随着计算机技术、信息安全技术和机器学习技术的快速发展,基于生物特征的身份识别技术也得到了迅猛发展。目前,基于指纹识别的身份认证广泛的应用于门禁系统、电子产品解锁以及个人金融支付领域中。因而,用户指纹等生物特征信息越来越多的与个人财产相关联。而指纹是每个人所固有的生物特征,一旦丢失将会是永远的丢失,对个人将造成难以估量的巨大危害。所以基于指纹识别的身份认证系统应该在提高识别精准的同时,确保用户原始指纹信息的安全。如何保证用户指纹原始信息安全,是指纹识别突破下一个大规模应用的关键技术之一。因此,吸引了大批学者的广泛关注并投身于指纹模板保护领域的研究。在指纹模板保护过程中,由于系统性形变以及弹性形变等影响,两次采集的指纹图像不可避免的存在一定的误差。而对用户原始生物特征进行保护的不可逆加密函数或多或少的具有一定的抗修改能力,这使其对误差的容忍度较低,会导致指纹模板加密域匹配精度不足等问题。针对以上问题,本文提出基于双旋转特征描述子的指纹模板保护算法,在指纹模板保护领域进行了部分创新性工作,主要内容包括以下几个方面:(1)本论文采用了一种基于方向场与频率场的细节点复合场描述子,对传统描述子的方法进行了数据扩充。这种数据扩充丰富了指纹特征信息量提高了指纹匹配精度,同时可以结合更长的密钥从而提升了指纹加密的安全强度。(2)本论文提出了一种基于免配准的指纹三胞特征算子,该算子对比传统三胞算子实现了旋转平移不变性,避免了因指纹配准不精确对最终匹配结果造成的不良影响。(3)本论文优化了一种基于软间隔的脊线计数算法,该种脊线计数方式充分考虑到指纹弹性形变的问题,加入弹性形变量?来优化指纹脊线的计数方式,提高脊线的计数准确性。(4)本论文使用了一种弹性编码与量化方法,允许编码前的生物特征存在一定的误差。结合局部DFT不可逆加密函数,在保证识别精度的同时,实现更加安全可靠的指纹模板保护方法。(5)本论文实现了一套基于指纹加密的用户账户统一管理应用系统,以解决用户的账户繁多冗杂,不易管理的问题,使得用户在电脑端可以直接利用自己的指纹生物特征信息,实现应用账户的自动登陆。本论文提出的基于双旋转特征描述子的指纹模板保护算法在国际公认的指纹识别数据库FVC2002 DB1与DB2上进行了算法性能验证,其EER(等错误率)分别为3.16%与2.31%。实验表明本指纹模板保护算法的识别性能优于传统经典算法,并在文中给出了详细的安全性能分析。