CN102750516A - 一种嵌入式生物特征和条码技术的证件防伪系统 - Google Patents

一种嵌入式生物特征和条码技术的证件防伪系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种嵌入式生物特征和条码技术的证件防伪系统，包括颁证端、制证端和验证端；首次把人脸识别技术、二维条码技术及数字签名技术应用在证件防伪中；将人脸识别作为证件防伪的载体；提出了融合Kalman滤波的自动人脸跟踪算法和基于感兴趣区域的图像特征提取算法。

Description

一种嵌入式生物特征和条码技术的证件防伪系统
技术领域
本发明涉及证件防伪技术领域，尤其涉及的是一种嵌入式生物特征和条码技术的证件防伪系统。
背景技术
随着人们生活范围的不断扩大，生活水平的日益提高，证件在日常生活中起到越来越重要的作用。伪造、假冒证件的违法犯罪活动时有发生，几乎与科学技术的进步、金融贸易的发展、出入境政策的放开同步进行，因此证件的防伪对维护社会安定更显得尤其重要。
根据证件防伪技术的特点，即证件独占性、技术可靠性、识别简便性、辨认惟一性、防伪时效性、成本可用性等要求，证件的防伪技术应是目前安全防伪领域中实用性、专业性较强的高新综合技术。在一定的时限内，不能被第三者成功复制，实质是建立一个由防伪技术、检测设备及使用管理方法所组成的系统集成。既能满足大众用肉眼观察、手感触摸等方式识别的一线防伪要求，也能满足借助简单仪器进行鉴别的二线防伪要求，同时也要满足专家、管理部门进行专业鉴定的三线防伪要求。而这些技术特点大多数都是依靠印刷技术通过某一表现形式加载到证件上。因此，印刷技术在证件的防伪技术中起到了举足轻重的作用。
在我们的生活中经常会用到很多证件，如居民身份证、工作证、学位证书、护照等，这些证件目前大部份还是以纸质为主的，通过印刷及打印在纸质基材上加上文字图案信息。这些证件经常被不法分子伪造，为了防止伪造问题，证件本身都采取了一定的防伪措施，如：采用特种纸张和特种油墨、精细的背景花纹、采用特种印刷方式、在证件表面加印激光全息膜等。这些防伪技术一般综合使用，导致证件的制作过程较复杂，制作周期较长，成本相对较高，而且这些防伪标记是可见的，仍然有可能被人仿制出来。对于普通的纸质证件，如学生证、学位证书、资格证书、英语等级证书等，采用以上技术会使成本过高，制作周期偏长，不太适合采用。
人脸识别(Face Recognition Technology)是一种利用计算机分析人脸图像特征以实现人的身份验证的技术，是近三十年来图像处理、模式识别和计算机视觉领域中极富挑战性的研究课题之一。由于它在法庭举证、持卡人识别、视频监控等方面都具有巨大的应用价值，目前受到各国政府及其军事、安全、情报部门以及科研单位的广泛关注和高度重视。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种嵌入式生物特征和条码技术的证件防伪系统。
本发明的技术方案如下：
一种嵌入式生物特征和条码技术的证件防伪系统，包括颁证端、制证端和验证端；颁证端向权威可信第三方(CA)申请设立加密密钥(私钥)和解密密钥(公钥)以及相应的信息加密方式(EF)和信息解密方式(DF)，并将加密密钥授权制证端秘密使用，并将解密密钥授权验证端用于验证；颁证端获得制证权后便可以制作证件。颁证端采集持证人的人脸信息，然后利用基于LZW的改进压缩算法对持证人的人脸信息，证件关键信息，以及颁证端信息进行压缩，并得到压缩信息；然后利用信息摘要算法MD5对压缩信息提取摘要，并将它与压缩信息本身合并得到证件综合信息；利用RSA算法生成的私钥对该综合信息实现签名，得到签名信息；最后把该签名信息利用二维条码技术生成二维条码，并把该条码打印或制成不干胶粘贴在证件上；验证端工作人员利用摄像头采集持证人的人脸信息，利用二维条码识读器采集证件上的二维条码信息；解读二维条码信息得到签名信息；利用RSA算法生成的对应公钥对该签名信息进行解密，得到证件综合信息；综合信息由两部分组成，一是由人脸信息、证件关键信息以及颁证端信息组成的压缩信息，二是该压缩信息的摘要，对压缩信息使用MD5算法提取摘要后，与综合信息里的压缩信息进行比对，以验证二维条码是否被修改；利用基于LZW的改进算法对压缩信息进行解压，得到持证人的人脸信息，证件关键信息，以及颁证端信息；把人脸信息与现场采集的持证人的人脸信息进行比对，以验证持证人是否为本人；把证件关键信息与证件本身进行比对，以验证证件本身是否被涂改。
所述的系统，通过摄像头采集人脸信息时，本系统将Kalman预估引入到人脸的跟踪上，极大的增强了跟踪算法的准确率。
1.首次把人脸识别技术、二维条码技术及数字签名技术应用在证件防伪中；
2.将人脸识别作为证件防伪的载体；
3.提出了融合Kalman滤波的自动人脸跟踪算法和基于感兴趣区域的图像特征提取算法。
附图说明
图1为系统结构示意图；
图2为证件制作流程；
图3为证件验证流程。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
如图1所示，本嵌入式证件防伪系统包括颁证端、制证端和验证端。
首先是颁证端的授权。颁证端向权威可信第三方(CA)申请设立加密密钥(私钥)和解密密钥(公钥)以及相应的信息加密方式(EF)和信息解密方式(DF)，并将加密密钥授权制证端秘密使用，并将解密密钥授权验证端用于验证。本系统采用RSA算法实现数字签名过程。
如图2所示，颁证端获得制证权后便可以制作证件。颁证端采集持证人的人脸信息，然后利用基于LZW的改进压缩算法对持证人的人脸信息，证件关键信息，以及颁证端信息进行压缩，并得到压缩信息；然后利用信息摘要算法MD5对压缩信息提取摘要，并将它与压缩信息本身合并得到证件综合信息；利用RSA算法生成的私钥对该综合信息实现签名，得到签名信息；最后把该签名信息利用二维条码技术生成二维条码，并把该条码打印或制成不干胶粘贴在证件上。
至此，即完成了证件的制作过程。
另外，为了防止内部人员利用私钥伪造证件，本系统对证书的使用进行了限制，支持三种安全级别的证件防伪，以满足各类场合、各种需求的证件防伪：
1.高安全需求级别。对证书的使用次数进行限制，用于制作限定数量的证件，证书使用次数为零后不能进行证件的制作，从源头上杜绝假证制作的可能。主要用于高安全需求的证件制作，如高安全级别门禁系统，高等级的证书；
2.中安全需求级别。对证书的使用时间进行限制，证书到期后需向CA申请续期，本级别能在一定程度上降低因证书泄露、遗失造成的损失。主要用于中安全需求的证件制作，如各类门票，一般证件制作；
3.低安全需求级别。对证书不做限制，使用最为方便。主要用于低安全需求的证件制作。
如图3所示，进行验证时，验证端工作人员利用摄像头采集持证人的人脸信息，通过摄像头采集人脸信息时，本系统将Kalman预估引入到人脸的跟踪上，极大的增强了跟踪算法的准确率。算法的核心首先是要选择好的分类器，只有训练较好的人脸跟踪器才能保证能够实现后续跟踪的正确性，分类器主要通过AdaBoost算法来实现，系统采用了正脸和侧脸的人脸分类器，能够实现在人脸侧转和光线影响下依然能够实现正确检测出人脸区域。采用此算法可以有效提高人脸识别的正确率。利用二维条码识读器采集证件上的二维条码信息。解读二维条码信息得到签名信息；利用RSA算法生成的对应公钥对该签名信息进行解密，得到证件综合信息；综合信息由两部分组成，一是由人脸信息，证件关键信息，以及颁证端信息组成的压缩信息，二是该压缩信息的摘要，对压缩信息使用MD5算法提取摘要后，与综合信息里的压缩信息进行比对，以验证二维条码是否被修改；利用基于LZW的改进算法对压缩信息进行解压，得到持证人的人脸信息，证件关键信息，以及颁证端信息；把人脸信息与现场采集的持证人的人脸信息进行比对，在进行人脸识别的时候，提出了一种基于感兴趣区域的图像特征提取算法，提取尽可能少的感兴趣区域，包括前额、眼睛、鼻子、嘴巴、下巴等特征，而这些特征的特点是顺序从上到下出现，并且不随人脸的亮度、表情、姿态等状态变化而变化。采用此算法可以有效减少人脸识别的运算量，同时减少人脸图像特征的存储量。通过此算法以验证持证人是否为本人；把证件关键信息与证件本身进行比对，以验证证件本身是否被涂改。
至此，即完成了证件的验证过程。
本系统可以有效防止各类假证的出现。不法分子即使掌握了制证技术，也无法伪造证件，假设：
1.A是合法证件，不法分子使用A的二维条码制作假证B。由于A的二维条码里嵌入了持证者的人脸信息，证件关键信息，以及颁证端信息，假证B持有人及假证B证件本身不具备此类信息，验证无法通过；
2.不法分子虚构一个颁证端，使用虚构的证书进行制证。由于可信第三方没有该颁证端对应的解密密钥，验证无法通过；
3.合法持证人C通过涂改合法证件D进行伪造。由于D上的二维条码嵌入了证件关键信息以及颁证端信息，涂改的证件不具备此类信息，验证无法通过；
4.内部人员E利用职务之便，使用合法可信第三方授权的证书制造假证。由于本系统提供了三种安全需求级别方案，高安全需求级别对证书使用次数进行限制，完全防止了内部人员制作假证的可能。
另外，由于持证人个人信息被分散存储在二维条码中，验证时无需后台数据库的支持，即可从二维条码中读取持证人个人信息。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种嵌入式生物特征和条码技术的证件防伪系统，其特征在于，包括颁证端、制证端和验证端；颁证端向权威可信第三方申请设立加密密钥和解密密钥以及相应的信息加密方式和信息解密方式，并将加密密钥授权制证端秘密使用，并将解密密钥授权验证端用于验证；颁证端获得制证权后便可以制作证件；颁证端采集持证人的人脸信息，然后利用基于LZW的改进压缩算法对持证人的人脸信息，证件关键信息，以及颁证端信息进行压缩，并得到压缩信息；然后利用信息摘要算法MD5对压缩信息提取摘要，并将它与压缩信息本身合并得到证件综合信息；利用RSA算法生成的私钥对该综合信息实现签名，得到签名信息；最后把该签名信息利用二维条码技术生成二维条码，并把该条码打印或制成不干胶粘贴在证件上；验证端工作人员利用摄像头采集持证人的人脸信息，利用二维条码识读器采集证件上的二维条码信息；解读二维条码信息得到签名信息；利用RSA算法生成的对应公钥对该签名信息进行解密，得到证件综合信息；综合信息由两部分组成，一是由人脸信息、证件关键信息以及颁证端信息组成的压缩信息，二是该压缩信息的摘要，对压缩信息使用MD5算法提取摘要后，与综合信息里的压缩信息进行比对，以验证二维条码是否被修改；利用基于LZW的改进算法对压缩信息进行解压，得到持证人的人脸信息，证件关键信息，以及颁证端信息；把人脸信息与现场采集的持证人的人脸信息进行比对，以验证持证人是否为本人；把证件关键信息与证件本身进行比对，以验证证件本身是否被涂改。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，通过摄像头采集人脸信息时，本系统将Kalman预估引入到人脸的跟踪上，极大的增强了跟踪算法的准确率。
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