CN110103889A - 基于人脸识别的汽车使用授权、防盗系统及借车方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于人脸识别的汽车使用授权、防盗系统及借车方法，系统包括主控模块、与主控模块相连的指纹识别模块、人脸扫描模块和手机模块、车载防盗模块；主控模块一方面接收指纹识别模块、人脸识别模块采集的信息，用于确认车主身份，另一方面接收手机发来的加密信息并解密授权信息，将解密后的信息按指定协议进行解读，做出判断和发出控制指令给车载防盗模块。本发明利用人脸识别技术，实现汽车使用授权及防盗，借车人在发动车辆前只需向人脸识别摄像头停留数秒并做出要求的表情，车主通过手机远程授权即可。未经授权的人，因系统中既没有指纹信息，也没有有效人脸信息授权，即使拿到该车辆钥匙也无法启动车辆，达到钥匙丢失后防盗的目的。

Description

基于人脸识别的汽车使用授权、防盗系统及借车方法
技术领域
本发明涉及授权及防盗技术领域，尤其涉及一种基于人脸识别的汽车使用授权、防盗系统及借车方法。
背景技术
随着社会的快速发展，汽车进入家庭已由梦想变为现实，人们日常出行习惯的改变使得汽车成为最主要交通工具之一。然而，随着私家车增长速度的不断提高，非车主授权驾驶车辆引发的事故和纠纷，以及车辆被盗现象的屡屡发生，已经演变为日益严重的社会问题。
目前，所谓的车主授权驾驶车辆仍然停留在原始的口头阶段，无法通过远程有效的控制车辆的非授权驾驶。关于车辆防盗方面虽然已经开发了很多相关技术，这些技术在车辆防盗方面也起到一定的作用，但对于钥匙丢失造成的车辆失窃问题依旧缺乏成本适中、行之有效的手段。
人脸识别，是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。人脸与人体的其它生物特征(指纹、虹膜等)一样与生俱来，它的唯一性和不易被复制的良好特性为身份鉴别提供了必要的前提，与其它类型的生物识别比较人脸识别具有如下特点：非强制性；非接触性；并发性。人脸识别产品已广泛应用于医疗、司法、军队、公安、电力、政府、航天、边检、工厂、教育、金融及众多企事业单位等领域。随着技术的进一步成熟和社会认同度的提高，人脸识别技术将应用在更多的领域。
指纹识别是指通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别的技术，可用于身份鉴定。指纹纹路经常出现中断、分叉或转折，这些断点、分叉点和转折点被称为“特征点”。特征点提供了指纹唯一性的确认信息，正因为这些不同，才可以进行识别。指纹识别技术拥有识别速度快、采集方便和价格低廉等优点。
发明内容
针对上述问题，有必要提供一种基于人脸识别的汽车使用授权、防盗系统及借车方法。本发明基于人脸识别的汽车使用授权、防盗系统及借车方法采用指纹识别技术与人脸识别相结合，用于对汽车实施更好的保护，防止盗车者盗走汽车，防止借车人借给别人。本发明引入人脸识别技术，并通过将加密算法，如MD5等加密算法移植到智能手机平台，对传输的信息进行加密保护。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种基于人脸识别的汽车使用授权、防盗系统，所述系统包括主控模块、与主控模块相连的指纹识别模块、人脸识别模块、手机模块、车载防盗模块，其中：
所述指纹识别模块用于扫描指纹，通过指纹识别确认车主身份，取得启动汽车的授权；
所述手机模块用于将车主的授权信息进行加密，并将加密后生成的信息传送到车载主控模块中。
所述人脸识别模块用于扫描人脸，通过人脸特征对比确认车主身份，取得启动汽车的授权。
所述车载防盗模块用于根据主控模块发送的判断信息，生成车辆控制指令。
所述手机模块中的加密通过MD5加密算法进行加密。
所述车主的授权信息包括用车人身份、时间戳、有效时间、表情动作代码及操作码字段中的一种或多种的组合。
本发明还提出了一种基于人脸识别的汽车使用授权、防盗借车方法，所述方法包括：
步骤2.1：将车主及车主许可的可以直接驾驶该车辆人的人脸和其对应的指纹录入；
步骤2.2：扫描用户的人脸，若人脸为车主及车主许可的可以直接驾驶该车辆人的人脸，生成有效授权启动指令，若否执行步骤2.3；
步骤2.3：扫描用户的指纹，若指纹为车主及车主许可的可以直接驾驶该车辆人的指纹，生成有效授权启动指令，若否执行步骤2.4；
步骤2.4：未录入人脸和其对应的指纹的人向车主借车时，人脸识别摄像系统会暂时记录未录入者的人脸特征信息，并将此人脸图像由车载主控系统发送到车主手机车载app软件中，车主用手机查看人脸图像，若授权，则将授权信息加密并发送到车载主控模块中，若不授权，则不做响应；
步骤2.5：扫描用户的人脸，车内音响报出车主设置用户做出的人脸表情，判断其人脸是否为车主许可的可以直接驾驶该车辆人的人脸和车主的授权有效时间是否有效及授权操作是否有效还有人脸表情动作是否正确，若是，则生成有效授权启动指令，若否，不做响应。
所述加密通过MD5加密算法进行加密。
所述车主的授权信息包括用车人身份、时间戳、有效时间、表情动作代码及操作码字段中的一种或多种的组合。
本发明具有如下有益效果：
利用人脸识别技术，实现汽车使用授权及防盗，借车人在发动车辆前只需向人脸识别摄像头停留数秒，车主通过手机远程授权即可。未经过授权的人，因系统中既没有其指纹信息，也没有有效人脸信息授权，即使拿到该车辆的钥匙也无法启动车辆，达到钥匙丢失后的防盗目的；若有人窃取了车主的手机，因其不知道手机车载系统专用APP软件的登录口令，就无法进行授权操作。
附图说明
图1为本发明一具体实施方式中基于人脸识别的汽车使用授权、防盗系统的模块示意图；
图2为本发明一具体实施方式中车主授权信息数据帧格式示意图；
图3为本发明一具体实施方式中的手机模块和主控模块之间的交互图；
图4为本发明一具体实施方式中车主手机车载系统专用软件授权界面示意图；
图5为本发明一具体实施方式中主控模块的模块示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
参图1所示，本发明的一具体实施方式中，基于人脸识别的汽车使用授权、防盗系统包括主控模块、与主控模块相连的指纹识别模块、人脸识别模块、车载防盗模块和手机模块。
指纹识别模块：用于扫描指纹，通过指纹识别确认车主身份，取得启动汽车的授权。通过指纹这种生物识别技术，车主或其他可以直接使用汽车的用户可以通过指纹识别达到身份确认的目的，以便取得启动汽车的授权。
手机模块：用于接收车载自动诊断系统发送的人脸验证信息，并发送授权等信息。在本实施方式中，通过MD5加密算法进行加密，在其他实施方式中也可以采用其他加密算法进行加密。
人脸识别模块：用于识别人脸，通过人脸识别确认车主身份，取得启动汽车的授权。通过指纹这种生物识别技术，车主或其他可以直接使用汽车的用户可以通过人脸识别达到身份确认的目的，以便取得启动汽车的授权。
主控模块：用于解密授权信息，将解密后的信息按指定协议进行解读，做出判断和操作；用于根据人脸识别模块扫描的人脸，确认车主身份；所述主控模块还用于根据指纹识别模块扫描的指纹，确认车主身份。主控模块采用车载ECU实现。
手机将车主的授权信息发送到主控模块，主控模块将这些信息进行MD5解密后，按照系统规定的协议对各个字段进行解析，生成判别信息，并将其传给车载防盗模块，该车载防盗控制器为目前车辆通用技术，一般车辆都自带该防盗控制模块，例如电子锁。
主要作用如下：
主控模块得到的是经过加密后的信息，主控模块将对该信息进行解密，将解密后的信息按指定协议进行解读，做出判断，同时记录用车人身份信息。只有当授权信息被确认有效后，主控模块才将授权启动指令信息传入车载防盗模块，由车载防盗模块结合车辆钥匙等其他条件确定是否启动车辆。
车载防盗模块：用于根据主控模块发送的判断信息，生成车辆控制指令。
本发明中车主的授权信息包括用车人身份、时间戳、有效时间、表情动作代码及操作码字段中的一种或多种的组合。参图2所示为本实施方式中二维码授权信息定义，数据帧格式举例如下：
(1)用车人身份信息8bit，由车主给出，系统会记录到数据库中；
(2)时间戳32bit，表示授权信息的生成时间，车载系统在得到授权信息后，通过将该字段的值与当前时间做对比判断授权信息是否还在有效期内；
(3)有效时间6bit，前5位取值只能为1-31，最后1位若为0，则单位为1个小时，若为1，则单位为1天；
(4)表情动作代码3bit，可设置8种表情动作；
(5)操作码字段4bit，4个比特位一共有16种编码，通过给每种编码不同的含义，表示不同的操作，如允许发动汽车，停止发动等。
本发明的MD5哈希算法处理过程：
(1)对消息填充，使得其比特长在摸512下为448，其中，留出的64比特备第(2)步使用。授权信息的消息长度为53bit，填充395位即可。填充方式是固定的：第1位为1，其后各位皆为0。
(2)附加信息的长度，用步骤(1)留出的64比特以小端方式来表示消息被填充前的长度53bit。如果消息长大于264，则以264为模数取模。小端方式是指按数据的最低有效字节(byte)优先的顺序存储数据。
(3)对MD缓冲区初始化，使用128比特长的缓冲区以存储中间结果和最终哈希值，缓冲区可表示为4个32比特长的寄存器(A,B,C,D)，每个寄存器都以小端方式存储数据，其初值取为(以存储方式)A＝01234567，B＝89ABCDEF，C＝FEDCBA98，D＝76543210，实际上为67452301，EFCDAB89，98BADCFE，10325476。
(4)对这512比特长度的授权信息进行压缩函数HMD5处理，其中又有4轮处理过程，HMD5的4轮处理的逻辑函数分别为F、G、H、I。每轮的输入为当前处理的信息分组Yq和缓冲区的当前值A、B、C、D。每轮处理过程还需加上常数表T中四分之一个元素，分别为T[1..16]，T[17..32]，，T[33..48]，T[49..64]。表T有64个元素，第i个元素T[i]为232×abs(sin(i))的整数部分，其中sin为正弦函数，i以弧度为单位。由于abs(sin(i)大于0小于1，所以T[i]可由32比特的字表示。第4轮的输出再与第1轮的输人CVq相加，相加时将CVq看作4个32比特的字，每个字与第4轮输出的对应的字按模232相加，相加的结果即为压缩函数HMD5的输出。
步骤(3)到步骤(5)的处理过程可总结如下：
CV0＝IV；
CVq+1＝CVq+RFI[Yq,RFH[Yq,RFG[Yq,RFF[Yq,CVq]]]]；
MD＝CVL；
其中IV是步骤(3)所取的缓冲区ABCD的初值，Yq是消息的第q个512比特长的分组，L是消息经过步骤(1)和步骤(2)处理后的分组数，这里L值即为1，CVq为处理消息的第q个分组时输人的链接变量(即前一个压缩函数的输出)，RFx为使用基本逻辑函数x的轮函数，+为对应字的模232加法，MD为最终的哈希值。
本实施方法中基于人脸识别的汽车使用授权、防盗借车方法包括：
步骤1.1：将车主及车主许可的可以直接驾驶该车辆人的人脸和其对应的指纹录入；
步骤1.2：扫描用户的人脸，若人脸为车主及车主许可的可以直接驾驶该车辆人的人脸，生成有效授权启动指令，若否，执行步骤1.3；
步骤1.3：扫描用户的指纹，若指纹为车主及车主许可的可以直接驾驶该车辆人的指纹，生成有效授权启动指令，若否，执行步骤1.4；
步骤1.4：未录入人脸和其对应的指纹的人向车主借车时，人脸识别摄像系统会暂时记录未录入者的人脸特征信息，并将此人脸图像由车载主控模块发送到车主手机车载app软件中，车主用手机查看人脸图像，若授权，则将授权信息加密并发送到车载主控模块中，若不授权，则不做响应；
步骤1.5：扫描用户的人脸，车内音响报出车主设置用户做出的人脸表情，判断其人脸是否为车主许可的可以直接驾驶该车辆人的人脸和车主的授权有效时间是否有效及授权操作是否有效还有人脸表情动作是否正确，若是，则生成有效授权启动指令，若否，不做响应。
进一步地，步骤1.4还包括：对授权信息的加密是通过MD5加密算法进行加密的。
该方法具体为：
在本系统安装的初始阶段，要进行信息的录入，将车主及车主许可的可以直接驾驶该车辆人的指纹和人脸录入本系统，为本系统指纹识别模块和人脸识别模块所用，录入人脸的人可以凭借人脸，获得使用该车辆的授权；录入指纹的人可以凭借指纹，获得使用该车辆的授权；
如图1所示，车主及车主许可的可以直接驾驶该车辆的人通过人脸识别和指纹扫描的验证可以获得驾驶授权；借车人在等待车载系统收到授权信息后，将人脸正对着人脸识别摄像头，人脸扫描器将对借车人的人脸面部进行扫描，并将扫描到的人脸特征信息送入主控模块，主控模块做出判断信息并送入车载防盗模块，后者负责生成控制信号；
如图2所示，要加密的授权信息依次为用车人身份信息、时间戳、授权有效时间、表情动作代码和操作码字段。
如图3所示，未录入人脸和其对应的指纹的人向车主借车时，人脸识别摄像系统会暂时记录未录入者的人脸特征信息，并将此人脸图像由车载系统发送到车主手机车载系统软件中，车主用手机查看人脸图像，若授权，则将授权信息加密并发送到车载主控系统中，若不授权，则不做响应。授权信息包括用车人身份、时间戳、有效时间、表情动作代码及操作码字段中的一种或多种的组合；
如图4所示，车主手机中安装有配合车载系统专用的授权软件，手机模块将车主的授权信息首先进行MD5加密，再发送到车载系统中；
如图5所示，主控模块接收到授权信息后，首先对得到的信息进行MD5解密，经解密后的信息再按使用授权数据帧格式进行解读，再将各个字段的值进行解析，判断车主的授权操作是否有效，若有效则生成此生成有效授权启动指令，并将其发送到车载防盗模块；反之，不做响应。
若有人窃取了车主的手机，因其不知道手机车载系统专用软件的登录口令，就无法进行授权操作。
由以上实施方式可以看出，与现有技术相比，本发明利用人脸识别技术，实现汽车使用授权及防盗借车，借车人在发动车辆前只需向人脸识别摄像头停留数秒并做出要求的表情，车主通过手机远程授权即可。未经过授权的人，因系统中既没有其指纹信息，也没有有效人脸信息授权，即使拿到该车辆的钥匙也无法启动车辆，达到钥匙丢失后的防盗目的；若有人窃取了车主的手机，因其不知道手机车载系统专用软件的登录口令，就无法进行授权操作。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于人脸识别的汽车使用授权、防盗系统，其特征在于，包括：主控模块、与主控模块相连的指纹识别模块、人脸识别模块、手机模块、车载防盗模块，其中：
所述指纹识别模块用于扫描指纹，通过指纹识别确认车主身份，取得启动汽车的授权；
所述人脸识别模块用于扫描人脸，通过人脸特征对比确认车主身份，取得启动汽车的授权；
所述手机模块用于将车主的授权信息进行加密，并将加密后生成的信息传送到车载主控模块中；
所述车载防盗模块用于根据主控模块发送的判断信息，生成车辆启动控制指令；
所述主控模块一方面接收指纹识别模块、人脸识别模块采集的信息，用于确认车主身份，另一方面用于接收手机发来的加密信息并解密授权信息，将解密后的信息按指定协议进行解读，做出判断和发出控制指令给车载防盗模块。
2.根据权利要求1所述的基于人脸识别的汽车使用授权、防盗系统，其特征在于，所述手机模块中的加密通过MD5加密算法进行加密。
3.根据权利要求2所述的基于人脸识别的汽车使用授权、防盗系统，其特征在于，所述MD5哈希算法如下：
(1)对消息填充，使得其比特长在摸512下为448，其中，留出的64比特备第(2)步使用。授权信息的消息长度为53bit，填充395位即可。填充方式是固定的：第1位为1，其后各位皆为0；
(2)附加信息的长度，用步骤(1)留出的64比特以小端方式来表示消息被填充前的长度53bit。如果消息长大于264，则以264为模数取模。小端方式是指按数据的最低有效字节(byte)优先的顺序存储数据；
(3)对MD缓冲区初始化，使用128比特长的缓冲区以存储中间结果和最终哈希值，缓冲区可表示为4个32比特长的寄存器(A，B，C，D)，每个寄存器都以小端方式存储数据，其初值取为(以存储方式)A＝01234567，B＝89ABCDEF，C＝FEDCBA98，D＝76543210，实际上为67452301，EFCDAB89，98BADCFE，10325476；
(4)对这512比特长度的授权信息进行压缩函数HMD5处理，其中又有4轮处理过程，HMD5的4轮处理的逻辑函数分别为F、G、H、I。每轮的输入为当前处理的信息分组Yq和缓冲区的当前值A、B、C、D；每轮处理过程还需加上常数表T中四分之一个元素，分别为T[1..16]，T[17..32],，T[33..48]，T[49..64]。表T有64个元素，第i个元素T[i]为232×abs(sin(i))的整数部分，其中sin为正弦函数，i以弧度为单位。由于abs(sin(i)大于0小于1，所以T[i]可由32比特的字表示。第4轮的输出再与第1轮的输人CVq相加，相加时将CVq看作4个32比特的字，每个字与第4轮输出的对应的字按模232相加，相加的结果即为压缩函数HMD5的输出。
4.根据权利要求1所述的基于人脸识别的汽车使用授权、防盗系统，其特征在于，所述授权信息包括：用车人身份、时间戳、有效时间、表情动作代码及操作码字段中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求4所述的基于人脸识别的汽车使用授权、防盗系统，其特征在于，所述授权信息采用二维码方式，并定义数据帧格式为：
(1)用车人身份信息8bit，由车主给出，系统会记录到数据库中；
(2)时间戳32bit，表示授权信息的生成时间，车载系统在得到授权信息后，通过将该字段的值与当前时间做对比判断授权信息是否还在有效期内；
(3)有效时间6bit，前5位取值只能为1-31，最后1位若为0，则单位为1个小时，若为1，则单位为1天；
(4)表情动作代码3bit，可设置8种表情动作；
(5)操作码字段4bit，4个比特位一共有16种编码，通过给每种编码不同的含义，表示不同的操作，如允许发动汽车，停止发动等。
6.根据权利要求1所述的基于人脸识别的汽车使用授权、防盗系统，其特征在于，所述手机模块设有对应的APP软件，所述APP软件能够远程登录到所述系统，并设有登录口令。
7.基于人脸识别的汽车使用授权、防盗借车方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1.1：将车主及车主许可的可以直接驾驶该车辆人的人脸和其对应的指纹录入；
步骤1.2：扫描用户的人脸，若人脸为车主及车主许可的可以直接驾驶该车辆人的人脸，生成有效授权启动指令，若否，执行步骤1.3；
步骤1.3：扫描用户的指纹，若指纹为车主及车主许可的可以直接驾驶该车辆人的指纹，生成有效授权启动指令，若否，执行步骤1.4；
步骤1.4：未录入人脸和其对应的指纹的人向车主借车时，人脸识别摄像系统会暂时记录未录入者的人脸特征信息，并将此人脸图像由车载主控模块发送到车主手机车载app软件中，车主用手机查看人脸图像，若授权，则将授权信息加密并发送到车载主控模块中，若不授权，则不做响应；
步骤1.5：扫描用户的人脸，车内音响报出车主设置用户做出的人脸表情，判断其人脸是否为车主许可的可以直接驾驶该车辆人的人脸和车主的授权有效时间是否有效及授权操作是否有效还有人脸表情动作是否正确，若是，则生成有效授权启动指令，若否，不做响应。
8.根据权利要求7所述的基于人脸识别的汽车使用授权、防盗借车方法，其特征在于，所述授权信息的加密是通过MD5哈希加密算法进行加密的，具体：
所述MD5哈希算法如下：
(1)对消息填充，使得其比特长在摸512下为448，其中，留出的64比特备第(2)步使用。授权信息的消息长度为53bit，填充395位即可。填充方式是固定的：第1位为1，其后各位皆为0；
(2)附加信息的长度，用步骤(1)留出的64比特以小端方式来表示消息被填充前的长度53bit。如果消息长大于264，则以264为模数取模。小端方式是指按数据的最低有效字节(byte)优先的顺序存储数据；
(3)对MD缓冲区初始化，使用128比特长的缓冲区以存储中间结果和最终哈希值，缓冲区可表示为4个32比特长的寄存器(A，B，C，D)，每个寄存器都以小端方式存储数据，其初值取为(以存储方式)A＝01234567，B＝89ABCDEF，C＝FEDCBA98，D＝76543210，实际上为67452301，EFCDAB89，98BADCFE，10325476；
(4)对这512比特长度的授权信息进行压缩函数HMD5处理，其中又有4轮处理过程，HMD5的4轮处理的逻辑函数分别为F、G、H、I。每轮的输入为当前处理的信息分组Yq和缓冲区的当前值A、B、C、D；每轮处理过程还需加上常数表T中四分之一个元素，分别为T[1..16]，T[17..32],，T[33..48]，T[49..64]。表T有64个元素，第i个元素T[i]为232×abs(sin(i))的整数部分，其中sin为正弦函数，i以弧度为单位。由于abs(sin(i)大于0小于1，所以T[i]可由32比特的字表示。第4轮的输出再与第1轮的输人CVq相加，相加时将CVq看作4个32比特的字，每个字与第4轮输出的对应的字按模232相加，相加的结果即为压缩函数HMD5的输出。
9.根据权利要求7所述的基于人脸识别的汽车使用授权、防盗借车方法，其特征在于，所述授权信息依次为用车人身份信息、时间戳、授权有效时间、表情动作代码和操作码字段。
10.根据权利要求7所述的基于人脸识别的汽车使用授权、防盗借车方法，其特征在于，所述手机app软件设有登录口令。
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