CN103729586A - 一种基于脑电波信号的密码验证方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于脑电波信号的密码验证方法及系统，涉及安全认证技术领域。首先由用户根据需要选定初始脑密码，提取初始脑密码的特征信息形成验证脑密码，并将验证脑密码发送到需要进行安全验证的终端设备，完成终端设备应用的注册；在进行所述的终端设备应用的安全验证时，用户将验证脑密码发送到终端设备，终端设备将用户发送的验证脑密码与用户注册时发送的验证脑密码进行比对，查看两者是否匹配，若是则验证通过，若否则验证失败。该方法及系统使用“脑密码”作为身份识别验证技术，尤其个人的脑电波信号很难被伪造或复制，有效提高了安全验证的安全性。

Description

一种基于脑电波信号的密码验证方法及系统

技术领域

本发明涉及安全认证技术领域，具体涉及的基于脑机接口领域的一种基于脑电波信息的密码验证方法及系统。

背景技术

脑机接口（brain-computer interface，BCI），有时也称作“大脑端口”direct neural interface或者“脑机融合感知”brain-machine interface，它是在人或动物脑（或者脑细胞的培养物）与外部设备间建立的直接连接通路。在单向脑机接口的情况下，计算机或者接受脑传来的命令，或者发送信号到脑（例如视频重建），但不能同时发送和接收信号。而双向脑机接口允许脑和外部设备间的双向信息交换。在该定义中，“脑”一词意指有机生命形式的脑或神经系统，而并非仅仅是“mind”。“机”意指任何处理或计算的设备，其形式可以从简单电路到硅芯片。

对脑机接口的研究已持续了超过40年了。20世纪90年代中期以来，从实验中获得的此类知识显著增长。在多年来动物实验的实践基础上，应用于人体的早期植入设备被设计及制造出来，用于恢复损伤的听觉、视觉和肢体运动能力。研究的主线是大脑不同寻常的皮层可塑性，它与脑机接口相适应，可以象自然肢体那样控制植入的假肢。在当前所取得的技术与知识的进展之下，脑机接口研究的先驱者们可令人信服地尝试制造出增强人体功能的脑机接口，而不仅仅止于恢复人体的功能。

随着互联网和移动互联网的普及，各式各样的密码也就成了人们面临的大问题，也许从你打开电脑或使用手机的那一刻起，就意味着你需要输入各种各样的密码，如邮箱密码，QQ密码，支付密码，WIFI密码等。采用通用密码的话，必然存在着潜在的安全隐患，而采用各自独立的密码则又对用户的记忆力提出了过高的要求，容易造成密码遗忘。如果能够使用个人的脑电波信号作为生物识别技术，则将成为密码验证及身份识别领域未来的一大主流发展方向，本发明正是针对该问题而提出的一种基于脑电波信息的密码验证方法及系统。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于脑电波信号的密码验证方法及系统，提高终端设备密码安全验证的安全性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于脑电波信号的密码验证方法，包括以下步骤：

（1）用户根据需要选定初始脑密码，提取初始脑密码的特征信息形成验证脑密码，并将验证脑密码发送到需要进行安全验证的终端设备，完成终端设备应用的注册；所述的初始脑密码是指用户的一个固定思想；

（2）进行所述的终端设备应用的安全验证时，用户将验证脑密码发送到终端设备，终端设备将用户发送的验证脑密码与用户注册时发送的验证脑密码进行比对，查看两者是否匹配，若是则验证通过，若否则验证失败。

进一步，如上所述的一种基于脑电波信号的安全验证方法，其步骤（1）中，所述的初始脑密码的特征信息包括视觉诱发电位信号特征和自发脑电波特征。

进一步，如上所述的一种基于脑电波信号的安全验证方法，步骤（1）中，通过脑电波采集设备提取初始脑密码的特征信息，并将特征信息进行预处理后形成验证脑密码，将验证脑密码发送到需要进行安全验证的终端设备。

进一步，如上所述的一种基于脑电波信号的安全验证方法，步骤（2）中，终端设备将用户发送的验证脑密码与用户注册时发送的验证脑密码进行比对，查看两者是否匹配的具体方式包括：

计算用户发送的验证脑密码与用户注册时发送的验证脑密码的相关性，查看所述的相关性是否大于设定阈值，若是则两者匹配，若否则两者不匹配。

再进一步，如上所述的一种基于脑电波信号的安全验证方法，步骤（2）中，终端设备将用户发送的验证脑密码与用户注册时发送的验证脑密码进行比对是指将用户发送的验证脑密码对应的特征信息与用户注册时发送的验证脑密码对应的特征信息进行比对。

更进一步，如上所述的一种基于脑电波信号的安全验证方法，所述的终端设备包括计算机和移动智能终端。

一种基于脑电波信号的密码验证系统，包括：

密码设置模块，用于由用户根据需要选定初始脑密码，提取初始脑密码的特征信息形成验证脑密码，并将验证脑密码发送到需要进行安全验证的终端设备，完成终端设备应用的注册；所述的初始脑密码是指用户的一个固定思想；

密码验证模块，用于在进行所述的终端设备应用的安全验证时，用户将验证脑密码发送到终端设备，终端设备将用户发送的验证脑密码与用户注册时发送的验证脑密码进行比对，查看两者是否匹配，若是则验证通过，若否则验证失败。

进一步，如上所述的一种基于脑电波信号的密码验证系统，密码设置模块中所述的初始脑密码的特征信息包括视觉诱发电位信号特征和自发脑电波特征。

再进一步，如上所述的一种基于脑电波信号的密码验证系统，所述的密码设置模块中通过脑电波采集设备提取初始脑密码的特征信息，并将特征信息进行预处理后形成验证脑密码，将验证脑密码发送到需要进行安全验证的终端设备。

更进一步，如上所述的一种基于脑电波信号的密码验证系统，所述的密码验证模块包括：

相关性计算单元，用于计算用户发送的验证脑密码与用户注册时发送的验证脑密码的相关性；

匹配单元，查看所述的相关性是否大于设定阈值，若是则判定用户发送的验证脑密码与用户注册时发送的验证脑密码匹配，若否则不匹配。

本发明的有益效果在于：本发明所述的方法及系统，通过对脑电波信号进行特征提取，形成能对应个人身份的独一无二的“脑密码”，通过该“脑密码”进行终端设备的安全验证，实现对用户身份的确认。本发明使用脑电波信号作为身份识别验证技术，很难被伪造或复制，有效提高了验证的安全性。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中一种基于脑电波信号的密码验证系统的结构框图；

图2为本发明具体实施方式中一种基于脑电波信号的密码验证方法的流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

图1示出了本发明具体实施方式中一种基于脑电波信号的密码验证系统的结构框图，该系统主要包括密码设置模块11和密码验证模块12，其中：

密码设置模块11用于由用户根据需要选定初始脑密码，提取初始脑密码的特征信息形成验证脑密码，并将验证脑密码发送到需要进行安全验证的终端设备，完成终端设备应用的注册；其中，所述的初始脑密码是指用户的一个固定思想；所述的初始脑密码的特征信息包括视觉诱发电位信号特征和自发脑电波特征。初始脑密码的特征信息通过脑电波采集设备进行提取，优选的选用便携式的脑电波采集设备进行提取。

密码验证模块12用于在进行所述的终端设备应用的安全验证时，用户将验证脑密码发送到终端设备，终端设备将用户发送的验证脑密码与用户注册时发送的验证脑密码进行比对，查看两者是否匹配，若是则验证通过，若否则验证失败。该模块包括了用于计算用户发送的验证脑密码与用户注册时发送的验证脑密码的相关性的相关性计算单元，以及查看所述的相关性是否大于设定阈值，若是则判定用户发送的验证脑密码与用户注册时发送的验证脑密码匹配，若否则不匹配的匹配单元。

密码验证模块12通过比对用户验证时提交验证脑密码对应的特征信息与用户注册时存储在终端设备中的验证脑密码对应的特征信息是否匹配来验证用户身份。

其中，本实施方式中的终端设备包括需要进行密码安全验证的计算机、移动智能终端或其它需要验证身份的设备。

图2示出了本具体实施方式中基于图1中所示系统的一种基于脑电波信号的密码验证方法的流程图，该方法主要包括以下两个步骤：

步骤S21：注册应用时，用于选定初始脑密码，并提取初始脑密码的特征信息形成验证脑密码，将验证脑密码发送到终端设备完成注册；

对于需要进行安全验证的终端设备，包括计算机、移动智能终端或其它需要进行安全验证的终端设备，在进行终端设备或终端设备上某一应用的注册时，由用户根据需要选定初始脑密码，提取初始脑密码的特征信息，将特征信息进行预处理（包括降噪处理等）后形成验证脑密码，并将该验证脑密码作为注册用脑密码发送到需要进行安全验证的终端设备，完成终端设备应用的注册；其中，所述的初始脑密码是指用户的一个固定思想。

所述的初始脑密码的特征信息包括视觉诱发电位信号特征（VEP信号特征）和自发脑电波特征。其中，VEP是大脑皮层对视觉刺激发生反应的一簇电信号，是中枢神经接受外界信息后的生物电活动变化，时域特征是其主要特征形式。自发脑电波特征通常持续几十秒到几分钟，这个过程中，它的波形变化较为剧烈，但信号的统计特性和功率谱特征却比较稳定且较有区分性。通过脑电波采集设备可以进行上述初始脑密码的特征信息的提取，具体的提取方式是通过现有方式实现的，在采集到初始脑密码即得到根据初始脑密码产生的原始脑电波后，先经过降噪处理，然后经过一系列已知算法（如Yule-Walker算法和/或Burg算法和/或Welch估算法）来进行脑电波信号的模式识别和特征提取，得到最终需要的验证脑密码。

本发明的基础为用户的“脑密码”，即用户的一个固定的“思想”，例如想象一个场景、一首歌或是一个动作等，当用户在想象这个“脑密码”的时候，他的大脑就会产生一个独一无二的脑电波信号。通过采用脑电波采集设备提取初始脑密码的特征信息后，将特征信息作为验证脑密码，由脑电波采集设备发送到终端设备完成注册。

步骤S22：验证时，用户将验证需要的验证脑密码提交到终端设备，终端通过将用户提交的验证脑密码与用户注册时发送的验证的脑密码进行比对确定验证是否通过。

用户完整终端设备应用的注册后，在再次使用或者登录需要进行密码验证时，用户将验证脑密码发送到终端设备，终端设备将用户发送的验证脑密码与用户注册时发送的验证脑密码即上述的注册用脑密码进行比对，查看两者是否匹配，若是则验证通过，若否则验证失败。

本实施方式中终端设备将用户发送的验证脑密码与用户注册时发送的验证脑密码进行比对，查看两者是否匹配的具体方式为：

计算用户发送的验证脑密码与用户注册时发送的验证脑密码的相关性，查看所述的相关性是否大于设定阈值，若是则两者匹配，若否则两者不匹配。

由于用户的验证脑密码是通过脑电波采集设备采集用户初始脑密码（一个固定思想）的特征信息形成的，用户也是通过脑电波采集设备将验证脑密码提交到终端设备的，因此，该步骤在进行密码验证时，脑电波也是首先提取用户打算提交给终端设备的初始脑密码的特征信息后形成验证脑密码再发送该终端设备，之后由终端设备将该验证脑密码与用户注册时接收到的验证脑密码进行匹配，即将两者对应的特征信息进行比对，验证用户身份，如果两个密码匹配则户通过安全验证，获得相关权限，如果不匹配则验证失败。

该步骤中，终端设备在进行两个密码的匹配时，通过将两个密码对应的波形进行波形的相关性比对，计算出两者的相关性，如果两者得到相关性大于设定阈值，则认定验证通过。其中，两个密码对应的特征信息的相关性计算的方式可以采用现有的相关性计算方法，设定用户也可以根据需要进行设定。

本发明所述的方法及系统，通过采集用户大脑的独一无二的脑电波信号，并对该脑电波信号进行特征提取，从而想成对应个人身份的独一无二的验证脑密码。通过该方法及系统进行用户身份验证，有效避免了现有密码设置方式所存在的安全隐患，提高了验证的安全性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于脑电波信号的密码验证方法，包括以下步骤：

（1）用户根据需要选定初始脑密码，提取初始脑密码的特征信息形成验证脑密码，并将验证脑密码发送到需要进行安全验证的终端设备，完成终端设备应用的注册；所述的初始脑密码是指用户的一个固定思想；

（2）进行所述的终端设备应用的安全验证时，用户将验证脑密码发送到终端设备，终端设备将用户发送的验证脑密码与用户注册时发送的验证脑密码进行比对，查看两者是否匹配，若是则验证通过，若否则验证失败。

2.如权利要求1所述的一种基于脑电波信号的安全验证方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的初始脑密码的特征信息包括视觉诱发电位信号特征和自发脑电波特征。

3.如权利要求1或2所述的一种基于脑电波信号的安全验证方法，其特征在于，步骤（1）中，通过脑电波采集设备提取初始脑密码的特征信息并将特征信息进行预处理后形成验证脑密码，将验证脑密码发送到需要进行安全验证的终端设备。

4.如权利要求3所述的一种基于脑电波信号的密码验证方法，其特征在于，步骤（2）中，终端设备将用户发送的验证脑密码与用户注册时发送的验证脑密码进行比对，查看两者是否匹配的具体方式包括：

计算用户发送的验证脑密码与用户注册时发送的验证脑密码的相关性，查看所述的相关性是否大于设定阈值，若是则两者匹配，若否则两者不匹配。

5.如权利要求4所述的一种基于脑电波信号的密码验证方法，其特征在于，步骤（2）中，终端设备将用户发送的验证脑密码与用户注册时发送的验证脑密码进行比对是指将用户发送的验证脑密码对应的特征信息与用户注册时发送的验证脑密码对应的特征信息进行比对。

6.如权利要求1所述的一种基于脑电波信号的密码验证方法，其特征在于，所述的终端设备包括计算机和移动智能终端。

7.一种基于脑电波信号的密码验证系统，包括：

密码设置模块，用于由用户根据需要选定初始脑密码，提取初始脑密码的特征信息形成验证脑密码，并将验证脑密码发送到需要进行安全验证的终端设备，完成终端设备应用的注册；所述的初始脑密码是指用户的一个固定思想；

密码验证模块，用于在进行所述的终端设备应用的安全验证时，用户将验证脑密码发送到终端设备，终端设备将用户发送的验证脑密码与用户注册时发送的验证脑密码进行比对，查看两者是否匹配，若是则验证通过，若否则验证失败。

8.如权利要求7所述的一种基于脑电波信号的密码验证系统，其特征在于，密码设置模块中所述的初始脑密码的特征信息包括视觉诱发电位信号特征和自发脑电波特征。

9.如权利要求7或8所述的一种基于脑电波信号的密码验证系统，其特征在于，所述的密码设置模块中通过脑电波采集设备提取初始脑密码的特征信息，并将特征信息进行预处理后形成验证脑密码，将验证脑密码发送到需要进行安全验证的终端设备。

10.如权利要求9所述的一种基于脑电波信号的密码验证系统，其特征在于，所述的密码验证模块包括：

相关性计算单元，用于计算用户发送的验证脑密码与用户注册时发送的验证脑密码的相关性；

匹配单元，查看所述的相关性是否大于设定阈值，若是则判定用户发送的验证脑密码与用户注册时发送的验证脑密码匹配，若否则不匹配。

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