专利名称：个人生相电子编码及其身份确认技术的制作方法
技术领域：
本发明属于信息编码学、电子技术、(图像)信息识别等综合技术领域。可应用于有价证 券兑付或银行存取款时的身份确认，应用于重要场地出入、机密文件调阅时的通行证用途。 本发明主要由生相传感器、数据采集器，信息识别软件、生相数据库等组成。采用该个人身 份的生相电子编码及其确认技术后，将弥补现行的较少位数数字密码的不足，大大增强合法 身份识别率，有效防止不法分子冒名兌券、取款或通行，增强了个人和国家的财产以及机密 信息的安全性。
二背景技术：
日常生活中经常使用密码的场所主要是银行，除此之外还有有价证券交易场所、重要场 地、机密要地等等。设置密码的目的是为了保护个人和国家财产不受损失，保护贵重设备、 国家机密或技术机密不被泄漏。
现行银行卡的密码是6位数字，这是考虑了既能大致区分用户又容易记忆而设置的。这 种码由于位数较短导致其最大的弱点是被容易破译，因而用它作为身份确认吋可靠程度不高， 极易造成用户的财产损失。增加密码长度又增加了记忆的困难。
其它需要身份密码确认的场合同样存在上述问题。
为了解决上述问题，必须寻求一种长度足够长、容易编码、容易记忆、容易使用的编码 方式。为此，本发明提出利用个人生相特征作为编码的方案。
个人生相是指人与生俱来的独有生理特征，随年龄和生活经历的变化很小。可以作为个 人身份特征密码的生相包含个人面相、指纹和眼视网膜等等。这种生相编码具有天生性、不 需人为编码、不需记忆、码随人行、随取随用，更重要的是具有唯一性，难以破译和伪造。
利用生相作为个人身份特征的编码，不能像现行数字密码那样直接输入，必须采用现代 电子技术对个人生相数据进行采集和存储。因而该方案涉及现代电子技术。
为了确认刚刚采集的生相数据是否与预先存储的生相数据像吻合，也不能像现行的6位 数字密码那样进行逐一相等匹配，必须采用数据拟合技术或相似度技术。因而该方案涉及信 息识别技术。
三
发明内容
1.不可破译和不可伪造的信息源码调查和统计结果表明，世人一人一相！即几乎没有面相完全相同的两个人。这是因为面 相取决于基因和后天的营养、活动和生活环境。仅就基因而t，没有基因完全相同的两个人。 即使是父子、父女、母子、母女，或多胞胎兄弟姐妹，或隔代直系(旁系)亲属，也只是像 或很像，但绝不是理论上的一模一样。至于没有亲缘关系的人，相像程度就更低了。 其次对每个人来说具有唯一性的标志就是眼的视网膜，情况与面相相当。 另一个对每个人来说具有唯一性的标志就是指纹。研究标明，任意两个人的指纹差异程 度也很大。假如任意两个人的同一手指指纹的差异与面相的差异程度相同，则十个手指组合 起来的差异就趋于无限了。换个角度来说，如果任意两人的同一指纹的相近程度为a，则10 个指纹组合后共同的相近程度就为aie。取保守数据a=10—s，则10个指纹总的接近程度就是 10—8Q。实际上，只要对每人取1个指纹就可以分辨出1亿人，取2个指纹就可以分辨出1016 的人，而且是唯一的。
这种码的可破译性建立在可伪造性之上。这种码的不可臆想伪造性是显而易见的。如果 着意对某人的生相进行拍照然后制成硅橡胶模具，从生相传感器上输入伪造的生相，也许可 以破译其编码，但是难度是很大的。现在己有一种活体传感器问世，将在很大程度上识破是 死体的模具还是活体的真人。因而，活体的生相将是无法伪造的，从而以生相源码为基础的 编码是无法破译的。
2.生相信息电子编码/数据釆集
生相信息是自然的、具有无数细微特征的三维彩色物体、仅意识可大致识别的对象，而 不是计算机能直接识别的信息。为此须将生相信息转化为计算机能识别的信息。
采集生相信息的最直接办法是把所需要的生相转化为数字格式的平面投影图，这是最基 础的编码。该投影图可有三种模式彩色图、黑白图、二值图。为使编码和识别简单并尽可 能保持源信息，本发明建议采用黑白图或二值图。
(1) 灰度图像及其编码假定一幅生相图由/r!xn个象素组成，每个象素具有A级灰度。
则这幅图像至少可以精确地区分出乂x(wx")A对象。如果这些象素按照自然顺序排列，则有
A=l。如果采用其它的方法对这些象素编码，则A取决于编码的种树。在本发明中，取自然 顺序编码(A二1)， wxw = 160xl20， A = 256 (即一个字节的灰度)，足以满足区分个人身份
的要求，此时该编码理论上将容纳的人数为(256),2。 "046238个。
为了兼顾存储量、运算量和区别率的关系，可适当增减象素数或灰度等级。
(2) 二值图像及其编码 一种最简单的图像格式是二值图像，即图像的灰度等级只有二 级，用1代表亮，用0代表暗，这样一幅图像的象素就是一个二进制序列。设所采集的生相图像共有wx"个象素，则该象素的二进制序列可以区分2,'个人的生相信息。现在如果取 m x" = 100xlOO ，这样的二进制编码序列理论上可以容纳2飾1。。 a 103010人。
(3) 优化编码生相信息编码是为了区分个人身份，不必追求图像的逼真。因而从上述 分析来看二值图像足以达此目标。上述数据只是理论上的值，从理论上来说，区分全世界的 人(100亿)也仅需要10"二值象素。但是考虑到任意两个人的同一生相都有很多的相似性， 还是需要足够多的象素才可区分之，这需要在理论值和实际值之间稍加优化。另外为了最大 可能的减少生相信息的冗余数据，可在大象素图像中选取具有特征的几个小区图像加以编码， 一方面减少了象素数，另方面并不减少区分率。
(4) 优选生相/数据采集方式在上述提到的几个生相中，指纹和视网膜随岁月的变化
很小，而面相变化较大，而且每次采集面相时眼睛睁与闭、嘴巴张与合等等都可能与预先釆 集的状态数据不同，影响解码。因而应该优选指纹和视网膜作为生相对象。图像数据采集器 有两种工作方式接触式和非接触式。接触式时宜对应指纹，非接触式宜对应视网膜。对指
纹也可采用非接触式采样。非接触式不会留下痕迹，从而不会对不法分子留下盗取生相痕迹 的余地。因而优选非接触式采样。
3.生相信息识别/身份确认
利用生相信息进行身份确认首先需要对那些需要身份识别的人的生相信息进行采集并注 册，即形成一个生相数据库。在需要进行身份确认的场所或时刻，采集此人的生相信息并与 数据库注册的对应信息进行比对，以决定此人的身份是否合法。
身份识别的方法如下(以二值图像编码为例)
(1) 完全相等判决法(也可叫做模板匹配法)即逐位对比现场采集的数据是否与数据 库的相应数据相等，如果至少有一位不相等，则身份不能得到确认，只有每位数据都相等， 才能通过身份确认。
(2) 逼近程度运算法完全相等判决法太苛刻，因为生相对象的可延展性，对同一个人 每次采集的数据不尽完全相等，这就要采取逼近度的运算。把信息编码的二进制序列认为是 对一条二维曲线的等间隔采样，可以根据某种规则算出这两条曲线的逼近度程度。然后根据 预先确定的阈值得出结果。若算得的逼近度大于该阈值，则通过身份认证，否则不能通过。
(3) 局部区域容错法将采集到的mx/7个象素和数据库中的相应数据分别组成mxn的 二维数据阵列，将两个阵列中每一个对应元素进行一次逻辑异或运算，用其结果形成一个新
的wxw数据阵列，显然该阵列中不等于0的元素就是这两幅二进制图像的差别图像。设p为 该数据阵列中不等于0的数据的块数、q为所有块中不为0的数据的最大个数。为进行身份 确认，必须为p、 q设定阈值p。、 q。。若p禾Q q至少有一个大于相应的阈值，则不能通过身份认定。
本发明的组成的应用系统原理如附图所示。
四
本图以二值化图像编码为例说明本发明。
生相传感器是对生相进行基础编码的部件，可采用电子(CCD或CMOS)摄像头，如果 取指纹生相则可选电容式指纹传感器， 一般取象素数为100X100为宜。
数据采集器是将基础编码变为计算机(此处计算机可以是嵌入式或任何单片机系统)可 识别的数据的部件，可选用通用的电子器件。
二值化编码器是将灰度图像二值化，最简单直接的是自然顺序编码，也可附加另外的编 码规则。如果对100X 100象素的二值图像按自然顺序编码，则可区分2，x，。10，G个用户。
生相注册/生相数据库是将业务用户的生相编码注册到数据库中，以便以后对其身份进行 确认。
数据分析器利用识别算法(完全相等判决法、逼近程度运算法、局部区域容错法之一或 其它算法)对待识别用户的数据进行判决，确定用户是否具有合法身份。如果用户身份合法， 则可继续办理后续业务。
五具体实施例方式
以下取指纹为生相对象，以银行用户的身份确认为例说明该发明的具体实施方案。
(1) 指纹注册用户在银行开户时，银行的指纹采集器对用户的指纹采样，经过内部二 值化和适当的编码，将该编码与用户的卡号、6位数字密码相关联，存入数据库，完成用户 指纹密码注册。
(2) 用户在银行办理存取款业务时，在输入完正确的6位数字密码后，银行还要对用户 采集指纹密码。
(3) 银行计算机将刚刚采集的指纹数据进行预定的编码，然后与数据库中该用户的指纹 编码进行运算，如果运算结果符合通过条件，则用户身份得到确认，可以继续办理存取款业 务。否则停止办理。
(4) 此发明用于ATM机时，需要ATM机与银行联网进行指纹数据库的读取。
其他需要身份确认或密码的行业、单位都可以参照本实施方案制造相应的指纹识别系统， 如电子考勤、门禁、门锁、户籍、准考证、购物卡等。
权利要求
1. 一种利用个人生相的电子编码进行身份确认的技术，生相指个人面相、指纹，视网膜等，该技术特征部分包括生相传感器、编码规则、数据分析算法等。生相传感器可采用电子(CCD或CMOS)摄像头，或电容式指纹传感器。
2. 根据权利要求l所述的个人生相电子编码身份确认技术，包含一种对于生相数据的编 码规则，其特征是该规则采用生相的二值化二维图像数据作为基础编码，图像的象素数以 iooxioo为宜，内部编码采用该图像的自然顺序编码。
3. 根据权利要求l所述的个人生相电子编码身份确认技术，包含生相编码识别算法，该 发明提出三种算法，其特征是完全相等判决法、逼近程度运算法、局部区域容错法。
全文摘要
本发明是一种能够利用个人生相特征、采用电子数据手段进行编码、译码，依次确认个人身份的技术。生相是一个人与生俱来的特征，随年龄和生活经历的变化很小，可以作为个人身份特征密码的生相包含个人面相、指纹和眼视网膜等。该技术特征部分包括生相传感器、数据采集单元、数据编码器、生相数据库、数据分析算法等构成。根据生相的不同可采用接触式、非接触式特征采集，采集生相的传感器可采用数字摄像头(CCD或CMOS)或专用活体传感器。根据采集的生相数据，与预先注册在生相数据库的数据进行运算(本发明提供了三种算法)，可确定当事人是否具有合法身份。这种生相编码具有天生性、不需人为编码、不需记忆、码随人行、随取随用，更重要的是具有唯一性，难以破译和伪造。本发明可作为任何需要身份确认的场所，可应用于银行、有价证券交易所、考勤、门禁、户籍、准考证、购物卡等应用场所。利用本发明制造的产品，可有效增强个人身份确认的唯一性，并能协助有关部门破获非法身份案件。
文档编号G06K9/62GK101425127SQ200710018990
公开日2009年5月6日 申请日期2007年11月2日 优先权日2007年11月2日
发明者军 张, 立 张, 樊映天, 段小虎, 峻 王, 王曙钊 申请人:王曙钊;张 立;樊映天