多模态生物识别通用平台及身份认证方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电子技术领域，更进一步涉及生物特征识别和个人信息安全技术中的多模态生物识别通用平台及身份认证方法。本发明以中间件的形式公开，依托于计算机终端实现，即可配合生物识别采集设备作为计算机终端输入平台单独使用，又可自由接入本发明以外的应用系统，为其提供身份认证数据。本发明配合目前身份认证应用最广泛的单模态或多模态生物识别采集设备采集生物特征信息，可广泛应用于身份认证类应用系统、控制类应用系统，显示和报警类应用系统，汇总、统计、分析类应用系统。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展及互联网技术的广泛应用，个人身份认证的安全性、准确性越来越得到重视，传统的授权密码、刷卡、钥匙等身份认证方式已逐渐被日新月异的生物识别技术所取代。生物识别技术主要是指通过可测量的人的身体或行为等生物特征进行身份认证的一种技术；而生物特征是指唯一的、可以测量、可自动识别、可验证的生理特征或行为方式，生物特征分为身体特征和行为特征两类。身体特征包括:指纹、虹膜、手掌静脉、掌型、视网膜、人体气味、人脸、手指静脉、DNA等；行为特征包括:签名、语音、行走步态等。目前应用最广泛的就是单模态的生物识别技术，单模态的应用方式简单，认证速度快。但不同的技术都有其应用的局限性，如误识率高、防伪造性差、部分人群不能识别等，使得单模态生物识别技术不能满足全人群的应用需求。
[0003]计算机终端作为推动科技进步最重要的工具之一，其用户数量庞大，信息容易被窃取、篡改，所以诸如操作系统生物识别身份认证安全登录、应用系统生物识别身份认证登录、基于生物识别的文件动态加解密、身份授权管理等对于信息安全的有效保护工作更加迫在眉睫，然而，目前的计算机终端只支持生物识别采集设备在现有通信接口的连接下人工安装其自带的驱动程序，还没有提供一个标准平台能够适应任意模态生物识别采集设备的即插即用，一旦该平台在计算机终端标准化之后，任意模态的生物识别采集设备将成为计算机终端的标准输入外设，供所有相关应用使用，使得生物识别技术得到更普遍更广泛的应用。
[0004]孙霁申请的专利“一种多模态生物识别装置及其方法”(专利申请号201110398710.0，申请公布号CN 102521571 A)公开了一种多模态生物识别装置及其方法。该装置包括红外光谱生物识别技术、手型生物识别技术、指纹生物识别技术三个基本模态，通过将上述红外光谱生物识别技术、手型生物识别、指纹生物识别技术融合在一起，形成一种多模态综合生物识别系统装置。该方法融合了激光技术、红外光谱技术、数据采集技术制作生物特征采集系统，由生物信号采集单元、信号传输和处理单元、微处理器单元、控制单元、显示与报警单元和接口单元组成。但是该装置及方法仍然存在的不足之处是:其一，该方法只涉及到了红外光谱生物识别技术、手型生物识别技术、指纹生物识别技术三个模态，并且以上三个模态均属于手部特征，对于以上三种特征以外的生物特征无法采集和应用。其二，该系统未做到任意品牌、型号采集设备的匹配，不同品牌和型号的设备运行环境有差异，每款设备在使用前都要手动安装一套自带的驱动程序及应用系统，无法做到即插即用。
[0005]北京天诚盛业科技有限公司申请的专利“用户生物特征的认证方法和系统”(专利申请号201410090623.2，申请公布号CN103841108A)公开了一种用户生物特征的认证方法和系统。该方法包括:客户端发送认证请求至服务器；客户端接收来自服务器的语音密码；客户端采集待认证用户的语音信息，并采集待认证用户的人脸图像；客户端判断语音信息与语音密码是否相同，并判断人脸图像是否有效；客户端在判断结果均为是的情况下，将语音信息片段关联至人脸图像；客户端采用预设算法计算语音密码、语音信息、目标图像、关联信息和第一时刻的摘要值；客户端发送认证内容至服务器；以及客户端接收来自服务器的认证响应。但是该方法仍然存在的不足之处是:其一，该方法只包含语音和人脸特征值的组合认证，而语音和人脸特征均有较高的可伪造性，导致该系统的防伪性较差。其二，该方法是通过客户端向服务器发送请求触发的，客户端和服务器之间需要频繁交互，系统资源占用率高，且一旦网络中断系统将无法正常运行。
[0006]五邑大学申请的专利“生物特征识别系统”(专利申请号200910036660.4，申请公布号CN 101483652A)公开了一种生物特征识别系统，该系统采用双模态识别技术，可以揭示人脸、语音、指纹等多生物特征之间的互补性和相关性规律，有效避免了单模态生物特征识别的局限性，并且该系统是基于生物特征识别的用户机/服务器网络结构模型，利用有限带宽有效减少了网络传输数据量、减轻了服务器运算负担，具有容错功能、可扩展性、抗干扰性的优点，具有鲁棒性和环境适应性。但是该系统仍然存在的不足之处是:该系统需要架构于广域网中，即使是生物特征值的比对也要通过局域网向数据库服务器发送比对请求，网络资源耗费大。
[0007]北京飞天诚信科技有限公司申请的专利技术“基于智能生物特征采集处理终端的身份识别系统和方法”(专利申请号200610114291.2，申请公布号CN1951326A)公开了一种基于智能生物特征采集处理终端的身份识别系统，该系统包括:智能生物特征采集处理终端、身份认证服务模块，管理服务模块、日志服务模块和网关服务模块。基于上述系统的身份识别方法包括:智能生物特征采集处理终端采集被验证者生物特征信息并进行预处理，再通过网络提交到身份认证服务模块，由身份认证模块与预存相应信息进行比对，并判断接收到的信息是否合法。本发明充分发挥了智能终端资源的作用，减少了网络流量，降低了通讯压力，解决了现有集中式和分布式身份认证的存储和速度瓶颈问题，同时减少了敏感信息泄露的可能性，提高了安全性。但是该系统和方法仍然存在的不足之处是:其一，该系统所述智能生物特征采集处理终端为内置或外接生物特征采集装置的生物特征采集处理终端，当生物特征采集装置采集到被验证者的生物特征信息后，对应的智能生物特征采集处理终端对该信息只能进行计算、提取特征数据、比较和保存等预处理，信息比对需要通过网络将预处理结果传输至身份认证服务模块进行比对，当网络中断或身份认证服务模块发生故障时则无法进行身份认证。其二，该方法只提供了多模态生物识别的单独识别模式，导致该系统的防伪性较差，应用范围受限。
[0008]广东粵安集团有限公司申请的专利“生物识别器核心模块”(专利申请号99124680.2，申请公布号CN 1302044A)公开了一种生物识别器核心模块，特别是一种指纹机核心模块，属计算机控制模块技术领域，适用于人体的指纹鉴别、视网膜图象识别、掌纹识别、掌背静脉脉络图图象识别、语言识别、笔迹识别和脸谱识别。其特征是由嵌入式微处理器、生物识别传感器接口、FlashRom同步动态RAM、智能卡接口、通用I/O接口、键盘接口、RS - 232接口、UART串口、大功率驱动输出口、电源转换电路，液晶显示驱动器与UARI串口复用的红外收发器组成，各接口与组件都直接与L7200微处理器连接，该核心模块与指纹传感器连接就具有指纹识别的功能。但是该模块仍然存在的不足之处是:该模块功能单一，只能集成一种生物识别模态，一旦集成无法转换其它模态，从而导致应用受限的缺陷。
[0009]北京中科虹霸科技有限公司申请的专利技术“实现多模态身份特征识别的移动终端以及方法”(专利申请号201310048014.6，申请公布号CN103150553A)公开了一种能够实现多模态身份特征识别的移动终端以及多模态身份识别方法，该移动终端包括系统控制及数据处理模块、通信模块、数据存储模块、数据采集模块、人机交互模块、供电模块。数据采集模块用于采集IC卡信息、指纹图像、人脸图像和虹膜图像中的至少一种。所述方法包括下列步骤:a)将所述移动设备进行初始化；b)通过所述人机交互模块提示用户是否采用已有的配置文件进行识别；c)如果用户在步骤b)中采用所述已有的配置文件，则所述移动设备读取所述配置文件，若不采用已有的配置文件，则允许用户自行定义需要识别的项目或顺序；d)根据所述配置文件的设置或用户的自行定义来采集并提取身份特征信息；e)将提取到的身份特征信息与所述数据存储模块中存储的模板信息进行比对，和/或通过所述通信模块发送到远程数据管理中心与其上存储的模板信息进行比对；f)根据所述比对结果，通过人机交互模块输出验证的结果。但是该装置仍然存在的不足之处是:其一，该装置由于是集成在移动终端的，为了达到便携、灵活的特点在数据采集模块的集成上就会受到很大的限制，该应用只限于IC卡、指纹、人脸和虹膜。其二，该装置是将有限的4种生物识别采集模块事先集成在移动终端中，无法灵活选择采集模块的型号，设备的更新换代受到制约。其三，该装置的输出模块仅完成人机交互时界面和语音的输出，未对识别结果进行保存，当其它应用系统需要通过网络连接获取其识别结果时，对于网络中断和应用系统故障时对原始记录的保留和续传功能无法得到保障，从而造成的数据丢失问题。其四，该方法中对于配置文件的设置有一项关于多种生物识别项目和顺序的设定，涉及认证方法中多种生物识别项目的组合认证必须按照事先设定的顺序进行认证，实际应用中容易遗忘顺序，即使系统提示识别顺序也无法照顾到用户个体的使用习惯。
[0010]随着生物识别技术的快速发展，不同类型，不同品牌、型号的生物识别采集设备孕育而生，种类繁多，因为目前还没有标准的通信协议，使得每款设备在使用前都要手动安装一套自带的驱动程序及应用系统。如何做到生物识别采集设备即插即用，这将是我们研究的方向。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，提供一种多模态生物识别通用平台及身份认证方法。
[0012]本发明所述的多模态生物识别技术，包含生物识别技术所涉及的众多领域，如指纹、虹膜、掌静脉、视网膜、人体气味、人脸、手指静脉、DNA、签名、语音、行走步态等。本发明配合多种生物识别模态使用，应用中可随意组合，不再拘泥于某个生物识别技术领域，其强大的生物识别采集设备接口模块更像一个万能插座，无论生物识别采集设备以何种通信协议与本发明连接均可方便使用。
[0013]为实现本发明其具体思路为，本发明采用高度集成的中间件技术依托于计算机终端实现，即可配合生物识别采集设备作为计算机终端输入平台单独使用，又可自由接入本发明以外的应用系统，为其提供身份认证数据。基于多模态生物识别通用平台实现的身份认证方法，首先操作员将生物识别采集设备连接至生物识别采集设备接口模块，生物识别采集设备接口模块自动判断设备类型，查找生物识别采集设备类型对应的驱动程序，并安装生物识别采集设备类型对应的驱动程序，操作员在生物特征值处理模块的参数配置单元中配置生物识别模态、操作员身份认证方式、操作员身份认证时间，保存后自动加载到内存，生物特征值处理模块依据参数配置单元