[发明专利]单芯片安全指纹识别系统

说明书

技术领域

本发明涉及指纹识别领域，特别涉及一种单芯片安全指纹识别系统。

背景技术

现行的指纹识别方案一般由指纹传感器、指纹算法处理器或者指纹传感器、手机基带芯片组成一套指纹识别系统。但是目前的指纹传感器均是输出的明文指纹图像，这样在传统的mcu-指纹传感器的模式下，还必须得到设备才能获取到指纹图像，但是手机上采用这一结构就很容易通过手机系统窃取到用户的指纹图像，由于人的指纹特征具有不可替换性，一旦泄漏会给用户造成重大损失。

目前应用于手机的指纹识别方案是将指纹传感器通过spi接口直接与手机基带芯片相连接，指纹传感器完成手指图像的采集后上传到基带芯片，基带芯片通过软件方式提取指纹特征，通过和注册的指纹模板信息进行匹配来实现。指纹传感器运用到指纹手机需要完成指纹传感器在手机内核的移植工作，将指纹算法移植到android系统中，需要在android系统中寻找安全的存储空间对指纹特征信息进行存储。由于android是一个开放的系统，为避免指纹信息被恶意截取，现行实现方式通过将指纹信息加密及在原操作系统中隔离出一个TEE系统单独完成指纹处理，开发难度大，需要特定的安全存储空间。

再者传统的指纹信息要得到安全保护，指纹算法和模版的存取需通过Trustzone技术将指纹相关处理在TEE环境中运行。但是，Trustzone技术受到安全性、开发难度、保密性等综合因素的影响，导致开发门槛高，技术难度大、开发周期长和开发投入大，需要专门的开发公司支持。

所以，实现现有指纹识别方案引入安全措施的技术难度、开发时间和开发投入都是巨大的，还需要在芯片上构建独立的安全区域、开发复杂的安全操作系统、对指纹及模板信息进行加解密、移植指纹识别算法等。其次，由于android系统的开放性，存在指纹信息被恶意截取的安全风险。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的安全性问题、系统的复杂性问题、开发门槛高和开发成本高等问题，提供一种简单、安全和小型化的指纹识别系统。

为了实现上述目的，本发明提出了的单芯片安全指纹识别系统，包括：指纹采集模块、指纹特征提取模块、加解密模块、存储模块、指纹识别模块和通信模块。

所述指纹采集模块，由传统的指纹传感器构成，用于采集指纹、生成指纹图像、并对指纹图像进行预处理，所述指纹采集模块将预处理后的指纹图像数据传输给所述指纹特征提取模块。

所述指纹特征提取模块，用于将所述指纹采集模块传输来的指纹图像数据进行指纹特征提取；再根据指纹算法的特性提取出所需要的指纹信息一，将指纹信息一作为指纹模板，并存入内存RAM中。

所述加解密模块，用于将内存RAM中的指纹模板按照特定的加密算法进行加密，得到加密的指纹模板，同时产生加解密密匙，保存在所述存储模块中；所述加解密模块，还用于读取所述存储模块中的加密后的指纹特征信息，并按照特定的解密算法用加解密密匙对指纹模板进行解密，得到指纹信息二。

所述存储模块，为芯片的内部存储设备，用于对加解密模块传输来的加密后的指纹特征信息进行存储和读取，以保证指纹信息的安全。

所述指纹识别模块，用于进行指纹匹配运算，得到指纹识别的结果。

所述通信模块，负责与主控机之间进行加密通信，对所述指纹识别模块处理的指纹识别结果进行加密，并将加密后的指纹识别结果反馈给主控机。

进一步地，所述指纹特征提取方式为数字图像处理，包括但不限于拉升、滤波等数字图像处理。

进一步地，所述特定的加密算法和解密算法为AES或者SM4算法中的一种。

进一步地，所述指纹特征信息包括但不限于指纹模版和加解密密匙。

进一步地，所述指纹识别模块的指纹匹配运算为：将所述指纹采集模块和所述指纹特征提取模块生成的指纹信息一作为指纹模板，与存储在所述存储模块中的加密指纹信息通过加解密模块进行解密处理得到指纹信息二，进行比对，得出指纹识别的结果。

进一步地，所述主控机为主控mcu或cpu。

本专利提供的单芯片安全指纹识别系统，将指纹识别由传统的指纹图像输出改进为，只是输出加密后的指纹识别的结果，将指纹的特征信息处理、加密、存储在一颗芯片内部完成。其有益效果为：

1、提高安全性：本发明将指纹采集与识别独立在指纹识别模组中实现，基带芯片并不参与指纹图像的具体处理，仅负责简单的识别结果判断，从根本上解决了基带芯片处理指纹识别导致的用户指纹信息泄漏安全风险问题。