專利名稱:基于生物護照的快速通關方法
技術領域:
本發(fā)明涉及模式識別技術領域,特別涉及結(jié)合人臉檢測與識別技術、虹膜提取與識別技術、指紋采集與識別技術、光線處理技和生物特征加密技術的基于生物護照的快速通關方法。
背景技術:
近年來,生物特征識別技術呈現(xiàn)出爆炸式的發(fā)展勢頭。911事件凸顯恐怖主義對世界安全的危害,加強邊境安全和身份鑒定是打擊恐怖主義的有效措施。國際民航組織ICAO于2003年5月28日發(fā)布了生物技術應用規(guī)劃(ICAOBlueprint),以幫助各國建立一個全球化、標準化的身份驗證系統(tǒng)。目前歐、美、日本以及世界上的很多國家都準備在短期內(nèi)逐步使用生物護照。
生物護照是指封裝一塊包含人體生物特征信息的IC芯片的護照。人臉、虹膜、指紋等生物特征被認為是人各有異、終生不變的,因此通過比較IC芯片中的人體生物特征和現(xiàn)場采集的人體生物特征來進行身份鑒定是最可靠的身份鑒定方法。
所謂生物特征(BIOMETRICS)識別技術是指通過計算機利用人體所固有的生理特征或行為特征來進行個人身份鑒定。生理特征與生俱來,多為先天性的;行為特征則是習慣使然,多為后天性的。我們將生理和行為特征統(tǒng)稱為生物特征。常用的生物特征包括指紋、掌紋、虹膜、臉像、聲音、筆跡等。
在我們的生物護照快速通關系統(tǒng)中使用臉相、虹膜和指紋特征。本系統(tǒng)的特點包括●通關時不需要人工干預,通關速度快;●使用多種防偽技術,安全性高,難以偽造;●利用多種生物特征進行身份鑒定,可靠性極高;
●多生物特征融合識別方法可以根據(jù)安全性要求的高低靈活運用,使系統(tǒng)可以適用于多種場合;●核心技術可用于護照,簽證,銀行信用卡以及其它機器可讀證件中;●可以進行通緝犯和犯罪嫌疑人鑒別等等。
由于就生物特征識別技術來講,單一的生物特征在識別效果方面都會或多或少的存在錯誤識別的情況。本系統(tǒng)采用多種生物特征融合識別的方式,這將極大地降低錯誤識別率,同時多生物特征融合機制也帶來靈活性和多變性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在要求對使用者進行身份鑒別的情況下的基于生物護照的快速通關方法。本方法通過自動的對通關者進行臉相、虹膜、指紋等生物特征的識別來確認通關者與所持生物護照的合法性,從而實現(xiàn)快速的通關過程。系統(tǒng)實物圖如圖1所示。本系統(tǒng)包括兩大部分1.制卡部分將通關者的生物特征信息保存到生物護照中。
a)對通關者進行生物特征提取,包括臉相、虹膜和指紋信息。示意圖如圖2。
b)將提取出的生物特征進行加密并保存到生物護照中。示意圖如圖3。
2.通關部分通關者攜帶生物護照進行通關。
a)通關者攜帶生物護照進入非接觸式讀卡器有效識別范圍內(nèi)時,讀卡器讀取生物護照中的數(shù)據(jù)進行解密和分析,從而判斷生物護照的合法性和有效性。如果合法并有效則進行下一步,否則將拒絕通關者通關。
b)在通關現(xiàn)場對通關者進行臉相、虹膜和指紋特征的提取,并與生物護照中保存的生物特征數(shù)據(jù)進行比對。如果比對正確則允許通關,否則將拒絕通關。
圖1是本發(fā)明的基于生物護照的快速通關系統(tǒng)的使用現(xiàn)場效果圖;
圖2是本發(fā)明的基于生物護照的快速通關系統(tǒng)的生物特征提取示意圖;圖3是本發(fā)明的基于生物護照的快速通關系統(tǒng)的生物護照注冊示意圖;圖4是本發(fā)明的基于生物護照的快速通關系統(tǒng)的生物護照注冊流程圖;圖5是本發(fā)明的基于生物護照的快速通關系統(tǒng)的生物護照通關過程流程圖。
具體實施例方式
圖4的過程如下●生物護照的注冊過程1.獲取面像圖片及相應的特征模版S4-1通過與電腦連接的攝像頭將注冊者臉部的視頻流捕獲進來;S4-2面像注冊模塊對從視頻流中提取出的面像圖片進行評估并判斷是否符合正臉及正常的表情等要求,如果符合就進行下一步,否則繼續(xù)提取并評估視頻流中的面像圖片;S4-3保存從面像圖片中抽取出來的面像特征模板;2.獲取虹膜圖片及相應的特征模版S4-4通過虹膜采集設備對注冊者的虹膜進行圖像采集;S4-5虹膜注冊模塊對所采集到的虹膜圖像進行評估并判斷是否符合要求,如果符合要求就進行下一步,否則將提示注冊者所采集到的虹膜圖像不合要求并重新采集;S4-6保存從虹膜圖片中抽取出來的虹膜特征模板;3.獲取指紋圖片及相應的特征模版S4-7通過指紋采集儀對注冊者的指紋進行圖像采集;S4-8指紋注冊模塊對所采集到的指紋圖像進行評估并判斷是否符合要求,如果符合要求就進行下一步,否則將提示注冊者所采集到的指紋圖像不合要求并重新采集;
S4-9保存從指紋圖片中抽取出來的指紋特征模板;4.注冊生物護照S4-10生物護照注冊客戶端將上述采集到的生物特征圖片及相應的特征模板以注冊客戶端本身的公鑰加密后送往安全中心服務器,安全中心服務器會將接受到的數(shù)據(jù)以生物護照注冊客戶端的私鑰解開后再用注冊客戶端私鑰加密數(shù)據(jù)然后發(fā)向注冊客戶端,注冊客戶端將收到的數(shù)據(jù)加入注冊信息頭(包含注冊客戶端ID及相關信息)及數(shù)據(jù)校驗位后寫入包含大容量射頻卡的護照中,其中射頻卡的系統(tǒng)及讀寫文件密鑰為預先設計值,以保證卡在不同的驗證客戶端可讀性。
圖5的過程如下●生物護照的通關過程1.生物護照的數(shù)據(jù)讀取及真?zhèn)闻袆eS5-1當非接觸式讀卡器檢測到單一的生物護照進入讀取有效范圍的時候,會以預設的射頻卡讀取密鑰去讀取射頻卡的數(shù)據(jù);S5-2如果讀取數(shù)據(jù)失敗或者是校驗位錯誤,則說明該卡是偽卡或是被非法改動過。此時系統(tǒng)將會報警,并且提示卡是偽造的卡,等待值班人員的處理;否則進行下一步;S5-3生物護照驗證客戶端會將生物護照所存數(shù)據(jù)中的注冊信息頭用本身的公鑰加密后送往安全中心服務器,安全中心服務器會以生物護照驗證客戶端的私鑰解密信息頭,然后查找到注冊時注冊客戶端的公鑰,然后以驗證客戶端的私鑰加密注冊客戶端的公鑰發(fā)給驗證客戶端,驗證客戶端收到后再以本身的公鑰解密數(shù)據(jù)得到注冊客戶端的公鑰,然后以得到的公鑰去解密卡內(nèi)的生物特征數(shù)據(jù)(包括圖片及模板);S5-4如果解密成功,則說明該卡為真卡,否則就為偽卡,此時系統(tǒng)將會報警,并且提示卡是偽造的卡,等待值班人員的處理。否則進行下一步;S5-5則通關系統(tǒng)的第一道門將打開,并提示通關者進入生物特征驗證區(qū);2.生物特征驗證過程S5-6面像特征的驗證將生物護照中保存的面像特征與在通關現(xiàn)場采集到的面像特征進行比對,達到相似度域值的被認為比對成功并進行下一步,否則系統(tǒng)將指出生物護照與其持有者身份不符,等待值班人員的處理;S5-7指紋特征的驗證將生物護照中保存的指紋特征與在通關現(xiàn)場采集到的指紋特征進行比對,達到相似度域值的被認為比對成功并進行下一步,否則系統(tǒng)將指出生物護照與其持有者身份不符,等待值班人員的處理;S5-8虹膜特征的驗證將生物護照中保存的虹膜特征與在通關現(xiàn)場采集到的虹膜特征進行比對,達到相似度域值的被認為比對成功并進行下一步,如果比對不成功,系統(tǒng)將指出生物護照與其持有者身份不符,等待值班人員的處理;S5-9通關系統(tǒng)的第二道門將打開,通關者順利通關。
3.靈活的生物護照通關融合策略考慮到用戶對面像、虹膜和指紋等生物特征識別的接受程度,在不影響安全性需求的前提下,為了最大限度地縮短通關時間和提高通關效率,我們提供了靈活的生物護照通關融合策略;a)面像特征的驗證在面像、虹膜和指紋三個生物特征中,面像識別是最容易被接受的,因為人的容貌是公開的,不像指紋和虹膜那樣涉及到深層次的隱私問題,而且面像識別使用簡單、識別速度在三個生物特征識別中最快、并且有很高的識別率,所以將面像識別排在識別順序的第一位比較合理,通關系統(tǒng)現(xiàn)場采集通關者的面像特征并進行相似度判斷,然后進入下一步的指紋特征驗證;b)指紋特征的驗證指紋識別系統(tǒng)是自動生物特征識別系統(tǒng)中使用最普遍的,指紋圖像的獲取比虹膜圖像的獲取簡單得多,而且用戶對指紋提取的接受程度也高于虹膜提取,所以我們將指紋特征的驗證放在第二位,通關系統(tǒng)現(xiàn)場采集通關者的指紋特征并進行相似度判斷,然后進入下一步的融合判斷,指紋特征驗證,如果通關者沒有通過指紋特征的驗證,則系統(tǒng)將指出生物護照與其持有者身份不符,等待值班人員的處理,否則進行下一步;c)將上述得到的面像相似度和指紋相似度進行融合,得到融合后的相似度,將融合后的相似度與已經(jīng)存在的經(jīng)過統(tǒng)計訓練得到的相似度域值進行比較,比較結(jié)果有三種◆驗證通過允許通關者順利通關;◆驗證失敗拒絕通關者通關,系統(tǒng)將指出生物護照與其持有者身份不符,等待值班人員的處理;◆有待進一步的驗證由于面像和指紋識別融合策略無法準確驗證通關者的身份,所以需要進行虹膜特征的驗證,虹膜是人眼瞳孔外側(cè)的紋理,是終身不變的生物特征,同時由于虹膜位于眼睛內(nèi)部,所以被損傷和改動的可能性也很小,虹膜識別系統(tǒng)是上述三個生物特征識別系統(tǒng)中識別率最高的系統(tǒng),但是虹膜圖像的采集比面像圖像和指紋圖像的采集困難,耗時也較長,所以將虹膜特征的驗證放到驗證順序的最后一位,如果通過了虹膜特征的驗證,則允許通關者順利通關,否則系統(tǒng)將指出生物護照與其持有者身份不符,等待值班人員的處理。
權利要求
1.基于生物護照的快速通關方法,包括步驟生物護照的注冊采集注冊者的面像、虹膜和指紋圖像,經(jīng)過加密后存入生物護照中;生物護照的通關使用非接觸式讀卡器讀取保存在生物護照中的生物特征,并與在通關現(xiàn)場采集到的通關者的面像、虹膜和指紋特征進行比對,如果比對成功,則允許通關者順利通關,否則系統(tǒng)將指出生物護照與其通關者身份不符,等待值班人員的處理;生物特征融合機制考慮到用戶對面像、虹膜和指紋等生物特征識別的接受程度,在不影響安全性需求的前提下,為了最大限度地縮短通關時間和提高通關效率,提供了靈活的生物護照通關融合策略。
2.根據(jù)權利要求1的基于生物護照的快速通關方法,其特征在于,還包括步驟生物護照中所嵌入芯片為非接觸式的大容量射頻IC芯片,芯片存儲容量大于32K字節(jié)。
3.根據(jù)權利要求1的基于生物護照的快速通關方法,其虹膜采集裝置的特點在于虹膜采集裝置為非接觸式的遠距離采集裝置,采集裝置到眼睛的距離范圍為5厘米~50厘米;使用安全的紅外主動光源照射眼睛;采集裝置內(nèi)置的攝像頭采集虹膜圖像;采集程序根據(jù)虹膜圖像的紋理判斷該虹膜圖像是否符合要求,并給出語音提示示意被采集者進行距離調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權利要求1的基于生物護照的快速通關方法,其生物護照的注冊過程如下1)獲取面像圖片及相應的特征模版S4-1通過與電腦連接的攝像頭將注冊者臉部的視頻流捕獲進來;S4-2面像注冊模塊對從視頻流中提取出的面像圖片進行評估并判斷是否符合正臉及正常的表情等要求,如果符合就進行下一步,否則繼續(xù)提取并評估視頻流中的面像圖片;S4-3保存從面像圖片中抽取出來的面像特征模板;2)獲取虹膜圖片及相應的特征模版S4-4通過虹膜采集設備對注冊者的虹膜進行圖像采集;S4-5虹膜注冊模塊對所采集到的虹膜圖像進行評估并判斷是否符合要求,如果符合要求就進行下一步,否則將提示注冊者所采集到的虹膜圖像不合要求并重新采集;S4-6保存從虹膜圖片中抽取出來的虹膜特征模板;3)獲取指紋圖片及相應的特征模版S4-7通過指紋采集儀對注冊者的指紋進行圖像采集;S4-8指紋注冊模塊對所采集到的指紋圖像進行評估并判斷是否符合要求,如果符合要求就進行下一步,否則將提示注冊者所采集到的指紋圖像不合要求并重新采集;S4-9保存從指紋圖片中抽取出來的指紋特征模板;4)注冊生物護照S4-10生物護照注冊客戶端將上述采集到的生物特征圖片及相應的特征模板以注冊客戶端本身的公鑰加密后送往安全中心服務器,安全中心服務器會將接受到的數(shù)據(jù)以生物護照注冊客戶端的私鑰解開后再用注冊客戶端私鑰加密數(shù)據(jù)然后發(fā)向注冊客戶端,注冊客戶端將收到的數(shù)據(jù)加入注冊信息頭及數(shù)據(jù)校驗位后寫入包含大容量射頻卡的護照中,其中射頻卡的系統(tǒng)及讀寫文件密鑰為預先設計值,以保證卡在不同的驗證客戶端可讀性。
5.根據(jù)權利要求1的基于生物護照的快速通關方法,其生物護照的通關過程步驟如下1)生物護照的數(shù)據(jù)讀取及真?zhèn)闻袆eS5-1當非接觸式讀卡器檢測到單一的生物護照進入讀取有效范圍的時候,會以預設的射頻卡讀取密鑰去讀取射頻卡的數(shù)據(jù);S5-2如果讀取數(shù)據(jù)失敗或者是校驗位錯誤,則說明該卡是偽卡或是被非法改動過,此時系統(tǒng)將會報警,并且提示卡是偽造的卡,等待值班人員的處理;否則進行下一步;S5-3生物護照驗證客戶端會將生物護照所存數(shù)據(jù)中的注冊信息頭用本身的公鑰加密后送往安全中心服務器,安全中心服務器會以生物護照驗證客戶端的私鑰解密信息頭,然后查找到注冊時注冊客戶端的公鑰,然后以驗證客戶端的私鑰加密注冊客戶端的公鑰發(fā)給驗證客戶端,驗證客戶端收到后再以本身的公鑰解密數(shù)據(jù)得到注冊客戶端的公鑰,然后以得到的公鑰去解密卡內(nèi)的生物特征數(shù)據(jù);S5-4如果解密成功,則說明該卡為真卡,否則就為偽卡,此時系統(tǒng)將會報警,并且提示卡是偽造的卡,等待值班人員的處理。否則進行下一步;S5-5則通關系統(tǒng)的第一道門將打開,并提示通關者進入生物特征驗證區(qū);2)生物特征驗證過程S5-6面像特征的驗證將生物護照中保存的面像特征與在通關現(xiàn)場采集到的面像特征進行比對,達到相似度域值的被認為比對成功并進行下一步,否則系統(tǒng)將指出生物護照與其持有者身份不符,等待值班人員的處理;S5-7指紋特征的驗證將生物護照中保存的指紋特征與在通關現(xiàn)場采集到的指紋特征進行比對,達到相似度域值的被認為比對成功并進行下一步,否則系統(tǒng)將指出生物護照與其持有者身份不符,等待值班人員的處理;S5-8虹膜特征的驗證將生物護照中保存的虹膜特征與在通關現(xiàn)場采集到的虹膜特征進行比對,達到相似度域值的被認為比對成功并進行下一步,如果比對不成功,系統(tǒng)將指出生物護照與其持有者身份不符,等待值班人員的處理;S5-9通關系統(tǒng)的第二道門將打開,通關者順利通關。
6.根據(jù)權利要求1的基于生物護照的快速通關方法,其特征在于還包括步驟靈活的生物護照通關融合策略考慮到用戶對面像、虹膜和指紋等生物特征識別的接受程度,在不影響安全性需求的前提下,為了最大限度地縮短通關時間和提高通關效率,我們提供了靈活的生物護照通關融合策略;a)面像特征的驗證在面像、虹膜和指紋三個生物特征中,面像識別是最容易被接受的,因為人的容貌是公開的,不像指紋和虹膜那樣涉及到深層次的隱私問題,而且面像識別使用簡單、識別速度在三個生物特征識別中最快、并且有很高的識別率,所以將面像識別排在識別順序的第一位比較合理,通關系統(tǒng)現(xiàn)場采集通關者的面像特征并進行相似度判斷,然后進入下一步的指紋特征驗證;b)指紋特征的驗證指紋識別系統(tǒng)是自動生物特征識別系統(tǒng)中使用最普遍的,指紋圖像的獲取比虹膜圖像的獲取簡單得多,而且用戶對指紋提取的接受程度也高于虹膜提取,所以我們將指紋特征的驗證放在第二位,通關系統(tǒng)現(xiàn)場采集通關者的指紋特征并進行相似度判斷,然后進入下一步的融合判斷;指紋特征驗證。如果通關者沒有通過指紋特征的驗證,則系統(tǒng)將指出生物護照與其持有者身份不符,等待值班人員的處理,否則進行下一步;c)將上述得到的面像相似度和指紋相似度進行融合,得到融合后的相似度,將融合后的相似度與已經(jīng)存在的經(jīng)過統(tǒng)計訓練得到的相似度域值進行比較,比較結(jié)果有三種◆驗證通過允許通關者順利通關;◆驗證失敗拒絕通關者通關,系統(tǒng)將指出生物護照與其持有者身份不符,等待值班人員的處理;◆有待進一步的驗證由于面像和指紋識別融合策略無法準確驗證通關者的身份,所以需要進行虹膜特征的驗證,虹膜是人眼瞳孔外側(cè)的紋理,是終身不變的生物特征,同時由于虹膜位于眼睛內(nèi)部,所以被損傷和改動的可能性也很小,虹膜識別系統(tǒng)是上述三個生物特征識別系統(tǒng)中識別率最高的系統(tǒng),但是虹膜圖像的采集比面像圖像和指紋圖像的采集困難,耗時也較長,所以將虹膜特征的驗證放到驗證順序的最后一位,如果通過了虹膜特征的驗證,則允許通關者順利通關,否則系統(tǒng)將指出生物護照與其持有者身份不符,等待值班人員的處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及模式識別技術領域,特別涉及結(jié)合人臉檢測與識別技術、虹膜提取與識別技術、指紋采集與識別技術、光線處理技術和生物特征加密技術的基于生物護照的快速通方法。包括步驟首先對生物護照持有者進行生物特征采集,包括面像、指紋和虹膜等特征。將采集后的圖像及特征存入嵌入在生物護照中的非接觸式大容量IC射頻芯片中。在通關時,通關系統(tǒng)讀取生物護照中通關者的生物特征數(shù)據(jù)并與現(xiàn)場采集到的通關者的生物特征數(shù)據(jù)進行比對,如果比對成功,則允許通關者順利通關,否則將拒絕通關者通關。
文檔編號G07B9/00GK1801178SQ200410104658
公開日2006年7月12日 申請日期2004年12月31日 優(yōu)先權日2004年12月31日
發(fā)明者王陽生, 奇錫哲, 譚鐵牛, 李子青, 田捷, 王欣剛, 周曉旭, 徐斌 申請人:中國科學院自動化研究所, 三星電子株式會社