CN108573136A

CN108573136A - 新型高度集成化的身份识别及安全验证控制设备

Info

Publication number: CN108573136A
Application number: CN201710143121.5A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-03-10
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2018-09-25

Abstract

我们发明的这种高度集成化的身份识别及安全验证控制设备，将身份证识别，银行卡识别，指纹识别，人脸识别，虹膜识别，声纹识别，手势识别，密码验证等安全验证手段实现有效的集成，在保证数据安全的同时，实现了模块体积最小化，节约空间和采购成本；实现了设备接口的简化，降低制造和维护成本；绿色节能运行，更环保亲民；集成高清触摸屏，解决了个人隐私信息的展现难题，还增加了一个全新的人机交互渠道。该安全设备即可作为安全认证模块，也可作为具备安全认证管理功能的终端机，只需要添加少量外设，就可通过本设备开发出高安全性的行业应用，有效提高产品开发效率，必将在各类需要可靠身份识别和安全认证的领域中发挥巨大的市场替代效应。

Description

新型高度集成化的身份识别及安全验证控制设备

技术领域

本发明属于需要进行个人身份识别及合法性验证的安全控制技术领域，涉及一种高度集成化的电子设备，具体涉及一种将指纹识别、人脸识别、虹膜识别、声音识别、身份证识别、社保卡识别、银行卡识别，二维码识别以及动态密码等目前市场上主流的身份识别及安全验证控制功能集成一体的小型化盒装电子设备。

背景技术

随着信用社会的建立和互联网经济的日益普及，个人信用和隐私也成为目前市场上各种业务和交易的入口，人们随处都面临着刷卡，验证，输密码这些反反复复进行的工作，而且随时被各种摄像头捕捉和监控，此外为了加强个人安全验证，各种新型的安全验证手段也是层出不穷，例如指纹识别，人脸识别，虹膜识别，声纹识别，手势识别，二维码识别等，这一切都是为了保证社会上的每个个体或者团体在社会和经济活动中的安全性和可识别性，从而保证了信用社会存在的基础。

但如此之多的安全验证设备却给安全设备的使用厂商和终端客户带来了相当的困扰。大部分的身份采集和安全验证模块都是独立设计和生产的，每一种模块都是自己的外观尺寸和硬软件规格，这会带来以下问题：

1.各种模块的形状都是模块厂商定义的，这样设备集成商就要绞尽脑汁的将一大堆设备布放在设备的有限内部空间中，这会导致两种情况：要么设备体积很大，设备布放困难；要么设备模块位置不合理，客户使用不便。如果设备厂商要求模块厂商按照自己的要求修改模块外形，则又会导致成本的大幅提升

2.一旦市场上出现新类型的安全认证模块，或者要在老的设备上升级加装安全认证模块，也会面临空间布局，布线，面板改造等一系列问题，极大的降低了设备厂商的业务效率

3.各种模块都有自己的硬件接口定义和供电电源要求，这样模块一多，设备中就要使用专门的电源板和各类接口控制板，同时会导致大量连接导线的产生，这不仅导致了设备制造成本的上升，还大大增加了设备后期的维护成本。

4.不同的模块都需要自己的一套硬软件控制模式和外观件，这些成本都将由设备厂商和终端用户来承担，实际上很多成本是重叠计算的或者说是完全浪费的。

5.不同模块的功耗都是独立设计的，叠加起来的功耗就很可观，一旦模块布局不合理就会导致设备内部局部散热不良，长期运行会提高设备的故障率；如果通过增加大功率风扇来提高设备内部散热能力，也会导致成本增加，整体功耗增加以及运转噪音扰民等问题

另外一些新型的安全认证技术需要通过人机交互的方式使客户能够明确无误的确认个人身份数据，例如身份证识别后客户需要看到识别出的个人敏感信息（姓名，住址，身份证号，照片等等）；人脸识别和虹膜识别需要客户看到自己的实时图像，从而修正面部（眼部）位置来保证生物数据能够正确采样。但这些敏感信息是不适合显示在常规的立式屏幕中的，需要通过更为隐私的平卧式第二屏展现给客户。

发明内容

本发明的目的就是提供一个新型的高度集成化的小型盒装身份识别及安全验证控制电子设备，实现模块体积最小化，解决了硬件布局问题；实现了供电接口和数据接口的极简，降低了设备的制造成本和设备维护成本；实现硬软件的优化布局，节省了物料，节约了采购成本；实现了绿色节能运行，使设备更加环保亲民；通过集成高清触摸屏，解决了个人隐私信息的展现难题，而且还增加了一个全新的人机交互渠道。

这个安全设备不仅仅可以作为通用的安全认证模块，还可以作为具备强大安全认证管理功能的终端主机，必将能够在除手机之外的各类需要可靠的身份识别和安全认证的领域中发挥巨大的市场替代效应。

本发明安全设备所采用的技术方案是：

1.将目前主流的与个人身份认证相关的硬件模块进行集成，这些可能的硬件设备包括且不限于：密码键盘，身份证识别，社保卡识别，银行卡识别，二维码识别，指纹识别，人脸识别，虹膜识别以及声音识别等。

2.硬件采用紧密集成的方式，将尽可能多的功能集成在单一的PCB主板中，所有的功能以单一平面的方式呈现给客户，尽量压缩设备的高度控制在2CM以内，其宽度预计在12CM，基础长度为20CM，通过扩展设备的长度来增加可能的扩展功能区。

3.安全设备内嵌入LINUX/ANDROID操作系统，在该系统内开发软件实现硬件模块的集成控制和对外数据交换，还可以控制屏幕显示和触控交互，使用该触摸显示屏可实现如下功能：个人隐私信息显示，动态密码键盘，普通输入键盘，非接触类卡片识别，功能引导提示，多媒体演示以及各类触控交互操作。

4.安全设备具有高安全性，采集到的所有用户数据（包括切不限于个人生物特征数据，用户卡信息等）都采用加密的形式存储在安全芯片中，这些敏感数据不能被除安全设备本身的软件系统之外的任何系统直接访问。安全加密芯片一旦发现有非法读取的情况或者安全设备硬件本身遭到外来的破坏都会立刻删除加密芯片中存储的所有数据。对于个人密码的采集和存储则完全按照符合银行安全标准的EPP5标准，支持多层密钥机制（主密钥+多层动态密钥），同样能防止非法读取及破坏后自毁保护。

5.产品基础部分的上表面由单一的高强度高透光的钢化玻璃覆盖，为了做到美观一致和防水防尘，钢化玻璃表面不做任何明显开孔处理。屏幕显示区内覆电容式触控面板，屏幕下边缘有软胶材质的突出阻挡条，以便在放置非接卡时防止卡片滑移，在屏幕的中间下边缘外侧安放微型摄像头组件（可实现二维码识别，虹膜识别以及视频监控）和指纹采集识别模块，此外在屏幕左侧的密码键盘显示区的钢化玻璃面板层上增加防窥层，起到隐私信息的视觉物理保护功能；扩展区则由功能引导式灯板覆盖，表面材质为钢化玻璃或亚力克材质，扩展区的功能引导式灯板主要通过不同功能区背景灯的点亮和熄灭以及面板上丝印文字进行功能使用的引导说明，扩展功能区会放置需要开孔的硬件模块，例如第二摄像头，第二NFC区，喇叭等。扩展区的面板背景灯还可以通过颜色的变化显示功能模块的状态，例如白色（模块正常），黄色（模块警告），红色（模块故障）等。扩展区与安全设备的基础部分通过金属卡扣及紧固件能够牢固连接和方便的分离，扩展区的模块通过安全设备右侧的扩展物理接口接入，以拓展现有安全设备的功能范围。

6.安全设备采用运行LINUX/ANDROID系统的集成工业版，基础配置: ARM低功耗处理器，MCU控制器（可选），1GB DDR2 内存，8GB NAND 存储器，支持丰富的IO接口（4*USB，GPIO，1* RJ45，1*WLAN，4*UART，2*SPI，2*IIC，SD Card , 1*DPI，1*MIC，1*Audio）；扩展配置：安全加密芯片，非接卡芯片及PBOC芯片，指纹识别芯片等

7. 安全设备的屏幕基本尺寸9CM*16CM，根据产品定位不同，分辨率可选范围为1920*1080、1280*720（推荐）、960*540等，外接第二显示器最大支持2048*2048分辨率。为了降低产品功耗，不采用高亮度背光模组，主要通过安全设备的钢化玻璃表面进行散热。

8. 安全设备内全部采用低压模块和低功耗处理器，标准电压3.3v，扩展电压5v，在安全设备内部不使用马达和活动机械部件，不使用散热风扇，通过金属材质和钢化玻璃的外壳散热并辅助表面开孔自然对流散热，从而实现安全设备的低功耗节能运行，整体最大功耗控制在25W。如果安全设备运行在比较恶劣的自然环境中（例如阳光直射，高温或低温等），则在安全设备外部附加散热或加热装置来保证安全设备运行在合适的温度范围内，安全设备的工作温度范围定义为-30℃至+60℃。

9. 安全设备对外采用标准的RJ45（LAN）和WIFI（WLAN）接口实现数据的软交换，绝大部分需要交换的数据都通过该接口协议实现，需要对外暴露的WOSA硬件模块（例如非接读卡器）则采用USB Slave接口方式实现。

10.安全设备表面采用薄型钢化玻璃覆盖（根据产品领域不同，钢化玻璃的厚度可能在0.5MM-2.5MM不等），以提供产品操作区的高耐磨性和高可清洁型。其他五面全部采用标准的镀锌钢板或工程塑料覆盖，整体呈现标准的立方体。

11.安全设备具备基本的防水，防尘和防震功能。

12.安全设备可以外接打印机和其他硬件模块，从而构成一个完整的设备安全控制核心，可用于安放于超市等公共场合的迷你自助设备，也可以作为家庭物联网主控等。作为主控时，可以使用自带的触控屏幕进行人机交互，也可以外接显示屏，从而实现双屏交互控制。

附图说明

图1是本发明安全设备的硬件架构示意图。

图2是本发明安全设备的面板外形及模块布局示意图。

基础区面板为单一钢化玻璃覆盖，整块钢化玻璃不做明显开孔处理，补光灯、基础摄像头、光学指纹识别模块都紧密贴合的布置在钢化玻璃面板下方；MIC布置在钢化玻璃面板右侧下边缘，采用微孔设计，这样不影响面板的整体性和美观性。扩展区则由功能引导式灯板覆盖，表面材质为钢化玻璃或亚力克材质，扩展区的功能引导式灯板主要通过不同功能区背景灯的点亮和熄灭以及面板上丝印边框线和文字进行功能使用的引导说明。

图3是本发明安全设备的后部外形接口示意图。

图4是本发明安全装置的右部外形及接口示意图。

图5是本发明安全装置的软件架构示意图。

具体实施方式

安全设备做为外设时的实施方式：

1.动态加密键盘: 采用液晶显示全触控加密键盘；可输入包括0-9，a-z，A-Z，!@#$%&*以及空格等字符，包括回退，确认，取消等特殊功能键；可以通过按钮在数字键盘和字母字符键盘间切换，当切换到字符键盘时，可以通过shift键切换大小写；数字键盘和字母键盘都按照动态方式显示，保证每次显示时所有可输入字符的顺序和在屏幕上的位置都是随机的；密码输入后进入专门的加密芯片保存。此外根据应用需要可以选择不动态显示密码键盘。

2. 密码加密存储：通过明文的方式将主加密秘钥加载进加密芯片；通过密文的方式将通讯秘钥加载进加密芯片，通讯秘钥采用主秘钥加密；将密码通过通讯秘钥加密后存放在加密芯片内；从加密芯片内读取密码密文后再在网上传输；密码加密芯片一旦脱离板载环境，或者被采用外部探针等方式进行非法读取时，则立刻清除存储的数据内容。此外，根据应用需要可以选择不使用密码加密功能。

3. 生物识别信息的本地加密存储：包括人脸信息，指纹信息和虹膜信息在内的各种生物识别信息，如果需要在本地存储和识别比对的话，该信息都需要加密保存；读取到的生物识别数据通过专用的加密接口保存在加密芯片中，不可存储于任何本地非安全存储装置中；需要读取时也通过专门的加密接口进行读取; 加密芯片一旦脱离板载环境，或者被采用外部探针等方式进行非法读取时，则立刻清除存储的数据内容。

4. 身份证的读取和传输：当需要读取身份证信息时，在液晶屏幕上主动将NFC可识别区显示出来，并用文字或动画的形式提示客户将身份证放在屏幕特定处；正确读取到客户数据后，按照身份证信息的实际情况将虚拟的身份证件显示在主屏幕左侧；不在安全设备内部永久存储任何与身份证相关的数据，保护客户的隐私的安全可靠；需要传输用户身份证数据时，必须采用加密的方式进行传输。此外，根据应用需要可以选择不显示用户身份证信息。5. 非接触式银行卡的读取和传输: 当需要读取银行卡信息时，在液晶屏幕上主动将NFC可识别区显示出来，并用文字或动画的形式提示客户将银行卡放在屏幕特定处；正确读取到客户数据后，按照银行卡信息的实际情况将虚拟的银行卡显示在主屏幕左侧；不在安全设备内部永久存储任何与银行卡相关的数据，保护客户的隐私的安全可靠；需要通过网络银行卡数据时，采用加密的方式传输；非接卡的相关操作满足最新的PBOC3.0标准；安全设备要对外暴露符合PBOC3.0和WOSA规范的数据接口。此外，根据应用需要可以选择不显示用户银行卡信息。

6. 指纹识别: 激活指纹识别功能后，在屏幕右侧用文字和动画的形式进行功能引导；光学指纹识别区的可见光组件开启，形成明确的指纹按压识别区；用户按压在指纹识别区，光学指纹仪检测后进行图像采集；根据图像采集情况在屏幕左侧进行用户反馈，例如如果发现用户手指按压方式不合适或者图像采集质量不高时提示客户等等；指纹识别数据如果要在安全设备内部永久存储则必须保存在加密芯片中，以保护客户的隐私的安全可靠；需要传输客户指纹数据时，必须采用加密的方式进行传输。

7. 人脸识别：当需要识别人脸信息时，在液晶屏幕上用文字或动画的形式提示客户正对屏幕下方的摄像头；在主屏幕左侧实时显示摄像头捕捉的人脸图像，并用方框的形式将人脸区域包裹。如果无法正确识别人脸部位，则提示客户修正身体位置和脸部位置；一旦人脸信息被正确捕捉并识别，则拍下人脸的定格照片，并提示客户确认照片信息，如果客户不满意可以放弃并重新捕捉；人脸数据如果要在安全设备内部永久存储则必须保存在加密芯片中，以保护客户的隐私的安全可靠；需要传输客户人脸数据时，必须采用加密的方式进行传输。

8. 虹膜识别：当需要识别眼部虹膜信息时，在液晶屏幕上用文字或动画的形式提示客户正对屏幕下方的摄像头；在主屏幕左侧实时显示摄像头捕捉的眼部图像，并用方框的形式将眼部区域包裹。如果无法正确识别眼部部位，则提示客户修正脸部位置；一旦虹膜信息被正确捕捉并识别，并提示客户识别完成；虹膜信息如果要在安全设备内部永久存储则必须保存在加密芯片中，以保护客户的隐私的安全可靠；需要传输客户虹膜数据时，必须采用加密的方式进行传输。

9. 语音识别：客户通过按压特定功能键或者说出特定语音词汇触发安全设备的语音识别和交互功能；客户一旦触发语音识别功能，则通过MIC实时捕捉用户语音，并将识别出来文字信息显示在屏幕右侧；通过本机或者智能云平台分析文字语义，分析后如果发现符合进一步执行的条件则进入下一步具体操作；通过文字或语音提醒客户继续说出进一步的语音指令，重复前面过程，直到一个完整的功能执行完毕或者客户取消实时语音识别功能。

10. 条形码及二维码识别：激活条码识别功能后，在屏幕上通过文字和动画提示客户将需要识别的条码放在摄像头一定距离处；在屏幕左侧实时显示摄像头捕捉的条形码图像，并显示限制框，要求客户将条码显示在限制框内；条码识别后的信息在屏幕左侧反显给客户，以便后续客户操作；条码识别数据不存储在本地，根据应用要求决定是否加密传输。此外，根据应用需要可以选择不显示识别的条码信息。

11. 多媒体演示：设备平时空闲时可以根据事先定义的多媒体内容和显示顺序，轮流播放多媒体文件，这些文件包括切不限于：图片，视频，OFFICE文档，HTML页面等；媒体内容和播放要求可以通过远程下发和配置。

12. 软件升级：通过SD卡可以实现基础软件升级，firmware升级和应用软件升级；可以通过USB可以实现firmware升级；还可以通过网络在线方式实现基础软件升级，firmware升级和应用软件升级。

13. 屏幕保护及休眠：长时间没有触控操作时可以控制息屏，降低整机功耗，也可以通过软件指令息屏；一旦发现有触控操作则唤醒屏幕，也可以通过软件指令唤醒屏幕；可以通过软件指令使安全设备的控制板处于节能运行、常规运行或高性能模式，以满足不同情况下对功耗和性能的需求。

14. 诊断与告警：安全设备自身会不断进行硬件自诊断，一旦发现可能的硬件隐患或者已经产生的故障就会在界面醒目位置进行提醒。

15. 模块扩展：物理性连接扩展区以及将扩展模块接入扩展接口；模块提供LINUX环境下的扩展模块驱动；提供Android环境下的应用库。

安全设备做为主控时除了可以实现做为外设使用时的所有功能之外，还具有以下功能：

1. 添加外设：可以添加诸如凭条打印机、流水打印机、物理键盘、大容量存储以及4G通讯模块等各类外设，构成一台完整的主控系统；可以将相关的行业应用加载在该主控系统中，就可以方便的构成有高安全特点的行业应用终端，例如行业自助服务终端，超市小型自助设备，家庭物联网控制台，家庭成员健康监控中心等。

2. 封闭式安全保护：只在盒内安全的存储各类用户身份识别数据，不向外传递任何用户身份数据，只接受从外向内的单向数据认证，从而构成一个完全封闭式的安全保护主控系统；封闭式安全系统对于着眼于小型的相对封闭环境下的应用场景非常有帮助，例如家庭物联网控制台，家庭成员健康监控中心等。

3. 快速开发：对于需要安全识别和控制功能的行业应用开发者来说，只需要添加少量甚至完全不添加外设，就可以通过安全设备提供的基础运行环境和硬软件安全接口开发出专业的高安全性的行业应用，这对于提升社会的整体安全环境和提高产品开发效率都大有助益。

Claims

1.本新型高度集成化的身份识别及安全验证控制设备，其特征在于对多种安全验证方法和模块的高度硬软件集成化，包括且不限于：密码键盘，身份证识别，交易卡识别，二维码识别，指纹识别，人脸识别，虹膜识别等；同时该设备既可以作为安全验证外设，也可以作为安全主控平台。

2.按照权利要求1所述的安全设备，其特征在于设备内嵌入LINUX/ANDROID操作系统，在该系统内开发软件实现硬件模块的集成控制和对外数据交换，通过控制屏幕显示和触控交互，在触摸显示屏范围内可实现如下功能：个人隐私信息显示，动态密码键盘，普通输入键盘，非接触类卡片识别，功能引导提示，多媒体演示以及各类触控交互操作。

3.按照权利要求1所述的安全设备，其特征在于设备具有高安全性，采集到的所有用户数据，包括切不限于个人生物特征数据，用户卡信息等都采用加密的形式存储在安全芯片中，这些敏感数据不能被除安全设备本身的软件系统之外的任何系统直接访问，并能防止非法物理性读取及破坏后自毁保护。

4.按照权利要求1所述的安全设备，其特征在于产品基础部分的上表面由单一的高强度高透光的钢化玻璃覆盖，以提供产品操作区的高耐磨性和高可清洁型，钢化玻璃表面不做任何明显开孔处理；屏幕显示区内覆电容式触控面板，屏幕下边缘有软胶材质的突出阻挡条，以便在放置非接卡时防止卡片滑移，在屏幕的中间下边缘外侧安放微型摄像头组件，可实现二维码识别，虹膜识别以及视频监控，此外在屏幕左侧的密码键盘显示区的钢化玻璃面板层上增加防窥层，起到隐私信息的视觉物理保护功能；扩展区则由功能引导式灯板覆盖，扩展区的功能引导式灯板主要通过不同功能区背景灯的点亮和熄灭以及面板上丝印文字进行功能使用的引导说明，扩展功能区会放置扩展硬件模块，例如第二摄像头，第二NFC区，喇叭等；扩展区的面板背景灯还可以通过颜色的变化显示功能模块的状态，例如白色（模块正常），黄色（模块警告），红色（模块故障）；扩展区与安全设备的基础部分通过金属卡扣及紧固件能够牢固连接和方便的分离，扩展区的模块通过安全设备右侧的扩展物理接口接入，以拓展现有安全设备的功能集。

5.按照权利要求1所述的安全设备，其特征在于设备内全部采用低压模块和低功耗处理器，在安全设备内部不使用马达和活动机械部件，不使用散热风扇，通过金属材质和钢化玻璃材质的外壳散热并辅助表面开孔自然对流散热，从而实现安全设备的低功耗节能运行，整体最大功耗控制在25W。

6.按照权利要求1所述的安全设备，其特征在于设备表面采用薄型钢化玻璃覆盖（根据产品领域不同，钢化玻璃的厚度可能在0.5MM-2.5MM不等），以提供产品操作区的高耐磨性和高可清洁型；其他五面全部采用标准的1.5MM镀锌钢板覆盖，整体呈现标准的立方体。

7.按照权利要求1所述的安全设备，其特征在于设备可以外接打印机和其他硬件模块，从而构成一个完整的设备安全控制核心，可用于安放于超市等公共场合的迷你自助设备，也可以作为家庭物联网主控等；作为主控时，可以使用自带的触控屏幕进行人机交互，也可以外接显示屏，从而实现双屏交互控制。