一种基于证件的考生身份验证方法和装置与流程

【技术领域】

本发明涉及身份识别技术领域，具体涉及一种基于证件的考生身份验证方法和装置。

背景技术：

在考试中，考生身份验证的准确性对考试的公平性和有效性起着至关重要的作用。传统考试对于考生的身份验证时，一般是监考人员将考生的身份证件与考生本人进行人工比对，这种方法速度慢，效率低，并且容易出现错误判断，不能有效防止监考人员违规放行不符合要求的考生。

随着科学技术的发展，目前已经有一些通过感应式读卡器读取考生身份证件信息和采集考生现场人脸图像来验证考生身份的方案。例如，专利申请号为cn201821055244，名称为“用于考生身份验证的识别系统”的专利文献中，提出了基于人脸识别、指静脉识别和读卡器来进行身份验证的方案。但是，此方案不能采集和保存证件表面的图像，无法对比电子芯片内存储的信息是否与证件表面信息一致，读卡器只能对包含电子芯片的证件进行信息识别，而不支持对打印的准考证等不包含电子芯片的证件进行信息识别，也无法利用多个信息来源进行交叉比对，验证的准确率及安全性较低。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是：

传统的考生身份验证方案中，不能采集和保存证件表面的图像，读卡器只能对包含电子芯片的证件进行信息识别，而不支持对不包含电子芯片的证件进行信息识别，也无法利用多个信息来源进行交叉比对，验证的准确率及安全性较低。

本发明通过如下技术方案达到上述目的：

第一方面，本发明提供了一种基于证件的考生身份验证方法，包括：

采集考生证件的表面图像，从证件表面图像中识别出证件上的考生基本信息，并截取人脸图像；

当所述证件内包含电子芯片时，从考生证件的电子芯片中读取出相应的考生基本信息和人脸图像；

将证件表面图像中识别出的考生基本信息，分别与数据库内存储的考生基本信息和/或电子芯片中读取到的考生基本信息进行比对；

现场采集考生的人脸图像，并分别与证件表面图像中截取的人脸图像、数据库内存储的人脸图像和/或电子芯片中读取到的人脸图像进行比对；

结合考生基本信息比对结果和人脸图像比对结果，验证考生身份。

优选的，在考试结束并给出成绩后，所述方法还包括：

对每场考试的成绩分布信息进行统计；其中，所述成绩分布信息包括考生座位分布图以及每个座位上对应考生的成绩；

分析单个考生历次考试成绩的变化趋势，如果成绩突然出现波动，则根据所述成绩分布信息检查该考生是否与周围考生成绩接近；

如果该考生成绩与周围考生成绩接近，则给出警告信息，并进一步检查该考生在考试过程中是否有作弊现象。

优选的，对于每场考试，所述方法还包括：将对应的考试信息和考生信息录入考试数据库并保存，以便后续查询；

其中，所述考试信息包括考试时间、考试科目、考试人数、考生座位号和监考人员信息中的一项或多项，所述考生信息包括考生基本信息、考生历次考试成绩、考生证件表面图像以及考生身份验证结果中的一项或多项。

优选的，所述从证件表面图像中识别出证件上的考生基本信息具体为：

对证件表面图像上需要进行字符识别的区域进行定位，并采用ocr技术识别定位区域中的字符和/或条码，获取考生基本信息；

其中，所述字符包括中文字符和/或外文字符，所述条码包括二维码和/或条形码。

优选的，所述采集考生证件的表面图像具体为：分别在白光、红外光和紫外光三类光源下采集考生证件的表面图像，得到白光图像、红外光图像和紫外光图像。

优选的，对于有防伪特征的证件，在采集考生证件的表面图像之后，所述方法还包括：

对于有红外防伪特征的证件，利用鉴伪算法对采集到的红外光图像的防伪特征进行校验，判断证件的真伪；

对于有紫外防伪特征的证件，利用鉴伪算法对采集到的紫外光图像的防伪特征进行校验，判断证件的真伪。

优选的，所述利用鉴伪算法对采集到的红外光图像的防伪特征进行校验具体为：对所述红外光图像进行校正与分割后得到多个第一防伪区域，并分别对各第一防伪区域进行鉴别，得到对应的鉴别结果；其中，所述第一防伪区域包括机读码区、照片区域、可视度区、证件码区和红外标识区中的一种或多种；

所述利用鉴伪算法对采集到的紫外光图像的防伪特征进行校验具体为：对所述紫外光图像进行校正与分割后得到多个第二防伪区域，并分别对各第二防伪区域进行鉴别，得到对应的鉴别结果；其中，所述第二防伪区域包括机读码区、照片区域、可视度区、紫外花纹、荧光纤维和紫外标识区中的一种或多种。

优选的，所述证件包括身份证、准考证、学生证和校园卡中的一种或多种。

优选的，所述考生基本信息包括姓名、性别、年龄、身份证号、准考证号、座号、条码信息、学号、学校、专业和班级中的一项或多项。

第二方面，本发明提供了一种基于证件的考生身份验证系统，可用于实现第一方面所述的考生身份验证方法；包括证件图像采集模块、ocr模块、电子芯片读取模块、证件鉴伪模块、人脸比对模块、考试数据库模块、信息统计分析模块和系统运行平台，所述系统运行平台分别与其余各模块连接；

所述证件图像采集模块用于采集考生证件的表面图像；所述ocr模块用于对证件表面图像中的字符和/或条码进行识别，以获取证件上的考生基本信息；所述电子芯片读取模块用于对包含电子芯片的证件进行信息读取，以获取电子芯片中的考生基本信息和人脸图像；

所述证件鉴伪模块用于将证件表面图像中识别出的考生基本信息，分别与数据库内存储的考生基本信息和/或电子芯片中读取到的考生基本信息进行比对，鉴别证件的真伪；

所述人脸比对模块用于现场采集考生的人脸图像，并将现场采集的人脸图像分别与证件表面图像中截取的人脸图像、数据库内存储的人脸图像和/或电子芯片中读取到的人脸图像进行比对；

所述考试数据库模块位于后台服务器，用于录入、保存和查询每场考试的考试信息和考生信息；

所述信息统计分析模块用于统计每场考试的成绩分布信息，并对单个考生历次考试成绩的变化趋势进行分析；其中，所述成绩分布信息包括考生座位分布图以及每个座位上对应考生的成绩；

所述系统运行平台与所述证件图像采集模块、电子芯片读取模块和人脸比对模块中的人脸图像采集模块均通过硬件连接线直接连接，与所述考试数据库模块通过wi-fi无线网络进行通信。

第三方面，本发明提供了一种基于证件的考生身份验证装置，包括至少一个处理器和存储器，所述至少一个处理器和存储器之间通过数据总线连接，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令在被所述处理器执行后，用于完成第一方面所述的基于证件的考生身份验证方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的考生身份验证方法中，同时支持验证包含电子芯片的证件和不包含电子芯片的证件，可采集和保存考生证件的表面图像，有效利用证件表面信息、电子芯片信息、现场采集的人脸图像和数据库内的存储信息多个信息来源进行交叉比对，以一种高效率、高准确率、高安全性的方式对考生身份进行鉴定。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于证件的考生身份验证方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种基于证件的考生身份验证系统的结构组成图；

图3为本发明实施例提供的一种对考生成绩的统计分析流程图；

图4为本发明实施例提供的一种基于证件的考生身份验证装置的架构图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

在本发明各实施例中，符号“/”表示同时具有两种功能的含义，而对于符号“a和/或b”则表明由该符号连接的前后对象之间的组合包括“a”、“b”、“a和b”三种情况。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本发明。

实施例1：

本发明实施例提供了一种基于证件的考生身份验证方法，可对考生身份进行准确、高效的验证；其中，所述证件包括但不限于身份证、准考证、学生证和校园卡。如图1所示，本实施例提供的考生身份验证方法具体包括以下步骤：

步骤201，采集考生证件的表面图像，从证件表面图像中识别出证件上的考生基本信息，并截取人脸图像。

结合图2中的考生身份验证系统，本发明实施例可采用证件图像采集模块来采集考生证件的表面图像，具体为：分别在白光、红外光和紫外光三类光源下采集考生证件的表面图像，得到白光图像、红外光图像和紫外光图像，即得到的证件表面图像为多光谱图像。通过采集多种图像综合叠加分析可获取证件上更多的防伪信息，其中，白光图像包含的防伪信息较少，紫外光图像中可能包含有紫外防伪特征，红外光图像中可能包含有红外防伪特征。

通常，对考生基本信息的获取是通过识别证件上的字符和条码来实现，此处可采用ocr(光学字符识别)模块来完成信息识别，具体为：对证件表面图像上需要进行字符识别的区域进行定位，并采用ocr技术识别定位区域中的字符和/或条码，进而获取考生基本信息。其中，所述字符包括中文字符和/或外文字符，所述条码包括二维码和/或条形码，所述考生基本信息包括考生的姓名、性别、年龄、身份证号、准考证号、座号、条码信息、学号、学校、专业和班级中的一项或多项。

步骤202，当所述证件内包含电子芯片时，从考生证件的电子芯片中读取出相应的考生基本信息和人脸图像。

对于包含电子芯片的证件，例如身份证和校园卡，还可采用电子芯片读取模块来读取证件内的电子芯片信息，例如考生的姓名、身份证号、学号和人脸图像等等。对于不包含电子芯片的证件，例如准考证，则无需执行步骤202来读取电子芯片信息。

步骤203，将证件表面图像中识别出的考生基本信息，分别与数据库内存储的考生基本信息和/或电子芯片中读取到的考生基本信息进行比对。

对于每次考试，对应的考生信息都会预先存储在相应的数据库内，验证时可先将证件表面图像中识别出的考生基本信息与数据库内存储的考生基本信息进行一致性校验，对考生身份进行初步验证。如果证件内包含电子芯片，还可进一步将证件表面图像中识别出的考生基本信息与电子芯片中读取到的考生基本信息进行比对，根据该比对结果可鉴别考生证件的真伪。

步骤204，现场采集考生的人脸图像，并分别与证件表面图像中截取的人脸图像、数据库内存储的人脸图像和/或电子芯片中读取到的人脸图像进行比对。

具体可采用高清摄像头在现场采集考生的人脸图像，再采用人脸比对模块将现场采集的人脸图像与证件表面图像中截取的人脸图像、数据库内存储的人脸图像进行比对。如果证件内包含电子芯片，还可将现场采集的人脸图像与电子芯片中读取到的人脸图像进行比对。

步骤205，结合考生基本信息比对结果和人脸图像比对结果，验证考生身份。

只有当步骤203中考生基本信息的每次比对结果以及步骤204中人脸图像的每次比对结果均一致时，才可确定考生的身份验证成功；如果有任一次比对结果不一致，则考生的身份验证失败。在具体执行时，可如下操作：如果步骤203中每次考生基本信息的比对结果均一致，则继续执行步骤204，如果存在任一次比对结果不一致，则跳过步骤204，直接反馈身份验证失败的结果；如果步骤204中每次人脸图像的比对结果均一致，则反馈身份验证成功的结果，如果存在任一次比对结果不一致，则反馈身份验证失败的结果。

本发明实施例提供的上述考生身份验证方法中，同时支持验证包含电子芯片的证件和不包含电子芯片的证件，可采集和保存考生证件的表面图像，有效利用证件表面信息、电子芯片信息、现场采集的人脸图像和数据库内的存储信息多个信息来源进行交叉比对，以一种高效率、高准确率、高安全性的方式对考生身份进行鉴定。

在步骤201中，采集的证件表面图像为多光谱图像：白光图像、红外光图像和紫外光图像，紫外光图像和红外光图像中通常含有较多的防伪信息，可通过防伪信息鉴别确定证件的真伪。则对于有防伪特征的证件，在采集考生证件的表面图像之后，所述方法还包括：

第一方面，对于有红外防伪特征的证件，利用鉴伪算法对采集到的红外光图像的防伪特征进行校验，以判断证件的真伪。具体校验方法如下：对所述红外光图像进行校正与分割，得到多个第一防伪区域，并分别对所述多个第一防伪区域进行鉴别，得到各第一防伪区域对应的鉴别结果；结合各第一防伪区域对应的鉴别结果，即可判断证件真伪(若所有第一防伪区域对应的鉴伪结果全为真，则证件为真)。其中，对于红外光图像，所述第一防伪区域包括机读码区、照片区域、可视度区、证件码区和红外标识区中的一种或多种。

第二方面，对于有紫外防伪特征的证件，利用鉴伪算法对采集到的紫外光图像的防伪特征进行校验，以判断证件的真伪。具体校验方法如下：对所述紫外光图像进行校正与分割，得到多个第二防伪区域，并分别对所述多个第二防伪区域进行鉴别，得到各第二防伪区域对应的鉴别结果；结合各第二防伪区域对应的鉴别结果，即可判断证件真伪(若所有第二防伪区域对应的鉴伪结果全为真，则证件为真)。其中，对于紫外光图像，所述第二防伪区域包括机读码区、照片区域、可视度区、紫外花纹、荧光纤维和紫外标识区中的一种或多种。

在本发明实施例中，为便于后续对考试相关信息的查询，对于每场考试，还可将对应的考试信息和考生信息录入考试数据库，运行在后台服务器上，即所述考试数据库可实现考试和考生的信息录入、保存和查询功能。其中，所述考试信息包括考试时间、考试科目、考试人数、考生座位号和监考人员信息中的一项或多项，所述考生信息包括考生基本信息、考生历次考试成绩、考生证件表面图像以及考生身份验证结果中的一项或多项。本次考试结束并给出成绩后，该次考试的成绩也会相应地录入考试数据库进行保存。其中，在利用考试数据库进行查询时，可根据考生的唯一编号信息，例如学号或者身份证号，来查询相应的考生基本信息、人脸图像和每场考试成绩等信息。

进一步参考图3，在考试结束并给出成绩后，所述方法还可包括：

步骤301，对每场考试的成绩分布信息进行统计；其中，所述成绩分布信息包括考生座位分布图以及每个座位上对应考生的成绩。

具体可采用信息统计分析模块，统计每场考试的到考率、每个考生的身份验证结果、每场考试的成绩、进入考场和离开考场的时间等信息，并将统计的信息保存至考试数据库。此处还可利用信息统计分析模块对每场考试的成绩分布信息进行统计，以便分析是否有成绩异常情况。

步骤302，分析单个考生历次考试成绩的变化趋势，如果成绩突然出现波动，则根据所述成绩分布信息检查该考生是否与周围考生成绩接近。

步骤303，如果该考生成绩与周围考生成绩接近，则给出警告信息，并进一步检查该考生在考试过程中是否有作弊现象。

对于任一考生，信息统计模块可结合考试数据库中预先保存的考生历次考试成绩信息，分析该考生的成绩变化趋势；如果突然出现波动，则可能存在异常，可进一步通过检查该考生成绩是否与周围考生成绩接近，来判断该考生有无作弊的可能。如果确实存在成绩接近的情况，可通过调取考场摄像头等监控设备，来核实该考生是否确有作弊行为。

通过上述统计分析过程，可有效发现考生的作弊现象；另外，通过对每场考试成绩进行分析、对单个考生的历次考试成绩进行统计，还有利于教师总结教学效果，便于学生调整个人学习计划。

实施例2：

在上述实施例1的基础上，本发明实施例还提供了一种基于证件的考生身份验证系统，可用于实现实施例1中所述的考生身份验证方法。如图2所示，所述系统包括证件图像采集模块、ocr模块、电子芯片读取模块、证件鉴伪模块、人脸比对模块、考试数据库模块、信息统计分析模块和系统运行平台，所述系统运行平台分别与其余各模块连接。

所述证件图像采集模块用于采集考生证件的表面图像，具体可包括高清摄像头和三类led光源(白光、红外光和紫外光)，以便采集考生证件在白光、红外光和紫外光三类光源下的表面图像，得到白光图像、红外光图像和紫外光图像。

所述ocr模块用于对证件表面图像中的字符和/或条码进行识别，以获取证件上的考生基本信息；其中，所述字符包括中文字符和/或外文字符，所述条码包括二维码和/或条形码，所述考生基本信息包括考生的姓名、性别、年龄、身份证号、准考证号、座号、条码信息、学号、学校、专业和班级中的一项或多项。

所述电子芯片读取模块用于对包含电子芯片的证件进行信息读取，以获取电子芯片中的芯片信息，包括考生基本信息(例如考生的姓名、身份证号、学号等)和人脸图像。

所述证件鉴伪模块用于将证件表面图像中识别出的考生基本信息与数据库内存储的考生基本信息进行比对，即鉴别证件内部芯片信息和证件表面信息的一致性。对于包含电子芯片的证件，所述证件鉴伪模块还可用于将证件表面图像中识别出的考生基本信息与电子芯片中读取到的考生基本信息进行比对。对于具有紫外和红外防伪特征的证件，所述证件鉴伪模块还可用于根据特征匹配算法进行证件真伪鉴别。

所述人脸比对模块内还包含人脸图像采集模块(具体可采用高清摄像头)，用于现场采集考生的人脸图像，还可从证件表面图像中截取人脸图像；所述人脸比对模块进一步可将现场采集的人脸图像与证件表面图像中截取的人脸图像、数据库内存储的人脸图像进行比对。对于包含电子芯片的证件，所述人脸比对模块还可将现场采集的人脸图像与电子芯片中读取到的人脸图像进行比对。

所述考试数据库模块位于后台服务器，可用于录入、保存和查询每场考试的考试信息和考生信息；其中，所述考试信息包括考试时间、考试科目、考试人数、考生座位号和监考人员信息中的一项或多项，所述考生信息包括考生基本信息、考生历次考试成绩、考生证件表面图像以及考生身份验证结果中的一项或多项。

所述信息统计分析模块可用于统计每场考试的到考率、每个考生的身份验证结果、每场考试的成绩、进入考场和离开考场的时间等信息。还可用于统计每场考试的成绩分布信息，并对单个考生历次考试成绩的变化趋势进行分析，如果成绩突然出现波动，则根据所述成绩分布信息检查该考生是否与周围考生成绩接近；如果成绩接近则可去检查该考生是否有作弊现象。其中，所述成绩分布信息包括考生座位分布图以及每个座位上对应考生的成绩。

所述系统运行平台与所述证件图像采集模块、电子芯片读取模块和人脸比对模块中的人脸图像采集模块均通过硬件连接线(usb连接线)直接连接，可以获取上述其余各模块采集到的信息；所述系统运行平台与位于后台服务器的所述考试数据库模块通过wi-fi无线网络进行通信。其中，所述系统运行平台的操作系统可支持windows、安卓、linux和嵌入式操作系统，所述ocr模块、证件鉴伪模块、人脸比对模块中的软件算法部分，以及所述信息统计分析模块都运行在所述系统运行平台上。其中，图中箭头方向表示信息传输方向，单向箭头表示信息可在两模块之间单向传输，双向箭头表示信息可在两模块之间双向传输。

本发明实施例提供的上述考生身份验证系统，同时支持验证包含电子芯片的证件和不包含电子芯片的证件，可采集和保存考生证件的表面图像，有效利用证件表面信息、电子芯片信息、现场采集的人脸图像和数据库内的存储信息多个信息来源进行交叉比对，以一种高效率、高准确率、高安全性的方式对考生身份进行鉴定。

另外，信息统计分析功能还可以对每场考试成绩进行分析、对单个考生的历次考试成绩进行统计，便于教师总结教学效果，学生调整个人学习计划；还可通过统计分析有效发现考生的作弊现象。

实施例3：

在上述实施例1提供的基于证件的考生身份验证方法的基础上，本发明还提供了一种可用于实现上述方法的基于证件的考生身份验证装置，如图4所示，是本发明实施例的装置架构示意图。本实施例的基于证件的考生身份验证装置包括一个或多个处理器21以及存储器22。其中，图4中以一个处理器21为例。

所述处理器21和所述存储器22可以通过总线或者其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。

所述存储器22作为一种基于证件的考生身份验证方法非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如实施例1中的基于证件的考生身份验证方法。所述处理器21通过运行存储在所述存储器22中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行基于证件的考生身份验证装置的各种功能应用以及数据处理，即实现实施例1的基于证件的考生身份验证方法。

所述存储器22可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，所述存储器22可选包括相对于所述处理器21远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至所述处理器21。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述程序指令/模块存储在所述存储器22中，当被所述一个或者多个处理器21执行时，执行上述实施例1中的基于证件的考生身份验证方法，例如，执行以上描述的图1和图3所示的各个步骤。

本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(rom，readonlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。