本發(fā)明涉及身份認(rèn)證技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于超聲波唇語(yǔ)識(shí)別的身份認(rèn)證方法。

背景技術(shù)：

在當(dāng)今的信息社會(huì)中，準(zhǔn)確的身份認(rèn)證技術(shù)是系統(tǒng)安全的必要前提。傳統(tǒng)的身份認(rèn)證技術(shù)往往是基于特征內(nèi)容(文本密碼、身份證ID)或者定制的識(shí)別認(rèn)證物品(身份證、學(xué)生證)。然而，前者容易被采取一定的技術(shù)手段進(jìn)行復(fù)制和竊取，后者則往往會(huì)出現(xiàn)丟失和損壞的現(xiàn)象。因此，在身份認(rèn)證系統(tǒng)上引入生物學(xué)的特征信息和用戶行為習(xí)慣的學(xué)習(xí)則很有必要。另一方面，現(xiàn)有的生物學(xué)特征信息，如面部識(shí)別、指紋識(shí)別、聲紋識(shí)別可以被其他惡意用戶通過(guò)拍照、復(fù)制指紋、錄音等方式記錄，給系統(tǒng)帶來(lái)安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種基于超聲波唇語(yǔ)識(shí)別的身份認(rèn)證方法，可以解決現(xiàn)有面部識(shí)別技術(shù)中的安全漏洞，達(dá)到高效認(rèn)證。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于超聲波唇語(yǔ)識(shí)別的身份認(rèn)證方法，包括如下步驟：

(1)信號(hào)發(fā)射源發(fā)送超聲波信號(hào)，信號(hào)接收源接收來(lái)自嘴部的反射信號(hào)；

(2)對(duì)采集的反射信號(hào)進(jìn)行唇語(yǔ)特征提取，提取的唇語(yǔ)特征包括一段唇語(yǔ)事件對(duì)應(yīng)的頻譜特征和用戶動(dòng)態(tài)的嘴唇輪廓特征；

(3)根據(jù)步驟(2)中提取到的唇語(yǔ)特征對(duì)用戶進(jìn)行識(shí)別與認(rèn)證。

優(yōu)選的，步驟(2)中，用戶動(dòng)態(tài)的嘴唇輪廓特征的提取方法包括如下步驟：

(1)移動(dòng)終端產(chǎn)生超聲波信號(hào)，使得超聲波信號(hào)覆蓋用戶的面部；

(2)針對(duì)一段唇語(yǔ)事件，對(duì)來(lái)自用戶面部反射的超聲波信號(hào)進(jìn)行去噪過(guò)濾，獲得只包含用戶嘴部運(yùn)動(dòng)時(shí)的嘴部反射信號(hào)；一段唇語(yǔ)事件指用戶自己定義的作為密碼的一句話；

(3)利用用戶嘴部運(yùn)動(dòng)造成信號(hào)頻率和相位的變化作為識(shí)別指紋信息。

優(yōu)選的，步驟(2)中，對(duì)于用戶所表達(dá)一段特定唇語(yǔ)事件的提取方法包括如下步驟：

(1)對(duì)只包含嘴部運(yùn)動(dòng)的反射信號(hào)進(jìn)行分段，獲得分段信號(hào)，并提取所述分段信號(hào)的頻譜特征參數(shù)，匹配對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音事件；

(2)將分段信號(hào)對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音事件進(jìn)行聯(lián)合學(xué)習(xí)，映射到對(duì)應(yīng)的唇語(yǔ)事件。

優(yōu)選的，步驟(3)中，用戶的識(shí)別與認(rèn)證包括如下步驟：

(1)用戶密碼信息記錄；利用移動(dòng)終端記錄一段用戶唇語(yǔ)事件影響下的超聲波反射信號(hào)作為識(shí)別密碼；

(2)頻譜特征匹配；在進(jìn)行用戶身份認(rèn)證時(shí)，用戶重復(fù)同樣一段唇語(yǔ)，通過(guò)反射信號(hào)與記錄信號(hào)的特征提取、特征匹配進(jìn)行身份驗(yàn)證；提取當(dāng)前用戶嘴部運(yùn)動(dòng)反射的信號(hào)的頻譜特征，判斷是否與移動(dòng)終端密鑰中的唇語(yǔ)事件頻譜特征相匹配，如頻譜特征不匹配，則為非法用戶；

(3)嘴唇輪廓特征匹配：不同用戶的嘴唇輪廓都是存在差異的，當(dāng)唇語(yǔ)事件的頻譜特征匹配時(shí)，需要進(jìn)一步進(jìn)行用戶的生物學(xué)身份認(rèn)證；通過(guò)對(duì)嘴部的反射信號(hào)成像，構(gòu)建當(dāng)前用戶的動(dòng)態(tài)嘴唇輪廓特征，與用戶數(shù)據(jù)庫(kù)該唇語(yǔ)事件對(duì)應(yīng)的所有用戶的嘴唇輪廓特征相匹配，如果匹配成功，則認(rèn)證通過(guò)，反之則為非法用戶。

優(yōu)選的，移動(dòng)終端包括信息采集模塊和解鎖控制模塊；其中信息采集模塊包括信號(hào)發(fā)射子模塊和信號(hào)接收子模塊；信號(hào)發(fā)射子模塊為移動(dòng)終端的揚(yáng)聲器，發(fā)送超聲波信號(hào)；信號(hào)接收子模塊為移動(dòng)終端的麥克風(fēng)，接收來(lái)自用戶面部的反射信號(hào)；解鎖控制模塊包括識(shí)別子模塊、匹配子模塊以及認(rèn)證子模塊；其中識(shí)別子模塊對(duì)信號(hào)接收模塊獲取的反射信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)唇語(yǔ)特征的提取以及移動(dòng)終端訪問(wèn)密鑰的生成；匹配子模塊用于將當(dāng)前訪問(wèn)用戶的唇語(yǔ)特征與用戶數(shù)據(jù)庫(kù)的信息進(jìn)行匹配，判斷其是否與移動(dòng)終端的預(yù)設(shè)唇語(yǔ)密鑰相匹配；認(rèn)證子模塊將根據(jù)匹配程度是否超過(guò)門限值來(lái)進(jìn)行身份認(rèn)證，若超過(guò)門限值，則移動(dòng)終端的身份認(rèn)證通過(guò)，若否，則所述移動(dòng)終端保持鎖定狀態(tài)，判定為非法用戶闖入。

本發(fā)明的有益效果為：在無(wú)需額外硬件定制的基礎(chǔ)上，利用超聲波感知的能力獲取身份認(rèn)證的特征參數(shù)，部署成本低，拓展了超聲波技術(shù)在移動(dòng)終端的應(yīng)用場(chǎng)景；利用用戶在表達(dá)相同唇語(yǔ)事件時(shí)行為習(xí)慣的差異性，與生物學(xué)特征相結(jié)合，解決了現(xiàn)有面部識(shí)別、指紋識(shí)別等技術(shù)中的安全漏洞，能夠達(dá)到高效的身份認(rèn)證。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)例。

圖2是本發(fā)明的的移動(dòng)終端的功能模塊示意圖。

圖3是本發(fā)明的唇語(yǔ)特征識(shí)別的方法流程示意圖。

圖4是本發(fā)明的身份認(rèn)證的方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，為本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)例。首先，移動(dòng)終端獲取了各個(gè)用戶向移動(dòng)終端發(fā)送請(qǐng)求訪問(wèn)信息后，將各個(gè)用戶同步傳送的密鑰信息傳遞給用戶數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)所有當(dāng)前用戶的密鑰信息進(jìn)行識(shí)別和匹配，匹配程度最高的用戶身份驗(yàn)證通過(guò)，為該移動(dòng)終端的合法使用者。其他用戶為非法用戶，移動(dòng)終端對(duì)其保持鎖定狀態(tài)。

如圖2所示，為本發(fā)明移動(dòng)終端的整體結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明提供的一種基于超聲波進(jìn)行唇語(yǔ)識(shí)別的身份認(rèn)證技術(shù)及方法。按照功能劃分為信息采集和解鎖控制兩大模塊。其中信息采集模塊包括信號(hào)發(fā)射子模塊和信號(hào)接收子模塊。信號(hào)發(fā)射子模塊為移動(dòng)終端的揚(yáng)聲器，發(fā)送超聲波信號(hào)；信號(hào)接收子模塊為移動(dòng)終端的麥克風(fēng)，接收來(lái)自用戶面部的反射信號(hào)。解鎖控制模塊包括識(shí)別子模塊、匹配子模塊以及認(rèn)證子模塊。其中識(shí)別子模塊對(duì)信號(hào)接收模塊獲取的反射信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)唇語(yǔ)特征的提取以及移動(dòng)終端訪問(wèn)密鑰的生成。匹配子模塊用于將當(dāng)前訪問(wèn)用戶的唇語(yǔ)特征與用戶數(shù)據(jù)庫(kù)的信息進(jìn)行匹配，判斷其是否與移動(dòng)終端的預(yù)設(shè)唇語(yǔ)密鑰相匹配。認(rèn)證子模塊將根據(jù)匹配程度是否超過(guò)門限值來(lái)進(jìn)行身份認(rèn)證，若超過(guò)門限值，則移動(dòng)終端的身份認(rèn)證通過(guò)，若否，則所述移動(dòng)終端保持鎖定狀態(tài)，判定為非法用戶闖入。

如圖3所示，一種基于超聲波進(jìn)行唇語(yǔ)識(shí)別的身份認(rèn)證技術(shù)及方法的唇語(yǔ)特征識(shí)別的方法，包括如下步驟：

(1)對(duì)來(lái)自用戶面部反射的超聲波信號(hào)進(jìn)行去噪過(guò)濾，獲得只包含用戶嘴部運(yùn)動(dòng)時(shí)的嘴部反射信號(hào)。

(2)利用超聲波成像的原理，根據(jù)嘴部不同部位對(duì)超聲波信號(hào)的反射、散射能力不同，構(gòu)建出用戶的動(dòng)態(tài)嘴唇輪廓特征，作為用戶的生物學(xué)特征。

(3)對(duì)只包含嘴部運(yùn)動(dòng)的反射信號(hào)進(jìn)行分段，獲得分段信號(hào)，并提取所述分段信號(hào)的頻譜特征參數(shù)，匹配對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音事件。

(4)將分段信號(hào)對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音事件進(jìn)行聯(lián)合學(xué)習(xí)，映射到對(duì)應(yīng)的唇語(yǔ)內(nèi)容。

如圖4所示，一種基于超聲波進(jìn)行唇語(yǔ)識(shí)別的身份認(rèn)證技術(shù)及方法所述的移動(dòng)終端的身份認(rèn)證流程方法，包括如下步驟：

(1)用戶數(shù)據(jù)庫(kù)的建立：用戶選擇任意唇語(yǔ)事件作為移動(dòng)終端身份認(rèn)證的密鑰，并利用圖3所示的唇語(yǔ)特征提取的方法，訓(xùn)練用戶在講述該唇語(yǔ)事件時(shí)的動(dòng)態(tài)的嘴唇輪廓特征，以及相應(yīng)的頻譜特征。以此獲取訓(xùn)練集，作為用戶身份認(rèn)證的密鑰。

(2)用戶的識(shí)別與認(rèn)證：對(duì)于訪問(wèn)移動(dòng)終端用戶的識(shí)別，在獲取了當(dāng)前用戶的唇語(yǔ)特征樣本集后，分析當(dāng)前用戶的樣本集與唇語(yǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中訓(xùn)練集的匹配程度。其匹配程度的分析可細(xì)分為如下兩部分：

(a)頻譜特征匹配：提取當(dāng)前用戶嘴部運(yùn)動(dòng)反射的信號(hào)的頻譜特征，判斷是否為移動(dòng)終端密鑰中的唇語(yǔ)事件頻譜特征相匹配，如頻譜特征不匹配，則為非法用戶，否則進(jìn)入下一步。

(b)嘴唇輪廓特征匹配：不同用戶的嘴唇輪廓都是存在差異的，當(dāng)唇語(yǔ)事件的頻譜特征匹配時(shí)，需要進(jìn)一步進(jìn)行用戶的生物學(xué)身份認(rèn)證。通過(guò)對(duì)嘴部的反射信號(hào)成像，獲取當(dāng)前用戶的動(dòng)態(tài)嘴唇輪廓特征，與用戶數(shù)據(jù)庫(kù)該唇語(yǔ)事件對(duì)應(yīng)的所有用戶的嘴唇輪廓特征相匹配，如果匹配成功，則認(rèn)證通過(guò)，反之則為非法用戶。

本發(fā)明利用用戶的口型檢測(cè)作為用戶指紋識(shí)別，由于不需要發(fā)出聲音，不會(huì)被音頻記錄設(shè)備記錄，具有良好的安全性。唇語(yǔ)事件是指單詞或句子，由用戶自行預(yù)先設(shè)定，其他用戶無(wú)法通過(guò)拍照或錄音的方法獲得唇語(yǔ)事件，可以廣泛用于手機(jī)解鎖、支付應(yīng)用付費(fèi)密碼認(rèn)證等領(lǐng)域。

盡管本發(fā)明就優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了示意和描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，只要不超出本發(fā)明的權(quán)利要求所限定的范圍，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變化和修改。