身份识别装置和方法及包含其的车载信息娱乐系统与流程

本发明涉及汽车领域的应用，具体涉及汽车车辆中用于车载信息娱乐系统的身份识别技术。

背景技术：

在当前的汽车领域中，车辆配备车载信息娱乐系统已经不是稀奇的了。大多数情形下，该车载信息娱乐系统随着汽车的上电而启动，并且不对使用者的身份进行鉴别。这样设定主要为了方便驾驶员的操作，因为当前阶段，汽车的主要角色还是交通工具，而车载信息娱乐系统只是作为驾驶员驾驶车辆的辅助装置。

然而，随着汽车技术的发展，车载信息娱乐系统附带了越来越多的信息及娱乐功能属性。例如近年来的车载信息娱乐系统就可以直接设置空调、座椅参数；可以与互联网连接以获取咨询信息；可以安装第三方app；可以支持用户个性化显示；还可以支持副驾显示器或者是后排显示器等功能。这些新功能的加入无疑对车载信息娱乐系统提出了新的技术要求。而另外一方面，当自动驾驶时代到来之后，车内用户的关注重点将逐渐从驾驶汽车本身转移到信息娱乐系统之上，人们甚至会通过该系统来控制车辆的启动和驾驶过程，所以车载信息娱乐系统的地位将会越来越高，最后必将成为人与车交流的主要窗口。因此，如何实现车载信息娱乐系统的数据访问保护，如何识别不同的用户从而为其提供个性化服务等等，这些都是我们需要解决的问题。

现有的部分车载信息娱乐系统在数据访问保护和多用户操作这些方面确实做了不少针对性的设计，例如网络安全(cybersecurity)、功能性安全(functionalsafety)等功能的加入。这些功能设计都是系统级的，虽然卓有成效，但对提升人机交互的安全性帮助不大。

在如何更好地提升人机交互的安全性方面，现有的车载信息娱乐系统都不是很理想。例如，当前大多数车载信息娱乐系统对于使用者不作鉴别，如前面提到地，这显然对数据访问没有任何保护措施。又例如，有的车载信息娱乐系统通过不同的登录名来区别不同的用户，但很显然地，如果登录名被盗用了，数据访问的保护也就形同虚设了。还有的车载信息娱乐系统对关键数据访问进行密码保护，但是输入密码会让驾驶员分心，从而带来驾驶安全隐患。虽然从理论上讲，可以采用人脸识别、虹膜识别和指纹识别来区别不同的用户，但人脸识别和虹膜识别的成本太高且技术复杂，并不适合在车内使用；指纹识别也同样容易被仿冒和被盗，而且指纹识别要按压指纹，但有的个体因为指纹特征很少，或者在特殊的条件下，如手指潮湿、破损等，无法识别其指纹特征，所以指纹识别在车内使用的可靠性也不高。

考虑到车内使用的环境，上述措施显然都不够方便也不够安全。亟需一种身份识别技术，其不仅可以实现可靠的身份识别功能，还能在兼顾车内使用环境的条件下实现安全、便捷、快速等特点。

技术实现要素：

为克服上述现有技术存在的诸多缺陷，本发明提供一种身份识别技术以及应用该技术的车载信息娱乐系统，其能在车辆使用环境下可靠、安全、方便且快速地实现身份识别。

根据本发明的一个方面，提供一种身份识别装置，其包括：红外摄像头，用于采集用户手掌的红外图像；以及中控主机单元，用于将从所述红外图像得到的图像数据与预先采集的授权用户数据进行比对，并根据比对结果识别所述用户的身份。

较佳地，上述身份识别装置还可包括：显示单元，用于显示图形化的用户指示。

较佳地，在上述身份识别装置中，所述中控主机单元可进一步包括数据库、图像捕捉模块、图像算法处理模块和身份认证模块。在所述数据库中存储所述预先采集的授权用户数据。所述图像捕捉模块用于控制所述红外摄像头捕捉所述红外图像。所述图像算法处理模块用于：对所述捕捉的红外图像进行算法处理以提取出对应的图像数据；在授权用户数据采集模式下，将所述图像数据直接存储进所述数据库以作为授权用户数据的样本，并根据需要使该样本与预定的权限范围相关联；和在用户身份识别模式下，将所述图像数据与所述数据库中存储的授权用户数据进行比对。所述身份认证模块用于基于所述比对结果来判断所述用户是否为授权用户并在所述用户为授权用户的情况下进一步确定该用户的权限范围。

更佳地，在上述身份识别装置中，对所述捕捉的红外图像进行算法处理以提取出对应的图像数据包括：将所述红外图像转变为静脉模式图像，并从该静脉模式图像提取出特征值。

与现有技术相比，本发明的身份识别装置仅仅只需要对用户的手掌采集红外图像就可以准确地完成对用户的身份识别，十分地安全、方便和快捷。

特别地，医学研究证明，手部静脉的形状具有唯一性和稳定性，每个人的手部静脉图像都不相同，因此，利用掌静脉图像可以非常可靠地进行身份识别。此外，利用掌静脉进行身份认证的方式获取的是掌静脉的图像特征，这是掌活体时才存在的特征，无法造假，因此安全性很高。而且，因为获取的是手掌内部的静脉图像特征，而不是手掌表面的图像特征，所以不存在任何由于手掌表面的损伤、磨损、干燥或太湿等带来的识别障碍。

根据本发明的另一个方面，提供一种车载信息娱乐系统，其包括如上所述的身份识别装置，用于对尝试要登录到所述车载信息娱乐系统的用户进行身份识别。

较佳地，在上述车载信息娱乐系统中，所述身份识别装置还可包括：红外光源，用于对所述用户的手掌照射红外光。

更佳地，所述红外光源和所述红外摄像头被装配在一个结构件单元中。

较佳地，在上述车载信息娱乐系统中，所述红外摄像头为多个，并且分布在车辆的中控主机位置、副驾显示位置和后排显示位置。

较佳地，在上述车载信息娱乐系统中，当需要进行车载移动支付时，所述中控主机单元将从所述红外图像得到的图像数据直接发送给移动支付平台，以用于确认付款。

根据本发明的又一个方面，提供一种用于车载信息娱乐系统的身份识别方法，其包括：图像采集步骤，用于通过红外摄像头采集用户手掌的红外图像；以及比对识别步骤，用于通过车载中控主机单元将从所述红外图像得到的图像数据与预先采集的授权用户数据进行比对，并根据比对结果识别所述用户的身份。

较佳地，在上述身份识别方法中，所述比对识别步骤进一步包括如下子步骤：对所述红外图像进行算法处理以提取出对应的图像数据；在授权用户数据采集模式下，将所述图像数据直接存储进数据库以作为授权用户数据的样本，并根据需要使该样本与预定的权限范围相关联；在用户身份识别模式下，将所述图像数据与所述数据库中存储的授权用户数据进行比对；基于所述比对结果来判断所述用户是否为授权用户；以及在所述用户为授权用户的情况下进一步确定该用户的权限范围。

更佳地，在上述身份识别方法中，对所述红外图像进行算法处理以提取出对应的图像数据的子步骤包括：将所述红外图像转变为静脉模式图像，并从该静脉模式图像提取出特征值。

较佳地，上述身份识别方法还可包括照射步骤，用于在所述图像采集步骤的过程中用红外光源照射用户的手掌。

更佳地，上述身份识别方法在进行所述照射步骤、所述图像采集步骤和所述比对识别步骤的过程中，通过显示单元显示图形化的用户指示。

较佳地，在上述身份识别方法中，当需要进行车载移动支付时，将所述图像数据直接发送给移动支付平台，以用于确认付款。

与现有技术相比，本发明的车载信息娱乐系统因为采用了本发明的身份识别装置和方法，所以用户可以安全、方便并快速地登录车载信息娱乐系统，而同时该车载信息娱乐系统也可以对用户权限进行有效的管理和控制，并为用户提供个性化的设置服务。

另外，考虑到车内的光照度较弱，本发明的车载信息娱乐系统在身份识别装置中加入了红外光源，用于增强红外摄像头捕捉图像的能力。红外摄像头和红外光源可包含在一个结构件内，由此可以用来控制红外摄像头捕捉图像的空间范围，防止驾驶员或乘客对其误操作。

此外，对于本发明的车载信息娱乐系统，还可在中控主机位置、副驾显示位置和后排显示器位置均配置采集图像的红外摄像头，由此可以方便对车辆中的所有乘客进行身份识别。

进一步地，本发明所采用的掌静脉身份认证方式在需要进行车载移动支付的场合，可以用来作为用户付款确认的手段，十分地快捷又安全。

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解，在附图中，相同的附图标记在全部附图中用于表示相同的部件，其中：

图1示出根据本发明实施例的身份识别装置的示意性框图；

图2示出根据本发明可选实施例的身份识别装置的示意性框图；

图3示出根据本发明实施例的身份识别装置中的中控主机单元的示意性框图；

图4示出了根据本发明实施例的身份识别装置的具体操作；

图5示出根据本发明实施例的车载信息娱乐系统的硬件示意图；

图6示出根据本发明实施例的车载信息娱乐系统的模块框图；

图7至图9示出了用户登录根据本发明实施例的车载信息娱乐系统的过程；

图10示出了根据本发明一个实施例的车载信息娱乐系统用作车载移动支付时的应用；

图11示出了根据本发明实施例的用于车载信息娱乐系统的身份识别方法的流程图；以及

图12进一步示出了根据本发明实施例的用于车载信息娱乐系统的身份识别方法中的比对识别步骤的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

首先参见图1，其中示出了根据本发明示例性实施例的身份识别装置100的示意性框图。如图1所示，身份识别装置100包括红外摄像头102和中控主机单元104。红外摄像头102用于采集用户手掌的红外图像。中控主机单元104则用于将从所述红外图像得到的图像数据与预先采集的授权用户数据进行比对，并根据比对结果识别所述用户的身份。

虽然上述身份识别装置100已能十分安全、快捷且方便地对用户进行身份识别，但为了让用户获得更好的体验度，该身份识别装置100还可以如图2所示地进一步结合显示单元106，用于显示图形化的用户指示，例如登录过程的扫描动画、登录完成后的提示等。

进一步地，如图3所示，中控主机单元104可进一步包括数据库1042、图像捕捉模块1044、图像算法处理模块1046和身份认证模块1048。

为了要进行身份认证，势必要事先获得可以用来进行比对的授权用户数据的样本，这些样本可以通过另外的仪器(比如，静脉识别仪、掌纹掌脉仪等)来进行预先采集，也可以由本发明的身份识别装置100直接进行预先采集。然而，选择后一种方式可以节约额外的硬件成本，而且还可以带来更大的便利性。因此，根据本发明的身份识别装置100共有两种工作模式：授权用户数据采集模式和用户身份识别模式。

以下结合图4来描述上述两种工作模式的具体操作。需要特别注意的是，红外摄像头102所采集的红外图像为手掌的红外图像，中控主机单元104从该红外图像得到的图像数据可以为多种，具体比如，手掌静脉、手掌掌纹等，虽然在以下的描述中将以手掌静脉为例。

如图4所示，在授权用户数据采集模式下，当用户伸出手掌进行了感应之后，图像捕捉模块1044控制红外摄像头102捕捉用户手掌的红外图像。图像算法处理模块1046从图像捕捉模块1044获取该红外图像，并对该红外图像进行算法处理以提取出对应的图像数据，最后将该图像数据存入数据库1042作为授权用户数据的样本。

然而，授权用户也并非一定具有所有权限。例如，如果将身份识别装置100应用于车载信息娱乐系统，对于车主年幼的子女，显然很多重要的影响车辆驾驶的控制权限都不能对他们开放，而对于车主的朋友，虽然可以使他们有权限控制比如车内音响的音量等比较基础的设置，但却不能将一些重要的数据访问权限也开放给他们。因此，图像算法处理模块1046在将采集的授权用户数据样本存入数据库1042的同时，还可使该样本与一定的权限范围相关联。仍然以应用于车载信息娱乐系统为例，这些控制管理权限可包括基础的权限，比如：音量控制、空调控制、座椅位置调节等，还可包括高级的权限，例如：密码设置、网络访问权限、限速设置等。

进一步地，在当前实施例中，通过算法处理，从所捕捉的红外图像获得了静脉模式图像。该静脉模式图像为数字图像，其能反映出静脉血管的分布形状，再通过滤波、图像二值化、细化等手段对该数字图像提取特征值。该提取的特征值即为采集的授权用户数据样本，其被存入数据库1042，用于将来在身份认证时被进行比对。

可选地，也可将存入数据库1042的授权用户数据样本按照其应该获得的权限范围分类到不同的群组。

回到图4，在用户身份识别模式下，当用户伸出手掌进行了感应之后，图像捕捉模块1044控制红外摄像头102捕捉用户手掌的红外图像。图像算法处理模块1046从图像捕捉模块1044获取该红外图像，并对该红外图像进行算法处理以提取出对应的图像数据，并将该图像数据与数据库1042中存储的授权用户数据进行比对。

同样地，通过所述算法处理可以获得静脉模式图像，再通过滤波、图像二值化、细化等手段对该数字图像提取特征值。将该提取的特征值与预先存储在数据库1042中的对应于授权用户的特征值进行比对，具体可通过匹配算法进行匹配处理。

接着，身份认证模块1048再基于所述比对结果来判断当前要登录或要进行某项操作的用户是否为授权用户。如果比对结果显示两个特征值不匹配，则判断不是授权用户，身份识别装置100将会拒绝该用户的登录或操作请求。如果比对结果显示两个特征值匹配，则判断属于授权用户，身份认证模块1048将进一步确定该用户的权限范围，并且身份识别装置100将提供相应的操作权限，比如，以车载信息娱乐系统为例，提供基础的操作权限(例如，音量控制、空调控制、座椅位置调节等)或高级的操作权限(例如，密码设置、网络访问权限、限速设置等)。

可选地，如果数据库1042中的授权用户数据样本是以群组形式存储的，则身份认证模块1048在判断当前用户属于授权用户的情况下将进一步确定该用户属于哪一个群组，因为每一个群组有对应的权限范围，由此便能确定当前用户的权限范围。

至此描述了根据本发明的身份识别装置，其仅仅只需要对用户的手掌采集红外图像就可以完成对用户的身份识别，手掌无须与设备接触，轻轻一放，即可完成识别，十分地方便和快捷。

特别如果利用掌静脉进行身份认证，因为获取的是掌静脉的图像特征，这是掌活体时才存在的特征，无法造假，因此安全性非常高。而且，因为获取的是手掌内部的静脉图像特征，而不是手掌表面的图像特征，所以不存在任何由于手掌表面的损伤、磨损、干燥或太湿等带来的识别障碍；相反，由于血管特征通常更明显，所以反而更容易辨识，抗干扰性好。另外，这种方式没有手接触设备时的不卫生的问题以及手指表面特征可能被复制所带来的安全问题，并避免了用户被当作审查对象的心理不适，同时也不会因脏物污染而无法识别要提取的图像特征。此外，由于静脉位于手掌内部，气温等外部因素的影响程度可以忽略不计，几乎适用于所有用户。

根据本发明的示例性实施例，可将上述身份识别装置100应用于车载信息娱乐系统中，由此可对尝试要登录到该车载信息娱乐系统的用户进行身份识别。

图5示出了上述集成根据本发明的身份识别装置的车载信息娱乐系统的硬件示意图，同时图6示出了该车载信息娱乐系统的模块框图。以下将结合图5和图6来描述根据本发明实施例的车载信息娱乐系统。

如图5所示，根据本发明的车载信息娱乐系统可包括信息娱乐系统主机和红外摄像头。所述信息娱乐系统主机包含了如上所述的中控主机单元104。图5中所示的红外摄像头为三个，但实际操作中，可根据需要设置任意数量的红外摄像头，用于对用户的手掌采集红外图像。由此，根据本发明的车载信息娱乐系统集成了如上所述的身份识别装置100，其可以对尝试要登录的用户进行身份识别，对用户的权限进行管理和控制，并为用户提供个性化的设置服务。

进一步地，为了使用户获得更好的体验度，根据本发明的车载信息娱乐系统还可包括显示器，如图5所示。该显示器正对应如上所述的显示单元106，其可用于显示图形化的用户指示，例如，登录过程的扫描动画、登录完成后的提示等。

此外，可考虑在中控主机位置、副驾显示位置和后排显示位置均配置采集图像的红外摄像头，该多个摄像头如图5所示通过高速fpdlink总线连接至多合一模块，之后通过lvds或者cvbs总线将图像画面传输至车载中控主机(也即，信息娱乐系统主机)，由此可以方便对车辆中的所有乘客进行身份识别。在实际操作中，也可以根据需要在任意位置配置任意数量的红外摄像头。

进一步地，考虑到车内的光照度较弱，根据本发明的车载信息娱乐系统还可加入红外光源108，如图6所示，用于对用户的手掌照射红外光，由此可增强红外摄像头102捕捉图像的能力。

上述红外光源108和红外摄像头102可如图6所示地包含在结构件120(例如，可以为一塑料结构件)内，由此可以用来控制红外摄像头102捕捉图像的空间范围，防止驾驶员或乘客对其误操作。然而需要说明的是，实际操作中，也可以根据需求对上述红外光源108的数量和位置等进行其他配置。

如图6所示，根据本发明的车载信息娱乐系统除了前面提到的红外光源108和红外摄像头102，还可包括中控主机单元(也即，车载中控主机单元)104和显示单元106。红外摄像头102可通过视频信号连接线150与中控主机单元104连接，以将捕捉到的红外图像传送给中控主机单元104。如果红外光源108和红外摄像头102被设置在一结构件120内，则该结构件120通过视频信号连接线150与中控主机单元104连接，同样可以将红外摄像头102捕捉到的红外图像传送给中控主机单元104。显示单元106可通过显示屏连接线与中控主机单元104连接，从而可以向用户显示图形化的用户指示。中控主机单元104可进一步包括图像捕捉模块1044、图像算法处理模块1046和身份认证模块1048，其各自的功能已在前文中有详细的描述，此处不再赘述。用于存储预先采集的授权用户数据样本的数据库1042可如前面所述地同样被包含在中控主机单元104中，或也可以集成在车载信息娱乐系统的其它存储介质中(图6所示为后者)。

图7至图9进一步示出了用户登录根据本发明实施例的车载信息娱乐系统的过程。如图7和图8所示，用户进入车内后，只需根据显示屏的提示伸出手掌，对着红外摄像头，红外摄像头对手掌进行扫描成像，用户可以从显示屏的提示了解到手掌位置是否适合成像、扫描成像是否已完成等信息。图像采集完成后，车载信息娱乐系统中的车载中控主机单元会自动对该图像进行处理，以获取需要的图像数据，通过将该图像数据与预先采集的授权用户数据进行比对，来最终完成对当前用户的身份识别。此时，会在显示屏上显示最后识别的结果，如图9所示。

如果识别结果显示当前用户属于授权用户，则车载信息娱乐系统会根据该用户的授权等级来开放适当的控制管理权限。例如前面提到的基础的权限，诸如音量控制、空调控制、座椅位置调节等，以及高级的权限，诸如密码设置、网络访问权限、限速设置等。整个过程很方便。

此外，车内每个信息娱乐系统的显示器都可以配置上述身份识别装置的接口，这样不管是驾驶员还是副驾乘客亦或是后排乘客，都能进行方便的操作。

进一步地，近几年来，移动支付慢慢地覆盖生活的方方面面，然而在驾驶中，特别对于驾驶员，其根本不能通过传统的手持式移动终端(比如，手机)来完成支付，这样做不仅不安全，也是违反交通法规的。因此，如果能通过车载信息娱乐系统来完成移动支付，这无疑是驾驶员的福音。然而对于车载移动支付，很显然地，如果仍然要输入密码或按压指纹，这与通过传统的手持式移动终端来完成支付区别不大，仍然会有潜在的安全问题，也很不方便。人脸识别和虹膜识别的成本又太高且技术复杂，并不适合在车内使用。本发明的身份识别装置却能彻底解决上述问题。对于应用根据本发明的身份识别装置100的车载信息娱乐系统，当需要进行车载移动支付时，中控主机单元104可将从所述红外图像得到的图像数据直接发送给移动支付平台，以用于确认付款。

具体地，可参见图10，其中示出了根据本发明一个实施例的车载信息娱乐系统用作车载移动支付时的应用。当需要进行车载移动支付时，用户只需如图7和图8所示地根据显示屏的提示伸出手掌，由红外摄像头102捕捉红外图像，接着由中控主机单元104对该红外图像进行处理，以得到当前移动支付平台所需要的图像数据(比如，用户静脉纹路信息、用户静脉模式图像或从该静脉模式图像提取出的特征值等)，具体取决于该移动支付平台预先对用户采集的是何种数据。中控主机单元104将该图像数据通过互联网发送给当前移动支付平台，该移动支付平台的后台会将该图像数据与预先采集的用户数据进行核对。如图10所示，若核对结果显示一致，用户便完成了付款。由此，用户只需要短时间内伸出手掌，便可以轻松完成付款，既方便高效，又安全可靠。

此外，为了满足车内器件低功耗要求，根据本发明的身份识别装置在其他时候将处于关闭或者休眠状态，直到车载信息娱乐系统有登录需求或者由用户手动打开时才会唤醒继续工作。

至此描述了根据本发明的车载信息娱乐系统，其特别应用了本发明的身份识别装置。

根据本发明的示例性实施例，相应地还提供了一种用于车载信息娱乐系统的身份识别方法200，具体可参见图11。

根据图11所示的流程图，方法200包括图像采集步骤210和比对识别步骤220。图像采集步骤210用于通过红外摄像头采集用户手掌的红外图像。比对识别步骤220则用于通过车载中控主机单元将从所述红外图像得到的图像数据与预先采集的授权用户数据进行比对，并根据比对结果识别所述用户的身份。

进一步地，如图12所示，比对识别步骤220可进一步包括子步骤221到224。具体地，在子步骤221，对所述红外图像进行算法处理以提取出对应的图像数据。接下来，方法分成两个分支，分别对应授权用户数据采集模式和用户身份识别模式。

在授权用户数据采集模式下，方法行进到子步骤2221。在该子步骤，将所述图像数据直接存储进数据库以作为授权用户数据的样本，并根据需要使该样本与预定的权限范围相关联。

在用户身份识别模式下，方法行进到子步骤2222。在该子步骤，将所述图像数据与所述数据库中存储的授权用户数据进行比对。接下来，在子步骤223，基于所述比对结果来判断所述用户是否为授权用户。最后来到子步骤224，在所述用户为授权用户的情况下进一步确定该用户的权限范围。

同样地，在上述子步骤221中，可将所述红外图像转变为静脉模式图像，并从该静脉模式图像提取出特征值。

进一步地，在上述身份识别方法200中，可在所述图像采集步骤210中用红外光源照射用户的手掌。

此外，还可在上述身份识别方法200中，通过显示单元显示图形化的用户指示。

同样地，当需要进行车载移动支付时，上述身份识别方法200可将所述图像数据直接发送给移动支付平台，以用于确认付款。

上述用于车载信息娱乐系统的身份识别方法200与前述根据本发明的身份识别装置及包含该装置的车载信息娱乐系统相对应，该身份识别装置及包含该装置的车载信息娱乐系统中的许多设计细节同样适用于上述身份识别方法200，因此此处不再赘述。

本发明所提供的车载信息娱乐系统的身份识别装置及方法具有安全、便捷和快速等优点。而且相比于现有技术，本发明的车载信息娱乐系统的身份识别装置及方法特别适合车内环境，方便驾驶员或者乘客操作。此外，本发明所提供的车载信息娱乐系统的身份识别装置及方法还可适用于多种车内身份认证场景，例如包括系统登录、权限确认和车载支付等等。另外，车内的各个信息娱乐系统窗口都可配备独立的认证接口，从而方便多用户操作。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明的，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。