、 有不易被伪造、唯一性且不易丢失等特性2)，基 可以替代传统密码识别的普及的技术。 然而正因为生物特征的唯一性和不变性，且 收稿日期：2017-04-24.网络出版日期：2018-04-10. 基金项目：国家自然科学基金面上项目(61573114)：黑龙江省 一个人的生物特征有限，一旦丢失就是永久丢失 自然科学基金面上项目(F2015033):中央高校基本 科研基金项目HEUCF160415). 导致了安全和隐私方面的问题，生物特征模板 通信作者：邢向磊.E-mail:xingxl@hrbeu.edu.cn. 被窃取将会带来比传统身份识别丢失密码更为严DOI: 10.11992/tis.201704034 网络出版地址: http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1538.TP.20180409.1727.016.html 基于 MB-CSLBP 的手指静脉加密算法研究 王科俊，曹逸，邢向磊 （哈尔滨工程大学 自动化学院, 黑龙江 哈尔滨 150001） 摘 要：为解决在传统的生物特征加密技术的安全性上的不足，对手指静脉特征加密方法进行了探讨和研究。 提出了基于 MB-CSLBP 编码的手指静脉加密方案。首先对 LBP 算子以及改进的 CSLBP、MB-CSLBP 算子进行 了研究，提取了手指静脉的 MB-CSLBP 二进制特征编码。然后研究了传统的模糊承诺加密方案，在此基础上 将提取的手指静脉 MB-CSLBP 二进制特征编码作为加密特征，对加密信息进行 BCH 编码后与加密特征以异或 的方式结合完成加密，同时使用 SHA-1 散列算法对加密信息进行哈希变换，保留得到的哈希值以用于解密。 实验结果表明，当密钥长度为 400 b 时，FAR 达到了 0.47%，文中提出的基于 MB-CSLBP 编码的手指静脉加密方 案具有很高的鲁棒性和安全性。 关键词：生物特征加密；指静脉；模糊承诺；MB-CSLBP 编码；模糊保险箱 中图分类号：TP391.41 文献标志码：A 文章编号：1673−4785(2018)04−0543−07 中文引用格式：王科俊, 曹逸, 邢向磊. 基于 MB-CSLBP 的手指静脉加密算法研究[J]. 智能系统学报, 2018, 13(4): 543–549. 英文引用格式：WANG Kejun, CAO Yi, XING Xianglei. Finger-vein encryption algorithm based on MB-CSLBP[J]. CAAI transac￾tions on intelligent systems, 2018, 13(4): 543–549. Finger-vein encryption algorithm based on MB-CSLBP WANG Kejun，CAO Yi，XING Xianglei (College of Automation, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China) Abstract: In this paper, we investigate and discuss the biometric encryption of the finger vein to address the limitations of traditional biometric encryption. We propose a finger-vein encryption scheme based on multiscale block–center-sym￾metric local binary pattern (MB-CSLBP) binary coding. First, we investigate the LBP operator, the improved CSLBP, and the MB-CSLBP operator, and extract the MB-CSLBP binary code of the finger vein. Next, we investigate the tradi￾tional fuzzy commitment encryption scheme, and, with the extracted finger-vein MB-CSLBP binary codes as the en￾cryption feature, we perform Bose, Chaudhuri, and Hocquenghem (BCH) encoding of the encryption information. Then, we combine the encryption information and encryption feature in an exclusive-OR manner, use the SHA-1 hash al￾gorithm to perform a Hash transform, and keep the obtained Hash value for encryption. The experimental results show that the false acceptance rate reached 0.47% for a key length of 400 b. Thus, the finger-vein encryption method pro￾posed in this paper demonstrates high robustness and security. Keywords: biometric encryption; finger vein; fuzzy commitment; MB-CSLBP codes; fuzzy vault 由于如手指静脉、指纹、虹膜等生物特征具 有不易被伪造、唯一性且不易丢失等特性[1-2] ，基 于生物特征的识别技术目前已经是一项可靠的、 可以替代传统密码识别的普及的技术[3-4]。 然而正因为生物特征的唯一性和不变性，且 一个人的生物特征有限，一旦丢失就是永久丢失 导致了安全和隐私方面的问题[5] ，生物特征模板 被窃取将会带来比传统身份识别丢失密码更为严 收稿日期：2017−04−24. 网络出版日期：2018−04−10. 基金项目：国家自然科学基金面上项目 (61573114)；黑龙江省 自然科学基金面上项目 (F2015033)；中央高校基本 科研基金项目 (HEUCF160415). 通信作者：邢向磊. E-mail：xingxl@hrbeu.edu.cn. 第 13 卷第 4 期 智 能 系 统 学 报 Vol.13 No.4 2018 年 8 月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Aug. 2018