一种基于超声波唇语识别的身份认证方法技术

一种基于超声波唇语识别的身份认证方法，包括如下步骤：(1)信号发射源发送超声波信号，信号接收源接收来自嘴部的反射信号；(2)对采集的反射信号进行唇语特征提取，提取的唇语特征包括一段唇语事件对应的频谱特征和用户动态的嘴唇轮廓特征；(3)根据步骤(2)中提取到的唇语特征对用户进行识别与认证。本发明专利技术的有益效果为：在无需额外硬件定制的基础上，利用超声波感知的能力获取身份认证的特征参数，部署成本低，拓展了超声波技术在移动终端的应用场景；利用用户在表达相同唇语事件时行为习惯的差异性，与生物学特征相结合，解决了现有面部识别、指纹识别等技术中的安全漏洞，能够达到高效的身份认证。

An authentication method for recognition based on Ultrasonic

An identification method of ultrasonic based on lip reading recognition, which comprises the following steps: (1) the signal emission source sends ultrasonic signal, signal receiving source receives reflected signals from the mouth; (2) the reflection signal acquisition of lip feature extraction, feature extraction of lip contour features including the lips, spectral characteristics and dynamic user a lip the corresponding event; (3) according to the steps (2) the user identification and authentication features to extract the lip. The beneficial effect of the invention is: Based on no need for additional hardware customization, the characteristic parameters of ultrasonic sensing ability to obtain the identity authentication, the deployment of low cost and expand the application scenarios of ultrasonic technology in the mobile terminal; the difference in expression of the same user using the event behavior of the lips, combined with biological features. To solve the security loopholes existing face recognition, fingerprint recognition technology, to achieve efficient authentication.

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声波唇语识别的身份认证方法
本专利技术涉及身份认证
，尤其是一种基于超声波唇语识别的身份认证方法。
技术介绍
在当今的信息社会中，准确的身份认证技术是系统安全的必要前提。传统的身份认证技术往往是基于特征内容(文本密码、身份证ID)或者定制的识别认证物品(身份证、学生证)。然而，前者容易被采取一定的技术手段进行复制和窃取，后者则往往会出现丢失和损坏的现象。因此，在身份认证系统上引入生物学的特征信息和用户行为习惯的学习则很有必要。另一方面，现有的生物学特征信息，如面部识别、指纹识别、声纹识别可以被其他恶意用户通过拍照、复制指纹、录音等方式记录，给系统带来安全隐患。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种基于超声波唇语识别的身份认证方法，可以解决现有面部识别技术中的安全漏洞，达到高效认证。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于超声波唇语识别的身份认证方法，包括如下步骤：(1)信号发射源发送超声波信号，信号接收源接收来自嘴部的反射信号；(2)对采集的反射信号进行唇语特征提取，提取的唇语特征包括一段唇语事件对应的频谱特征和用户动态的嘴唇轮廓特征；(3)根据步骤(2)中提取到的唇语特征对用户进行识别与认证。优选的，步骤(2)中，用户动态的嘴唇轮廓特征的提取方法包括如下步骤：(1)移动终端产生超声波信号，使得超声波信号覆盖用户的面部；(2)针对一段唇语事件，对来自用户面部反射的超声波信号进行去噪过滤，获得只包含用户嘴部运动时的嘴部反射信号；一段唇语事件指用户自己定义的作为密码的一句话；(3)利用用户嘴部运动造成信号频率和相位的变化作为识别指纹信息。优选的，步骤(2)中，对于用户所表达一段特定唇语事件的提取方法包括如下步骤：(1)对只包含嘴部运动的反射信号进行分段，获得分段信号，并提取所述分段信号的频谱特征参数，匹配对应的语音事件；(2)将分段信号对应的语音事件进行联合学习，映射到对应的唇语事件。优选的，步骤(3)中，用户的识别与认证包括如下步骤：(1)用户密码信息记录；利用移动终端记录一段用户唇语事件影响下的超声波反射信号作为识别密码；(2)频谱特征匹配；在进行用户身份认证时，用户重复同样一段唇语，通过反射信号与记录信号的特征提取、特征匹配进行身份验证；提取当前用户嘴部运动反射的信号的频谱特征，判断是否与移动终端密钥中的唇语事件频谱特征相匹配，如频谱特征不匹配，则为非法用户；(3)嘴唇轮廓特征匹配：不同用户的嘴唇轮廓都是存在差异的，当唇语事件的频谱特征匹配时，需要进一步进行用户的生物学身份认证；通过对嘴部的反射信号成像，构建当前用户的动态嘴唇轮廓特征，与用户数据库该唇语事件对应的所有用户的嘴唇轮廓特征相匹配，如果匹配成功，则认证通过，反之则为非法用户。优选的，移动终端包括信息采集模块和解锁控制模块；其中信息采集模块包括信号发射子模块和信号接收子模块；信号发射子模块为移动终端的扬声器，发送超声波信号；信号接收子模块为移动终端的麦克风，接收来自用户面部的反射信号；解锁控制模块包括识别子模块、匹配子模块以及认证子模块；其中识别子模块对信号接收模块获取的反射信号进行实时唇语特征的提取以及移动终端访问密钥的生成；匹配子模块用于将当前访问用户的唇语特征与用户数据库的信息进行匹配，判断其是否与移动终端的预设唇语密钥相匹配；认证子模块将根据匹配程度是否超过门限值来进行身份认证，若超过门限值，则移动终端的身份认证通过，若否，则所述移动终端保持锁定状态，判定为非法用户闯入。本专利技术的有益效果为：在无需额外硬件定制的基础上，利用超声波感知的能力获取身份认证的特征参数，部署成本低，拓展了超声波技术在移动终端的应用场景；利用用户在表达相同唇语事件时行为习惯的差异性，与生物学特征相结合，解决了现有面部识别、指纹识别等技术中的安全漏洞，能够达到高效的身份认证。附图说明图1是本专利技术的应用场景实例。图2是本专利技术的的移动终端的功能模块示意图。图3是本专利技术的唇语特征识别的方法流程示意图。图4是本专利技术的身份认证的方法流程示意图。具体实施方式如图1所示，为本专利技术的一个应用场景实例。首先，移动终端获取了各个用户向移动终端发送请求访问信息后，将各个用户同步传送的密钥信息传递给用户数据库，数据库对所有当前用户的密钥信息进行识别和匹配，匹配程度最高的用户身份验证通过，为该移动终端的合法使用者。其他用户为非法用户，移动终端对其保持锁定状态。如图2所示，为本专利技术移动终端的整体结构图。本专利技术提供的一种基于超声波进行唇语识别的身份认证技术及方法。按照功能划分为信息采集和解锁控制两大模块。其中信息采集模块包括信号发射子模块和信号接收子模块。信号发射子模块为移动终端的扬声器，发送超声波信号；信号接收子模块为移动终端的麦克风，接收来自用户面部的反射信号。解锁控制模块包括识别子模块、匹配子模块以及认证子模块。其中识别子模块对信号接收模块获取的反射信号进行实时唇语特征的提取以及移动终端访问密钥的生成。匹配子模块用于将当前访问用户的唇语特征与用户数据库的信息进行匹配，判断其是否与移动终端的预设唇语密钥相匹配。认证子模块将根据匹配程度是否超过门限值来进行身份认证，若超过门限值，则移动终端的身份认证通过，若否，则所述移动终端保持锁定状态，判定为非法用户闯入。如图3所示，一种基于超声波进行唇语识别的身份认证技术及方法的唇语特征识别的方法，包括如下步骤：(1)对来自用户面部反射的超声波信号进行去噪过滤，获得只包含用户嘴部运动时的嘴部反射信号。(2)利用超声波成像的原理，根据嘴部不同部位对超声波信号的反射、散射能力不同，构建出用户的动态嘴唇轮廓特征，作为用户的生物学特征。(3)对只包含嘴部运动的反射信号进行分段，获得分段信号，并提取所述分段信号的频谱特征参数，匹配对应的语音事件。(4)将分段信号对应的语音事件进行联合学习，映射到对应的唇语内容。如图4所示，一种基于超声波进行唇语识别的身份认证技术及方法所述的移动终端的身份认证流程方法，包括如下步骤：(1)用户数据库的建立：用户选择任意唇语事件作为移动终端身份认证的密钥，并利用图3所示的唇语特征提取的方法，训练用户在讲述该唇语事件时的动态的嘴唇轮廓特征，以及相应的频谱特征。以此获取训练集，作为用户身份认证的密钥。(2)用户的识别与认证：对于访问移动终端用户的识别，在获取了当前用户的唇语特征样本集后，分析当前用户的样本集与唇语信息数据库中训练集的匹配程度。其匹配程度的分析可细分为如下两部分：(a)频谱特征匹配：提取当前用户嘴部运动反射的信号的频谱特征，判断是否为移动终端密钥中的唇语事件频谱特征相匹配，如频谱特征不匹配，则为非法用户，否则进入下一步。(b)嘴唇轮廓特征匹配：不同用户的嘴唇轮廓都是存在差异的，当唇语事件的频谱特征匹配时，需要进一步进行用户的生物学身份认证。通过对嘴部的反射信号成像，获取当前用户的动态嘴唇轮廓特征，与用户数据库该唇语事件对应的所有用户的嘴唇轮廓特征相匹配，如果匹配成功，则认证通过，反之则为非法用户。本专利技术利用用户的口型检测作为用户指纹识别，由于不需要发出声音，不会被音频记录设备记录，具有良好的安全性。唇语事件是指单词或句子，由用户自行预先设定，其他用户无法通过拍照或录音的方法获得唇语事件，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超声波唇语识别的身份认证方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)信号发射源发送超声波信号，信号接收源接收来自嘴部的反射信号；(2)对采集的反射信号进行唇语特征提取，提取的唇语特征包括一段唇语事件对应的频谱特征和用户动态的嘴唇轮廓特征；(3)根据步骤(2)中提取到的唇语特征对用户进行识别与认证。

【技术特征摘要】
1.一种基于超声波唇语识别的身份认证方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)信号发射源发送超声波信号，信号接收源接收来自嘴部的反射信号；(2)对采集的反射信号进行唇语特征提取，提取的唇语特征包括一段唇语事件对应的频谱特征和用户动态的嘴唇轮廓特征；(3)根据步骤(2)中提取到的唇语特征对用户进行识别与认证。2.如权利要求1所述的基于超声波唇语识别的身份认证方法，其特征在于，步骤(2)中，用户动态的嘴唇轮廓特征的提取方法包括如下步骤：(1)移动终端产生超声波信号，使得超声波信号覆盖用户的面部；(2)针对一段唇语事件，对来自用户面部反射的超声波信号进行去噪过滤，获得只包含用户嘴部运动时的嘴部反射信号；一段唇语事件指用户自己定义的作为密码的一句话；(3)利用用户嘴部运动造成信号频率和相位的变化作为识别指纹信息。3.如权利要求1所述的基于超声波唇语识别的身份认证方法，其特征在于，步骤(2)中，对于用户所表达一段特定唇语事件的提取方法包括如下步骤：(1)对只包含嘴部运动的反射信号进行分段，获得分段信号，并提取所述分段信号的频谱特征参数，匹配对应的语音事件；(2)将分段信号对应的语音事件进行联合学习，映射到对应的唇语事件。4.如权利要求1所述的基于超声波唇语识别的身份认证方法，其特征在于，步骤(3)中，用户的识别与认证包括如下步骤：(1)用户密码信息记录；利用移动终端记录一段用户唇语事件影响下的超声波反射信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓亮，谭佳瑶，陆桑璐，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32