CN1801178A - 基于生物护照的快速通关方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及模式识别技术领域，特别涉及结合人脸检测与识别技术、虹膜提取与识别技术、指纹采集与识别技术、光线处理技术和生物特征加密技术的基于生物护照的快速通方法。包括步骤：首先对生物护照持有者进行生物特征采集，包括面像、指纹和虹膜等特征。将采集后的图像及特征存入嵌入在生物护照中的非接触式大容量IC射频芯片中。在通关时，通关***读取生物护照中通关者的生物特征数据并与现场采集到的通关者的生物特征数据进行比对，如果比对成功，则允许通关者顺利通关，否则将拒绝通关者通关。

Description

基于生物护照的快速通关方法
技术领域
本发明涉及模式识别技术领域，特别涉及结合人脸检测与识别技术、虹膜提取与识别技术、指纹采集与识别技术、光线处理技和生物特征加密技术的基于生物护照的快速通关方法。
背景技术
近年来，生物特征识别技术呈现出***式的发展势头。911事件凸显***对世界安全的危害，加强边境安全和身份鉴定是打击***的有效措施。国际民航组织ICAO于2003年5月28日发布了生物技术应用规划(ICAOBlueprint)，以帮助各国建立一个全球化、标准化的身份验证***。目前欧、美、日本以及世界上的很多国家都准备在短期内逐步使用生物护照。
生物护照是指封装一块包含人体生物特征信息的IC芯片的护照。人脸、虹膜、指纹等生物特征被认为是人各有异、终生不变的，因此通过比较IC芯片中的人体生物特征和现场采集的人体生物特征来进行身份鉴定是最可靠的身份鉴定方法。
所谓生物特征(BIOMETRICS)识别技术是指通过计算机利用人体所固有的生理特征或行为特征来进行个人身份鉴定。生理特征与生俱来，多为先天性的；行为特征则是习惯使然，多为后天性的。我们将生理和行为特征统称为生物特征。常用的生物特征包括：指纹、掌纹、虹膜、脸像、声音、笔迹等。
在我们的生物护照快速通关***中使用脸相、虹膜和指纹特征。本***的特点包括：
●通关时不需要人工干预，通关速度快；
●使用多种防伪技术，安全性高，难以伪造；
●利用多种生物特征进行身份鉴定，可靠性极高；
●多生物特征融合识别方法可以根据安全性要求的高低灵活运用，使***可以适用于多种场合；
●核心技术可用于护照，签证，银行***以及其它机器可读证件中；
●可以进行通缉犯和犯罪嫌疑人鉴别等等。
由于就生物特征识别技术来讲，单一的生物特征在识别效果方面都会或多或少的存在错误识别的情况。本***采用多种生物特征融合识别的方式，这将极大地降低错误识别率，同时多生物特征融合机制也带来灵活性和多变性。
发明内容
本发明的目的是提供一种在要求对使用者进行身份鉴别的情况下的基于生物护照的快速通关方法。本方法通过自动的对通关者进行脸相、虹膜、指纹等生物特征的识别来确认通关者与所持生物护照的合法性，从而实现快速的通关过程。***实物图如图1所示。本***包括两大部分：
1.制卡部分：将通关者的生物特征信息保存到生物护照中。
a)对通关者进行生物特征提取，包括脸相、虹膜和指纹信息。示意图如图2。
b)将提取出的生物特征进行加密并保存到生物护照中。示意图如图3。
2.通关部分：通关者携带生物护照进行通关。
a)通关者携带生物护照进入非接触式读卡器有效识别范围内时，读卡器读取生物护照中的数据进行解密和分析，从而判断生物护照的合法性和有效性。如果合法并有效则进行下一步，否则将拒绝通关者通关。
b)在通关现场对通关者进行脸相、虹膜和指纹特征的提取，并与生物护照中保存的生物特征数据进行比对。如果比对正确则允许通关，否则将拒绝通关。
附图说明
图1是本发明的基于生物护照的快速通关***的使用现场效果图；
图2是本发明的基于生物护照的快速通关***的生物特征提取示意图；
图3是本发明的基于生物护照的快速通关***的生物护照注册示意图；
图4是本发明的基于生物护照的快速通关***的生物护照注册流程图；
图5是本发明的基于生物护照的快速通关***的生物护照通关过程流程图。
具体实施方式
图4的过程如下：
●生物护照的注册过程
1.获取面像图片及相应的特征模版：
S4-1通过与电脑连接的摄像头将注册者脸部的视频流捕获进来；
S4-2面像注册模块对从视频流中提取出的面像图片进行评估并判断是否符合正脸及正常的表情等要求，如果符合就进行下一步，否则继续提取并评估视频流中的面像图片；
S4-3保存从面像图片中抽取出来的面像特征模板；
2.获取虹膜图片及相应的特征模版：
S4-4通过虹膜采集设备对注册者的虹膜进行图像采集；
S4-5虹膜注册模块对所采集到的虹膜图像进行评估并判断是否符合要求，如果符合要求就进行下一步，否则将提示注册者所采集到的虹膜图像不合要求并重新采集；
S4-6保存从虹膜图片中抽取出来的虹膜特征模板；
3.获取指纹图片及相应的特征模版：
S4-7通过指纹采集仪对注册者的指纹进行图像采集；
S4-8指纹注册模块对所采集到的指纹图像进行评估并判断是否符合要求，如果符合要求就进行下一步，否则将提示注册者所采集到的指纹图像不合要求并重新采集；
S4-9保存从指纹图片中抽取出来的指纹特征模板；
4.注册生物护照：
S4-10生物护照注册客户端将上述采集到的生物特征图片及相应的特征模板以注册客户端本身的公钥加密后送往安全中心服务器，安全中心服务器会将接受到的数据以生物护照注册客户端的私钥解开后再用注册客户端私钥加密数据然后发向注册客户端，注册客户端将收到的数据加入注册信息头(包含注册客户端ID及相关信息)及数据校验位后写入包含大容量射频卡的护照中，其中射频卡的***及读写文件密钥为预先设计值，以保证卡在不同的验证客户端可读性。
图5的过程如下：
●生物护照的通关过程
1.生物护照的数据读取及真伪判别：
S5-1当非接触式读卡器检测到单一的生物护照进入读取有效范围的时候，会以预设的射频卡读取密钥去读取射频卡的数据；
S5-2如果读取数据失败或者是校验位错误，则说明该卡是伪卡或是被非法改动过。此时***将会报警，并且提示卡是伪造的卡，等待值班人员的处理；否则进行下一步；
S5-3生物护照验证客户端会将生物护照所存数据中的注册信息头用本身的公钥加密后送往安全中心服务器，安全中心服务器会以生物护照验证客户端的私钥解密信息头，然后查找到注册时注册客户端的公钥，然后以验证客户端的私钥加密注册客户端的公钥发给验证客户端，验证客户端收到后再以本身的公钥解密数据得到注册客户端的公钥，然后以得到的公钥去解密卡内的生物特征数据(包括图片及模板)；
S5-4如果解密成功，则说明该卡为真卡，否则就为伪卡，此时***将会报警，并且提示卡是伪造的卡，等待值班人员的处理。否则进行下一步；
S5-5则通关***的第一道门将打开，并提示通关者进入生物特征验证区；
2.生物特征验证过程：
S5-6面像特征的验证：将生物护照中保存的面像特征与在通关现场采集到的面像特征进行比对，达到相似度域值的被认为比对成功并进行下一步，否则***将指出生物护照与其持有者身份不符，等待值班人员的处理；
S5-7指纹特征的验证：将生物护照中保存的指纹特征与在通关现场采集到的指纹特征进行比对，达到相似度域值的被认为比对成功并进行下一步，否则***将指出生物护照与其持有者身份不符，等待值班人员的处理；
S5-8虹膜特征的验证：将生物护照中保存的虹膜特征与在通关现场采集到的虹膜特征进行比对，达到相似度域值的被认为比对成功并进行下一步，如果比对不成功，***将指出生物护照与其持有者身份不符，等待值班人员的处理；
S5-9通关***的第二道门将打开，通关者顺利通关。
3.灵活的生物护照通关融合策略：考虑到用户对面像、虹膜和指纹等生物特征识别的接受程度，在不影响安全性需求的前提下，为了最大限度地缩短通关时间和提高通关效率，我们提供了灵活的生物护照通关融合策略；
a)面像特征的验证：在面像、虹膜和指纹三个生物特征中，面像识别是最容易被接受的，因为人的容貌是公开的，不像指纹和虹膜那样涉及到深层次的隐私问题，而且面像识别使用简单、识别速度在三个生物特征识别中最快、并且有很高的识别率，所以将面像识别排在识别顺序的第一位比较合理，通关***现场采集通关者的面像特征并进行相似度判断，然后进入下一步的指纹特征验证；
b)指纹特征的验证：指纹识别***是自动生物特征识别***中使用最普遍的，指纹图像的获取比虹膜图像的获取简单得多，而且用户对指纹提取的接受程度也高于虹膜提取，所以我们将指纹特征的验证放在第二位，通关***现场采集通关者的指纹特征并进行相似度判断，然后进入下一步的融合判断，
指纹特征验证，如果通关者没有通过指纹特征的验证，则***将指出生物护照与其持有者身份不符，等待值班人员的处理，否则进行下一步；
c)将上述得到的面像相似度和指纹相似度进行融合，得到融合后的相似度，将融合后的相似度与已经存在的经过统计训练得到的相似度域值进行比较，比较结果有三种：
◆验证通过：允许通关者顺利通关；
◆验证失败：拒绝通关者通关，***将指出生物护照与其持有者身份不符，等待值班人员的处理；
◆有待进一步的验证：由于面像和指纹识别融合策略无法准确验证通关者的身份，所以需要进行虹膜特征的验证，虹膜是人眼瞳孔外侧的纹理，是终身不变的生物特征，同时由于虹膜位于眼睛内部，所以被损伤和改动的可能性也很小，虹膜识别***是上述三个生物特征识别***中识别率最高的***，但是虹膜图像的采集比面像图像和指纹图像的采集困难，耗时也较长，所以将虹膜特征的验证放到验证顺序的最后一位，如果通过了虹膜特征的验证，则允许通关者顺利通关，否则***将指出生物护照与其持有者身份不符，等待值班人员的处理。

Claims (6)

1、基于生物护照的快速通关方法，包括步骤：
生物护照的注册：采集注册者的面像、虹膜和指纹图像，经过加密后存入生物护照中；
生物护照的通关：使用非接触式读卡器读取保存在生物护照中的生物特征，并与在通关现场采集到的通关者的面像、虹膜和指纹特征进行比对，如果比对成功，则允许通关者顺利通关，否则***将指出生物护照与其通关者身份不符，等待值班人员的处理；
生物特征融合机制：考虑到用户对面像、虹膜和指纹等生物特征识别的接受程度，在不影响安全性需求的前提下，为了最大限度地缩短通关时间和提高通关效率，提供了灵活的生物护照通关融合策略。
2、根据权利要求1的基于生物护照的快速通关方法，其特征在于，还包括步骤：
生物护照中所嵌入芯片为非接触式的大容量射频IC芯片，芯片存储容量大于32K字节。
3、根据权利要求1的基于生物护照的快速通关方法，其虹膜采集装置的特点在于：虹膜采集装置为非接触式的远距离采集装置，采集装置到眼睛的距离范围为5厘米～50厘米；使用安全的红外主动光源照射眼睛；采集装置内置的摄像头采集虹膜图像；采集程序根据虹膜图像的纹理判断该虹膜图像是否符合要求，并给出语音提示示意被采集者进行距离调节。
4、根据权利要求1的基于生物护照的快速通关方法，其生物护照的注册过程如下：
1)获取面像图片及相应的特征模版：
S4-1通过与电脑连接的摄像头将注册者脸部的视频流捕获进来；
S4-2面像注册模块对从视频流中提取出的面像图片进行评估并判断是否符合正脸及正常的表情等要求，如果符合就进行下一步，否则继续提取并评估视频流中的面像图片；
S4-3保存从面像图片中抽取出来的面像特征模板；
2)获取虹膜图片及相应的特征模版：
S4-4通过虹膜采集设备对注册者的虹膜进行图像采集；
S4-5虹膜注册模块对所采集到的虹膜图像进行评估并判断是否符合要求，如果符合要求就进行下一步，否则将提示注册者所采集到的虹膜图像不合要求并重新采集；
S4-6保存从虹膜图片中抽取出来的虹膜特征模板；
3)获取指纹图片及相应的特征模版：
S4-7通过指纹采集仪对注册者的指纹进行图像采集；
S4-8指纹注册模块对所采集到的指纹图像进行评估并判断是否符合要求，如果符合要求就进行下一步，否则将提示注册者所采集到的指纹图像不合要求并重新采集；
S4-9保存从指纹图片中抽取出来的指纹特征模板；
4)注册生物护照：
S4-10生物护照注册客户端将上述采集到的生物特征图片及相应的特征模板以注册客户端本身的公钥加密后送往安全中心服务器，安全中心服务器会将接受到的数据以生物护照注册客户端的私钥解开后再用注册客户端私钥加密数据然后发向注册客户端，注册客户端将收到的数据加入注册信息头及数据校验位后写入包含大容量射频卡的护照中，其中射频卡的***及读写文件密钥为预先设计值，以保证卡在不同的验证客户端可读性。
5、根据权利要求1的基于生物护照的快速通关方法，其生物护照的通关过程步骤如下：
1)生物护照的数据读取及真伪判别：
S5-1当非接触式读卡器检测到单一的生物护照进入读取有效范围的时候，会以预设的射频卡读取密钥去读取射频卡的数据；
S5-2如果读取数据失败或者是校验位错误，则说明该卡是伪卡或是被非法改动过，此时***将会报警，并且提示卡是伪造的卡，等待值班人员的处理；否则进行下一步；
S5-3生物护照验证客户端会将生物护照所存数据中的注册信息头用本身的公钥加密后送往安全中心服务器，安全中心服务器会以生物护照验证客户端的私钥解密信息头，然后查找到注册时注册客户端的公钥，然后以验证客户端的私钥加密注册客户端的公钥发给验证客户端，验证客户端收到后再以本身的公钥解密数据得到注册客户端的公钥，然后以得到的公钥去解密卡内的生物特征数据；
S5-4如果解密成功，则说明该卡为真卡，否则就为伪卡，此时***将会报警，并且提示卡是伪造的卡，等待值班人员的处理。否则进行下一步；
S5-5则通关***的第一道门将打开，并提示通关者进入生物特征验证区；
2)生物特征验证过程：
S5-6面像特征的验证：将生物护照中保存的面像特征与在通关现场采集到的面像特征进行比对，达到相似度域值的被认为比对成功并进行下一步，否则***将指出生物护照与其持有者身份不符，等待值班人员的处理；
S5-7指纹特征的验证：将生物护照中保存的指纹特征与在通关现场采集到的指纹特征进行比对，达到相似度域值的被认为比对成功并进行下一步，否则***将指出生物护照与其持有者身份不符，等待值班人员的处理；
S5-8虹膜特征的验证：将生物护照中保存的虹膜特征与在通关现场采集到的虹膜特征进行比对，达到相似度域值的被认为比对成功并进行下一步，如果比对不成功，***将指出生物护照与其持有者身份不符，等待值班人员的处理；
S5-9通关***的第二道门将打开，通关者顺利通关。
6、根据权利要求1的基于生物护照的快速通关方法，其特征在于还包括步骤：
灵活的生物护照通关融合策略：考虑到用户对面像、虹膜和指纹等生物特征识别的接受程度，在不影响安全性需求的前提下，为了最大限度地缩短通关时间和提高通关效率，我们提供了灵活的生物护照通关融合策略；
a)面像特征的验证：在面像、虹膜和指纹三个生物特征中，面像识别是最容易被接受的，因为人的容貌是公开的，不像指纹和虹膜那样涉及到深层次的隐私问题，而且面像识别使用简单、识别速度在三个生物特征识别中最快、并且有很高的识别率，所以将面像识别排在识别顺序的第一位比较合理，通关***现场采集通关者的面像特征并进行相似度判断，然后进入下一步的指纹特征验证；
b)指纹特征的验证：指纹识别***是自动生物特征识别***中使用最普遍的，指纹图像的获取比虹膜图像的获取简单得多，而且用户对指纹提取的接受程度也高于虹膜提取，所以我们将指纹特征的验证放在第二位，通关***现场采集通关者的指纹特征并进行相似度判断，然后进入下一步的融合判断；指纹特征验证。如果通关者没有通过指纹特征的验证，则***将指出生物护照与其持有者身份不符，等待值班人员的处理，否则进行下一步；
c)将上述得到的面像相似度和指纹相似度进行融合，得到融合后的相似度，将融合后的相似度与已经存在的经过统计训练得到的相似度域值进行比较，比较结果有三种：
◆验证通过：允许通关者顺利通关；
◆验证失败：拒绝通关者通关，***将指出生物护照与其持有者身份不符，等待值班人员的处理；
◆有待进一步的验证：由于面像和指纹识别融合策略无法准确验证通关者的身份，所以需要进行虹膜特征的验证，虹膜是人眼瞳孔外侧的纹理，是终身不变的生物特征，同时由于虹膜位于眼睛内部，所以被损伤和改动的可能性也很小，虹膜识别***是上述三个生物特征识别***中识别率最高的***，但是虹膜图像的采集比面像图像和指纹图像的采集困难，耗时也较长，所以将虹膜特征的验证放到验证顺序的最后一位，如果通过了虹膜特征的验证，则允许通关者顺利通关，否则***将指出生物护照与其持有者身份不符，等待值班人员的处理。
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