CN116956255A - 一种基于区块链的数字身份识别方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于区块链的数字身份识别方法及系统，涉及数据安全技术领域，包括人脸信息采集模块、身份标识创建模块、建立区块链网络模块、区块链验证模块，该发明在获取用户的人脸信息时，通过对人脸图像中的光线、清晰度、遮挡等参数进行分析，减少外部因素对身份识别算法的干扰，提高识别的鲁棒性和可靠性，提升人脸识别的准确性降低因图像质量差导致的错误识别率，通过过滤低质量的人脸图像，确保区块链中存储的数据质量更高，高质量的人脸图像数据可以提供更准确和完整的信息，增强数字身份的可信度和可靠性。

Description

一种基于区块链的数字身份识别方法及系统

技术领域

本发明涉及数据安全技术领域，具体为一种基于区块链的数字身份识别方法及系统。

背景技术

基于区块链的数字身份识别方法使用了区块链技术作为底层基础，结合了密码学和身份验证技术，实现了安全、去中心化的数字身份识别，通过区块链技术，数字身份识别的去中心化特性可以消除中心化的身份识别机构，减少单点故障和潜在的数据泄露风险，提高用户数据的安全性和隐私保护。

在申请公布号为CN110991253A的中国发明申请中，公开了一种基于区块链的人脸数字身份识别方法和装置，该方法包括接收采样点发送的请求授权信息，其中，请求授权信息包括第一用户的面部图像和场景标签信息；判断面部图像集合中是否有目标面部图像；如果有目标面部图像，则将确认验证信息发送给第二用户，否则，拒绝授权，其中，第二用户为注册人脸数字身份时预留目标面部图像的用户；如果接收到第二用户发送的确认验证指令，则判断场景标签信息中的场景是否为禁用场景，否则，拒绝授权；如果不是禁用场景，则授权，否则，拒绝授权。

在以上发明申请中，直接获取了第一用户的面部图像信息，并未对面部图像的质量进行筛选和检测，低清晰度或质量的人脸数据会导致人脸识别算法的准确性下降，影响人脸识别的准确性，导致错误的匹配结果，进而影响数字身份的识别和验证过程，增加数字身份识别方法的安全风险；且在对数字身份进行识别时的算法选择较为单一，没有根据具体的需求来改变不同的共识算法。

为此，本发明提供了一种基于区块链的数字身份识别方法及系统。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于区块链的数字身份识别方法及系统，通过两轮筛选，择优使用质量更高的人脸图像数据，同时，根据项目所处的不同时期选择不同的共识算法，保证身份信息与存储在区块链上的数据一致性。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于区块链的数字身份识别方法及系统，包括以下步骤：

获取用户授权，用户必须自愿选择参与并共享自己的人脸信息，且明确授权使用其人脸信息，并理解授权后可能带来的风险和影响；

使用包括红外传感器和3D深度摄像头在内的生物特征传感器获取用户人脸信息；

通过加密协议SSL加密用户的人脸数据，确保数据在采集和传输过程中防止数据泄漏和篡改；

进一步的，通过实时监测和控制采集设备的图像质量，以确保获得清晰、完整、准确的人脸图像；获取采集到的人脸图像的清晰度QX、对比度DB、分辨率FB、光线均匀性GX、遮挡物参数ZD、图像噪声密度ZS以及人脸图像面积S；

根据遮挡物参数ZD和人脸图像面积S对人脸图像进行一轮筛选，计算公式如下：

；

式中，当上述公式输出结果为F时，表明该人脸图像中遮挡物的面积已经超过了图像总面积的8%，判定遮挡物面积过大影响图像的可用度，该人脸图像不可用，用户需重新上传更为清晰的人脸识别图像；当上述公式输出结果为USE时，表明该人脸图像中遮挡物对图像的影响度未达到阈值，该图像可用，进入下一轮迭代；

根据人脸图像的清晰度QX、对比度DB、分辨率FB、光线均匀性GX、图像噪声密度ZS生成人脸图像质量参数M，基于M对人脸图像质量进行二轮筛选，计算公式如下：

；

根据以上公式生成的人脸图像质量参数M对人像图像的质量进行阈值分析，当M低于人脸图像最低质量阈值时，判定当前人脸图像质量过低，该人脸图像不可用，用户需重新上传质量更高的人脸识别图像；

进一步的，用户注册时，生成一个唯一的数字身份标识，并将该标识与用户的个人信息绑定；

用户在注册过程中，提供相应个人信息，包括姓名、身份证号、生日及地址信息，数字身份识别系统基于用户提供的信息生成一个唯一的数字身份标识；

数字身份识别系统将生成的数字身份标识与用户的个人信息绑定，并存储在区块链网络中；

在用户注册时，生成一对密钥，一个私钥和一个公钥；公钥作为用户在区块链网络中的身份标识；私钥则是用户的私密信息，用于解密和签名交易；

进一步的，创建一个新的区块链网络，该网络为去中心化，没有单一的中心节点或者权威机构来控制整个网络；

在区块链网络中添加节点，每个节点为网络的一部分，并且存储整个区块链的副本，节点之间互相协作，验证和记录新的交易，并将这些交易添加到区块链中；

每当有新的交易，包括用户注册、身份验证等行为发生时，将交易添加到待处理的交易池中，然后，网络中的节点对交易进行验证，并将验证通过的交易添加到新的区块中，最后将新的区块添加到区块链中；

进一步的，使用共识算法来验证区块链网络中的节点和确认身份的真实性，通过节点验证用户的数字签名和身份信息，并确保其与存储在区块链上的数据一致；

根据区块链创建所处的不同时期选择相应的包括工作量证明（Proof of Work，PoW）和权益证明（Proof of Stake，PoS）在内的共识算法；

要求用户在进行身份验证时，提供数字签名和身份信息，随后将该数字签名与用户的身份信息进行匹配；

通过区块链网络中的节点验证用户提供的数字签名和身份信息，确保其有效性和真实性；使用节点检查数字签名的有效性，比对用户提供的身份信息与存储在区块链上的对应数据是否一致，以确认用户的身份；

通过共识算法保证区块链网络中的所有节点对于用户身份信息的一致存储，当用户的身份信息被验证并存储在区块链上时，将所有节点更新其本地的区块链副本，使所有节点上的数据保持一致。

本发明提供了一种基于区块链的数字身份识别方法及系统，具备以下有益效果：

1、在获取用户的人脸信息时，通过对人脸图像中的光线、清晰度、遮挡等参数进行分析，减少外部因素对身份识别算法的干扰，提高识别的鲁棒性和可靠性，提升人脸识别的准确性降低因图像质量差导致的错误识别率，通过过滤低质量的人脸图像，确保区块链中存储的数据质量更高，高质量的人脸图像数据可以提供更准确和完整的信息，增强数字身份的可信度和可靠性。

2、根据具体的项目需求、安全性要求、能源消耗以及参与者的资源和资产状况等综合考虑，基于区块链创建所处的不同时期选择适合的共识算法，实现数字身份识别的安全性、效率性和可靠性要求，达成项目的长期成功和可持续发展。

附图说明

图1为本发明中的数字身份识别系统运行流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1所示，本发明提供一种基于区块链的数字身份识别方法，包括以下步骤：

步骤一、获取用户人脸信息，具体内容如下：

步骤101： 用户授权：用户必须自愿选择参与并共享自己的人脸信息，且明确授权使用其人脸信息，并理解授权后可能带来的风险和影响；

步骤102：使用人脸识别摄像头获取用户人脸信息，该摄像头具备防止攻击和篡改的能力，并使用加密协议传输数据；同时使用包括红外传感器和3D深度摄像头在内的生物特征传感器，获取更加精确的人脸信息；

步骤103：数据传输加密：数字身份识别系统通过加密协议SSL加密用户的人脸数据，确保数据在采集和传输过程中防止数据泄漏和篡改，保护数据的机密性和完整性；

步骤104： 图像质量控制：通过实时监测和控制采集设备的图像质量，以确保获得清晰、完整、准确的人脸图像；获取采集到的人脸图像的清晰度QX、对比度DB、分辨率FB、光线均匀性GX、遮挡物参数ZD、图像噪声密度ZS以及人脸图像面积S；

根据遮挡物参数ZD和人脸图像面积S对人脸图像进行一轮筛选，计算公式如下：

；

式中，当上述公式输出结果为F时，表明该人脸图像中遮挡物的面积已经超过了图像总面积的8%，判定遮挡物面积过大影响图像的可用度，该人脸图像不可用，用户需重新上传更为清晰的人脸识别图像；当上述公式输出结果为USE时，表明该人脸图像中遮挡物对图像的影响度未达到阈值，该图像可用，进入下一轮迭代；

根据人脸图像的清晰度QX、对比度DB、分辨率FB、光线均匀性GX、图像噪声密度ZS生成人脸图像质量参数M，基于M对人脸图像质量进行二轮筛选，计算公式如下：

；

根据以上公式生成的人脸图像质量参数M对人像图像的质量进行阈值分析，当M低于人脸图像最低质量阈值时，判定当前人脸图像质量过低，该人脸图像不可用，用户需重新上传质量更高的人脸识别图像；

通过对人脸图像中的光线、清晰度、遮挡等参数进行分析，减少外部因素对身份识别算法的干扰，提高识别的鲁棒性和可靠性，提升人脸识别的准确性降低因图像质量差导致的错误识别率，通过过滤低质量的人脸图像，确保区块链中存储的数据质量更高，高质量的人脸图像数据可以提供更准确和完整的信息，增强数字身份的可信度和可靠性。

步骤二、创建身份标识：用户注册时，生成一个唯一的数字身份标识，并将该标识与用户的个人信息绑定，具体步骤如下：

步骤201：身份标识生成：用户在注册过程中，提供相应个人信息，包括姓名、身份证号、生日、地址等，数字身份识别系统会基于用户提供的信息生成一个唯一的数字身份标识，同时，系统将用户信息进行加密以保护用户的隐私；

步骤202：绑定身份：数字身份识别系统会将生成的数字身份标识与用户的个人信息绑定，并存储在区块链网络中；由于区块链的不可篡改性和透明性，这种绑定关系可以被网络中的其他参与者验证；

步骤203：生成私钥和公钥：每个用户在注册时，生成一对密钥，一个私钥和一个公钥；公钥作为用户在区块链网络中的身份标识，可以被任何人获取和验证；私钥则是用户的私密信息，用于解密和签名交易，只有用户本人知道；

步骤204：验证和使用：当用户需要使用区块链服务时，使用自己的私钥签名交易；服务提供者（或其他用户）可以用用户的公钥来验证签名，从而确认交易的真实性；

以上过程能够确保在整个区块链网络中，每个用户都有一个唯一的、安全的、可验证的数字身份，极大程度的强化区块链应用的安全性和信任度。

步骤三、建立区块链网络：创建一个去中心化的区块链网络，并确保网络中存在足够的节点来支持数据的存储和验证，具体步骤如下：

步骤301：创建一个新的区块链网络，该网络为去中心化，没有单一的中心节点或者权威机构来控制整个网络；

步骤302：在区块链网络中添加节点，每个节点为网络的一部分，并且存储整个区块链的副本，节点之间互相协作，验证和记录新的交易，并将这些交易添加到区块链中；

步骤303：数据存储和验证：每当有新的交易，包括用户注册、身份验证等行为发生时，将交易添加到待处理的交易池中，然后，网络中的节点会对交易进行验证，并将验证通过的交易添加到新的区块中，最后将新的区块添加到区块链中；

通过以上步骤，可以创建一个去中心化的区块链网络，并确保网络中存在足够的节点来支持数据的存储和验证，从而实现基于区块链的数字身份识别方法。

步骤四、区块链验证：使用共识算法来验证区块链网络中的节点和确认身份的真实性，通过节点验证用户的数字签名和身份信息，并确保其与存储在区块链上的数据一致，具体步骤如下：

步骤401：通过共识算法包括工作量证明（Proof of Work，PoW）、权益证明（Proofof Stake，PoS）对数字身份进行识别，根据区块链创建所处的不同时期对共识算法进行选择，具体如下：

在区块链创建初期，确保安全性是关键，包括抵抗恶意攻击、防止双重花费等；PoW算法因其大量计算和能源消耗，更容易抵御攻击，因此，在区块链的筹备和创建初期，选择PoW作为区块链的共识算法，获取更高的安全性和去中心化特性；

PoS算法相对于PoW算法来说，降低了能耗和计算资源的需求，能够提供更好的能效和可扩展性，更快速地确认交易和生成区块，提高整个网络的吞吐量，因此，在区块链创建完毕，运行趋于稳定的中后期过程中，切换PoS作为区块链的共识算法；

步骤402：身份确认：要求用户在进行身份验证时，提供数字签名和身份信息；数字签名用于验证用户身份和确保数据的完整性，随后将该数字签名与用户的身份信息进行匹配；

步骤403：节点验证：通过区块链网络中的节点验证用户提供的数字签名和身份信息，确保其有效性和真实性；使用节点检查数字签名的有效性，比对用户提供的身份信息与存储在区块链上的对应数据是否一致，以确认用户的身份；

步骤404：保持数据一致性：通过共识算法保证区块链网络中的所有节点对于用户身份信息的一致存储，当用户的身份信息被验证并存储在区块链上时，将所有节点更新其本地的区块链副本，使所有节点上的数据保持一致；

以上根据具体的应用场景和网络需求综合考虑选择适合的共识算法，实现了数字身份识别的安全性、效率性以及可靠性的要求，同时，保证身份信息与存储在区块链上的数据一致性，通过这种方式，数字身份识别方法能够提供安全可靠的身份验证机制，确保用户的身份信息不被篡改和冒用。

参考图1，本发明提供一种基于区块链的数字身份识别系统，包括人脸信息采集模块、身份标识创建模块、建立区块链网络模块以及区块链验证模块；其中，

人脸信息采集模块用于获取用户人脸信息；

身份标识创建模块用于创建身份标识，生成一个唯一的数字身份标识，并将该标识与用户的个人信息绑定；

建立区块链网络模块用于创建一个去中心化的区块链网络，并在区块链网络中添加节点，对数据进行存储和验证；区块链验证模块用于通过共识算法来验证区块链网络中的节点和确认身份的真实性，并基于节点验证用户的数字签名和身份信息。

上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于区块链的数字身份识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

使用包括红外传感器和3D深度摄像头在内的生物特征传感器，获取用户人脸信息；数字身份识别系统通过加密协议SSL加密用户的人脸数据；

通过身份标识创建模块创建身份标识，在用户注册时，生成唯一的数字身份标识，并将该标识与用户的个人信息绑定；

创建去中心化的区块链网络，并在区块链网络中添加节点，对数据进行存储和验证；使用共识算法来验证区块链网络中的节点和确认身份的真实性，并通过节点验证用户的数字签名和身份信息，并确保其与存储在区块链上的数据一致；具体的：

获取采集到的人脸图像的清晰度QX、对比度DB、分辨率FB、光线均匀性GX、遮挡物面积参数ZD、图像噪声密度ZS以及人脸图像面积S；

根据遮挡物参数ZD和人脸图像面积S对人脸图像进行一轮筛选，计算公式如下：

；

式中，当上述公式输出结果为F时，表明该人脸图像中遮挡物的面积已经超过了图像总面积的8%，判定遮挡物面积过大影响图像的可用度，该人脸图像不可用，需重新上传更为清晰的人脸识别图像；当上述公式输出结果为USE时，表明该人脸图像中遮挡物对图像的影响度未达到阈值，该图像可用，进入下一轮迭代；

根据人脸图像的清晰度QX、对比度DB、分辨率FB、光线均匀性GX、图像噪声密度ZS生成人脸图像质量参数M，基于M对人脸图像质量进行二轮筛选，计算公式如下：

；

根据以上公式生成的人脸图像质量参数M对人像图像的质量进行阈值分析，当M低于人脸图像最低质量阈值时，判定当前人脸图像质量过低，该人脸图像不可用，需重新上传质量更高的人脸识别图像。

2.根据权利要求1所述的基于区块链的数字身份识别方法，其特征在于：

用户在注册过程中提供相应个人信息，包括姓名、身份证号、生日以及地址信息，数字身份识别系统基于用户提供的信息生成唯一的数字身份标识并将生成的数字身份标识与用户的个人信息绑定，并存储在区块链网络中。

3.根据权利要求2所述的基于区块链的数字身份识别方法，其特征在于：

每个用户在注册时，生成一对密钥，一个私钥和一个公钥；公钥作为用户在区块链网络中的身份标识，私钥则是用户的私密信息；创建新的区块链网络，其每个节点为网络的一部分，并且存储整个区块链的副本，节点之间互相协作，验证和记录新的交易，并将这些交易添加到区块链中。

4.根据权利要求3所述的基于区块链的数字身份识别方法，其特征在于：

每当有新的交易，包括用户注册、身份验证行为发生时，将交易添加到待处理的交易池中，网络中的节点对交易进行验证，并将验证通过的交易添加到新的区块中，最后将新的区块添加到区块链中。

5.根据权利要求4所述的基于区块链的数字身份识别方法，其特征在于：

用户在进行身份验证时，提供数字签名和身份信息，将该数字签名与用户的身份信息进行匹配；通过区块链网络中的节点验证用户提供的数字签名和身份信息，比对用户提供的身份信息与存储在区块链上的对应数据是否一致，以确认用户的身份。

6.根据权利要求5所述的基于区块链的数字身份识别方法，其特征在于：

通过共识算法保证区块链网络中的所有节点对于用户身份信息的一致存储，当用户的身份信息被验证并存储在区块链上时，将所有节点更新其本地的区块链副本，使所有节点上的数据保持一致；在区块链的筹备和创建初期，选择PoW作为区块链的共识算法。

7.一种基于区块链的数字身份识别系统，应用有权利要求1-6中任意一项权利要求所述方法，其特征在于：包括人脸信息采集模块、身份标识创建模块、建立区块链网络模块和区块链验证模块；

人脸信息采集模块用于获取用户人脸信息；

身份标识创建模块用于创建身份标识，生成一个唯一的数字身份标识，并将该标识与用户的个人信息绑定；

建立区块链网络模块用于创建一个去中心化的区块链网络，并在区块链网络中添加节点，对数据进行存储和验证；

区块链验证模块用于通过共识算法来验证区块链网络中的节点和确认身份的真实性，并基于节点验证用户的数字签名和身份信息。