基于手指滑动声波的可应用于手机的身份认证系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于手指滑动声波的可应用于手机的身份认证系统和方法，该方法先通过双麦克风获取手指的滑动声音，并进行降噪处理；再设定特征阈值，截取经过降噪处理的滑动音频段；接着进行特征提取，并通过费雪指数筛选；然后通过原型网络转换为嵌入特征向量；分别计算注册阶段和认证阶段的嵌入特征向量之间的相似度和嵌入特征向量序列之间的相似度，并将这两个相似度平均得到平均相似度；将平均相似度与阈值比对，认证是否通过。本发明专利技术使用手指滑动的声波作为生物特征，用于身份认证，音频特征不容易被窃取，可以有效预防重放攻击。击。击。

【技术实现步骤摘要】
基于手指滑动声波的可应用于手机的身份认证系统和方法


[0001]本专利技术涉及生物识别技术，尤其涉及一种基于手指滑动声波的可应用于手机的身份认证系统和方法。

技术介绍

[0002]随着移动互联网的发展以及人们生活水平的提高，网络购物日渐火热，随之移动支付技术也蓬勃发展。但移动支付也面临身份验证的问题，同时需要非常高的安全性。
[0003]目前，指纹识别与人脸识别是在手机场景下使用最普遍的生物识别技术，具有较高的准确率，但由于这两种识别中使用的生物特征都是图像形式，即指纹图像与人脸图像，而这些信息容易通过高帧率相机偷拍等方式泄露，被用于攻击，造成安全隐患。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于手指滑动声波的可应用于手机的身份认证系统和方法。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于手指滑动声波的可应用于手机的身份认证系统，所述身份认证系统中，进行注册阶段和认证阶段；所述身份认证系统包括：
[0006]双麦克风，用于获取手指的滑动声音；
[0007]降噪模块，用于通过差分放大器、高通滤波方法和小波变换方法对获取的滑动声音降噪；
[0008]滑动检测模块，用于根据音频的短时能量与过零率这两个特征，设定特征阈值，截取经过降噪处理的滑动音频段；
[0009]特征提取模块，用于对截取的滑动音频段进行特征提取，得到音频特征，并通过费雪指数筛选；所述音频特征包括频谱特征、梅尔频率倒谱系数及其一阶与二阶差分、线性预测系数；
[0010]神经网络模块，用于将经过费雪指数筛选出的音频特征转换为嵌入特征向量；
[0011]相似度计算模块，用于计算注册阶段得到的嵌入特征向量和认证阶段得到的嵌入特征向量之间的相似度；计算认证阶段得到的嵌入特征向量序列与注册阶段得到的嵌入特征向量序列的相似度；将这两个相似度取平均得到平均相似度；注册阶段得到的所有的嵌入特征向量构成注册阶段的嵌入特征向量序列；认证阶段得到的所有的嵌入特征向量构成认证阶段的嵌入特征向量序列。
[0012]身份认证模块，用于将平均相似度与阈值比对，若低于阈值，则认证通过，否则认证失败。
[0013]进一步地，所述双麦克风，一个设置在手机底部，另一个设置在手机顶部；所述差分放大器利用双麦克风的相对位置消除远场噪声。
[0014]进一步地，所述高通滤波方法具体为：使用截止频率为2kHz的高通滤波器过滤低
频噪音。
[0015]进一步地，所述小波变换方法具体为：使用db3小波对音频进行6级分解，对每个级别的系数分别软阈值化，然后进行小波重建得到降噪后的音频。
[0016]进一步地，所述注册阶段，获取手指的滑动声音时，至少在手机底部横向滑动28次；所述认证阶段，获取手指的滑动声音时，在手机底部横向滑动2
‑
3次。
[0017]进一步地，所述通过费雪指数筛选具体为：根据音频特征的差异，选取其中差异最大的5个频谱特征、10个梅尔频率倒谱系数、10个梅尔频率倒谱系数的一阶差分、10个梅尔频率倒谱系数的二阶差分以及35个线性预测系数，组成70维特征向量。
[0018]进一步地，通过原型网络将经过费雪指数筛选出的音频特征转换为嵌入特征向量。
[0019]进一步地，通过基于密度的异常检测方法局部离群因子计算注册阶段得到的嵌入特征向量和认证阶段得到的嵌入特征向量之间的相似度；通过动态时间规整算法计算认证阶段得到的嵌入特征向量序列与注册阶段得到的嵌入特征向量序列的相似度，使用的是。
[0020]一种根据权利要求书1
‑
6任一项所述系统的基于手指滑动声波的可应用于手机的身份认证方法，包括以下步骤：
[0021](1)通过双麦克风获取手指的滑动声音；
[0022](2)将步骤(1)中获取的滑动声音进行降噪处理；
[0023](3)根据音频的短时能量与过零率这两个特征设定特征阈值，截取经过降噪处理的滑动音频段；
[0024](4)对步骤(3)中截取的滑动音频段进行特征提取，得到音频特征，并通过费雪指数筛选；
[0025](5)将经过费雪指数筛选出的音频特征转换为嵌入特征向量；
[0026](6)注册阶段，至少在手机底部横向滑动28次，将每次手指滑动的声音经过步骤(1)
‑
步骤(5)处理，得到注册阶段的嵌入特征向量，注册阶段得到的所有的嵌入特征向量构成注册阶段的嵌入特征向量序列；认证阶段，在手机底部横向滑动2
‑
3次，将每次手指滑动的声音经过步骤(1)
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步骤(5)处理，得到认证阶段的嵌入特征向量，认证阶段得到的所有的嵌入特征向量构成认证阶段的嵌入特征向量序列。
[0027](7)计算注册阶段得到的嵌入特征向量和认证阶段得到的嵌入特征向量之间的相似度；计算认证阶段得到的嵌入特征向量序列与注册阶段得到的嵌入特征向量序列的相似度；并将这两个相似度取平均得到平均相似度；
[0028](8)将平均相似度与阈值比对，若低于阈值，则认证通过，否则认证失败。
[0029]本专利技术的有益效果是：
[0030]1、本专利技术使用手指滑动的声波作为生物特征，用于身份认证，音频特征不容易被窃取，可以有效预防重放攻击。
[0031]2、音频相关的认证方法容易受到环境噪声的影响，且音频特征不稳定，每次发出的声音会有差异。本专利技术通过利用手机双麦克风的优势，通过降噪算法消除了环境噪声的影响，通过动态时间规整算法降低了滑动声音不稳定的影响。
[0032]3、本专利技术提出的身份认证方法原理上基于指纹唯一性带来的音频的独特性，可以作为独立的身份认证方法在手机上应用。
附图说明
[0033]图1是声波指纹认证系统的模块结构图。
[0034]图2是声波指纹认证系统的流程图。
[0035]图3是相似度计算模块的流程图
具体实施方式
[0036]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0037]在本专利技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。在本专利技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0038]下面结合附图，对本专利技术进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
[0039]本专利技术的原理为：声音是通过振动产生的波动，在手指滑动时，手指指腹与材料表面摩擦发出声音。每本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于手指滑动声波的可应用于手机的身份认证系统，其特征在于，所述身份认证系统中，进行注册阶段和认证阶段；所述身份认证系统包括：双麦克风，用于获取手指的滑动声音；降噪模块，用于通过差分放大器、高通滤波方法和小波变换方法对获取的滑动声音降噪；滑动检测模块，用于根据音频的短时能量与过零率这两个特征，设定特征阈值，截取经过降噪处理的滑动音频段；特征提取模块，用于对截取的滑动音频段进行特征提取，得到音频特征，并通过费雪指数筛选；所述音频特征包括频谱特征、梅尔频率倒谱系数及其一阶与二阶差分、线性预测系数；神经网络模块，用于将经过费雪指数筛选出的音频特征转换为嵌入特征向量；相似度计算模块，用于计算注册阶段得到的嵌入特征向量和认证阶段得到的嵌入特征向量之间的相似度；计算认证阶段得到的嵌入特征向量序列与注册阶段得到的嵌入特征向量序列的相似度；将这两个相似度取平均得到平均相似度；注册阶段得到的所有的嵌入特征向量构成注册阶段的嵌入特征向量序列；认证阶段得到的所有的嵌入特征向量构成认证阶段的嵌入特征向量序列。身份认证模块，用于将平均相似度与阈值比对，若低于阈值，则认证通过，否则认证失败。2.根据权利要求1所述的一种基于手指滑动声波的可应用于手机的身份认证系统，其特征在于，所述双麦克风，一个设置在手机底部，另一个设置在手机顶部；所述差分放大器利用双麦克风的相对位置消除远场噪声。3.根据权利要求1所述的一种基于手指滑动声波的可应用于手机的身份认证系统，其特征在于，所述高通滤波方法具体为：使用截止频率为2kHz的高通滤波器过滤低频噪音。4.根据权利要求1所述的一种基于手指滑动声波的可应用于手机的身份认证系统，其特征在于，所述小波变换方法具体为：使用db3小波对音频进行6级分解，对每个级别的系数分别软阈值化，然后进行小波重建得到降噪后的音频。5.根据权利要求1所述的一种基于手指滑动声波的可应用于手机的身份认证系统，其特征在于，所述注册阶段，获取手指的滑动声音时，至少在手机底部横向滑动28次；所述认证阶段，获取手指的滑动声音时，在手机底部横向滑动2
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3次。6.根据权利要求1所述的一种基于手指滑动声波的可应用于手机的身份认证系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：林峰，舒章磊，王章森，杨国正，臧铖，任奎，
申请(专利权)人：浙商银行股份有限公司，
类型：发明
国别省市：