专利名称：基于人体生物信息码的银行卡安全系统及其操作方法
技术领域：
本发明涉及一种银行卡系统，尤其是涉及一种基于人体生物信息码的银行卡安全系统及其操作方法。
背景技术：
截至2011年6月为止，我国银行卡总发行量约30亿张，已经成为全球使用银行卡数量最多的国家；我国ATM保有量近30万台，正步入持续发展的稳定增长期，成为银行卡的主要应用平台。但是，目前银行卡所采用的磁卡技术普遍以帐号+密码的方式进行安全认证，由于磁卡读写技术门槛非常低，银行磁卡系统(特别是无人值守的ATM系统)的安全认证仅仅是“只认密码，不认人”，无法有效阻止日益猖獗的银行卡犯罪。据不完全统计，全球每年涉及银行卡业务的犯罪高达上百亿美元，
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正是在这样的背景下，世界各国和相关组织都在积极探索、研究和开发更高安全级别的银行卡产品。2011年3月15日，中国人民银行发布《中国人民银行关于推进金融IC卡应用工作的意见》，自2011年6月开始，全国性商业银行将逐步发行金融IC卡。与磁卡相比，IC卡采用CPU芯片，具有独立运算、加解密和存储能力、卡本身不易被复制等优点，因此金融IC卡的推出将使银行卡系统升级为“既认密码也能认卡”，但是依然不能认人！随着生物特征识别技术的发展，利用生物特征进行身份识别的整合系统层出不穷。生物特征的唯一性、排他性、随身而至等特性确保了身份必须现场验证的亲为性。但将生物特征转化为数字数据并存储在读卡设备中，其庞大的数据量是普通设备所不能负荷的，而将生物特征转化的数据存储在银行远程数据存储服务器系统的生物特征库进行身份认证的方法，通常要通过网络传输用户的生物特征信息，一方面，对于网络传输线路的稳定性和安全性要求很高；另一方面，因为遥远端数据库的内容进行创建或修改，具体应用的工程设计将牵涉多方面工作，耗费巨大。
发明内容
针对以上问题，本发明目的在于提供一种将用户的生物特征信息与银行业务信息通过混合编码同时存储在银行卡中，通过现场的生物特征认证与传统数字密码相结合，把持卡人的身份与银行卡完美地结合起来，真正做到“人卡合一”和“既认密码，又能认人”的基于人体生物信息码的银行卡安全系统。本发明通过以下技术措施实现的，一种基于人体生物信息码的银行卡安全系统，包括至少一生物信息初始采集及编码装置、至少一存储特定人体生物信息码的银行卡、至少一银行卡读卡装置以及电连接银行卡读卡装置的终端生物信息采集装置。作为一种优选方式，所述银行卡读卡装置还通过网络连通一远程数据存储服务器。具体的，所述生物信息初始采集及编码装置和终端生物信息采集装置中的采集部件为摄像头、虹膜采集器、指纹采集器、声音采集器或DNA序列分析仪。
本发明还公开了一种基于人体生物信息码的银行卡安全系统的操作方法，包括以下步骤(I)、生物信息采集及编码由工作人员在制作银行卡前先利用生物信息初始采集及编码装置采集使用人的生物信息，并将该生物信息降维处理，将降维处理后的低维特征数据与银行卡信息进行加密并混合编码，得到混合码；(2)、制作带人体生物信息码的银行卡将混合码写入银行卡；(3)、人卡识别持卡人将带人体生物信息码的银行卡插入读卡装置中，读卡装置将混合码中的银行卡信息与生物信息分离，同时电连接读卡装置的终端生物信息采集装置采集持卡人的生物信息，并将该生物信息进行与步骤(I)相同的降维处理，将降维处理后的低维特征数据与从银行卡分离出的生物信息进行比较识别，判断是否本人，是则结合持卡人输入的密码进行进一步的操作，否则重复本步骤，如重复次数超过预定的次数，则读卡装置向银行安全部门进行报警。另一种的基于人体生物信息码的银行卡安全系统的操作方法，包括以下步骤·(I)、生物信息采集及编码由工作人员在制作银行卡前先利用生物信息初始采集及编码装置采集使用人的生物信息，将该生物信息送至远程数据存储服务器存储同时进行降维处理，并将降维处理后的低维特征数据与银行卡信息进行加密并混合编码，得到混合码；(2)、制作带人体生物信息码的银行卡将混合码写入银行卡；(3)、人卡识别持卡人将带人体生物信息码的银行卡插入读卡装置中，读卡装置将混合码中的银行卡信息与生物信息分离，同时电连接读卡装置的终端生物信息采集装置采集持卡人的生物信息，并将该生物信息存储在读卡装置中同时进行与步骤(I)相同的降维处理，将降维处理后的低维特征数据与从银行卡分离出的生物信息进行比较识别，判断是否本人，是则结合持卡人输入的密码进行进一步的操作，否则重复本步骤，如重复次数超过预定的次数，则读卡装置从远程数据存储服务器调出与该卡匹配的生物信息并与终端生物信息采集装置采集持卡人的生物信息比较，判断是否本人，是则结合持卡人输入的密码进行进一步的操作，否则向银行安全部门进行报警。具体的，所述生物信息为人脸图像信息、虹膜图像信息、指纹信息、声音信息或DNA序列信息。作为一种优选方式，所述降维处理的步骤如下(11)、建立生物信息数据库样本数目记为K，对数据库中的每一个样本；采用通用的方法提取其生物特征，其中生物特征维数记为N，约1000维左右，浮点数据格式，得到样本集的特征矩阵Z(K，N);将特征矩阵Z的每一列进行均值方差归一化，其中均值为O方差为S，得到归一化特征矩阵ζ (K，N);计算z(K，N)中每一个元素的绝对值，得矩阵ζζ (K，N);将ζν (K，N)中的每一个元素量化为O (2Ρ-1)的整数；(12)、对采集的生物信息进行模数转换后，采用步骤(11)的方法提取该样本的N维归一化特征，记为ν(1，N);并采用步骤(11)量化方法将ν(1，Ν)中的每一个元素量化为O (2P-1)的整数，得矢量vv (I，N)；(13)、将vv (I，N)中的N个元素从大到小排列，求得前M个最大值J(1，M)，则J中的每一个元素依然是O (2P-1)的整数；记录J中每一个元素对应原矢量vv中的维数序号，得矢量I(1，M);根据N值求qj-l <N< 2%则I(1，M)中的每一个元素可表示为O (211)的整数，即用9位二进制表示；(14)、将J中的所有元素用二进制表示并连接起来得到MXp位二进制码；将I中的所有元素用二进制表示并连接起来得到MXq位二进制码；将上述两串二进制码连接起来，得到一个长度为MX (p+q)的二进制码B ；(15)、计算L，(L-I) < (MX (p+q))/8彡L，则B用L个字节的整数矢量T (1，L)予以表示；
(16)、则记L个字节的整数矢量T(l，L)为该样本的低维特征数据。如人脸特征的低维特征数据提取方法中，N取值1024, q = Iog2N = 10, p取值6,M取值25，则L= (25 X (6+10))/8 = 50。也就是说人脸个性特征只需表达为50个字节的数据。本发明将用户的生物特征信息与银行业务信息通过混合编码同时存储在银行卡中，通过现场的生物特征认证与传统数字密码相结合，把持卡人的身份与银行卡完美地结合起来，真正做到“人卡合一”，本发明具有“既认密码，又能认人”的特点。从而全方位增强银行卡识别系统的安全性，最大限度地保障持卡人的财产与人身安全，维护金融安全与社会稳定，具有极其重要的经济价值与社会意义。
图I为本发明实施例I的系统方框图；图2为本发明实施例2的系统方框图；图3为本发明实施例3的系统方框图。
具体实施例方式下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。实施例I一种基于人脸特征信息码的银行卡安全系统，包括设置在各办卡柜台的人脸图像初始采集摄像头及编码装置la、多张银行卡2、多台柜员机3以及电连接在柜员机3上的终端人脸图像采集摄像头4a。上述基于人脸特征信息码的银行卡安全系统的操作方法，包括以下步骤(I)、人脸图像信息采集及编码办卡时由工作人员在制作银行卡前先利用带摄像头的人脸图像初始采集及编码装置Ia现场拍摄至少一张办卡人的人脸图像，该人脸图像采用模板匹配、adaboost等方法进行人脸检测，将人脸图像从原图像中分割出来，并进行图像增强、去光照、旋转、归一化等图像处理，对处理后的人脸图像，采用PCA(主元分析)、LDA (线性判决分析)等方法提取人脸特征矢量，并进行降维处理，将降维处理后的低维特征数据与银行卡信息进行加密并混合编码，得到人脸图像混合码；如果采集了办卡人的多张人脸图像，采用求和平均的方法得到多个低维特征数据的平均矢量作为其个性特征矢量，并与银行卡信息进行加密并混合编码，得到人脸图像混合码；(2)、制作带人脸特征信息码的银行卡将办卡人的人脸图像混合码写入该人的银行卡2中；
(3)、人卡识别持卡人将带人脸特征信息码的银行卡2插入柜员机3中，柜员机3将混合码中的银行卡2信息与人脸图像信息分离，同时电连接柜员机3的终端人脸图像采集摄像头4a拍摄持卡人的人脸图像，并将该人脸图像进行与步骤(I)相同的降维处理，将降维处理后的低维特征数据与从银行卡2分离出的人脸图像信息进行比较识别，计算持卡人的人脸图像信息与卡内存储的人脸图像信息之间的欧式距离值，柜员机3判断上述欧式距离值与给定阈值的关系，若小于等于阈值，则身份认证通过，否则身份认证失败；身份认证通过则结合持卡人输入的密码进行进一步的操作，否则重复本步骤，如重复次数超过3次，则柜员机3向银行安全部门进行报警。其中的降维处理的步骤如下(11)、建立人脸图像信息数据库样本数目记为K，对数据库中的每一个样本；采用通用的方法(如PCA、LDA、LPCC等)提取其生物特征，其中人脸图像特征维数记为N，约1000维左右，浮点数据格式，得到样本集的特征矩阵Z (K，N);将特征矩阵Z的每一列进行均值方差归一化，其中均值为O方差为δ，得到归一化特征矩阵Z (K，N);计算Z (K，N)中每一·个元素的绝对值,得矩阵ζζ (K，N) Jfzv(K，N)中的每一个元素量化为O (2P-1)的整数；(12)、对采集的人脸图像信息进行模数转换后，采用步骤(11)的方法提取该样本的N维归一化特征，记为v(l，N);并采用步骤(11)量化方法将v(l，N)中的每一个元素量化为O (2P-1)的整数，得矢量vv (I，N)；(13)、将vv (I，N)中的N个元素从大到小排列，求得前M个最大值J(1，M)，则J中的每一个元素依然是O (2P-1)的整数；记录J中每一个元素对应原矢量vv中的维数序号，得矢量I(1，M);根据N值求qj-l <N< 2%则I(1，M)中的每一个元素可表示为O (211)的整数，即用q位二进制表示；(14)、将J中的所有元素用二进制表示并连接起来得到MXp位二进制码；将I中的所有元素用二进制表示并连接起来得到MXq位二进制码；将上述两串二进制码连接起来，得到一个长度为MX (p+q)的二进制码B ；(15)、计算L，(L-I) < (MX (p+q))/8彡L，则B用L个字节的整数矢量T (1，L)予以表示；(16)、则记L个字节的整数矢量T(l，L)为该样本的低维特征数据。人脸图像特征的低维特征数据提取方法中，N取值1024, q = Iog2N = 10, p取值6，M取值25，则L= (25 X (6+10))/8 = 50。也就是说人脸个性特征只需表达为50个字节的数据。实施例2—种基于人体指纹信息码的银行卡安全系统，包括设置在各办卡柜台的指纹采集及编码装置lb、多张银行卡2、多台柜员机3以及电连接在柜员机3上的终端指纹采集器4b，柜员机3还通过网络连通一银行远程数据存储服务器5。基于人体指纹信息码的银行卡安全系统的操作方法，包括以下步骤(I)、指纹信息采集及编码由工作人员在制作银行卡前先利用指纹采集及编码装置Ib采集使用人的指纹图像，计算指纹图像的方向图、曲率，并计算指纹图像的有效区域，对处理后的指纹图像进行增强，对增强后的指纹图像二值化处理，对二值化的指纹图像进行细化，并作细化后的处理，提取指纹图像的特征送至银行远程数据存储服务器存储；并对指纹图像特征进行如实施例I的降维处理，得到开户人的指纹低维特征数据，将指纹低维特征数据与银行卡信息进行加密并混合编码，得到指纹混合码；(2)、制作带人体指纹信息码的银行卡将指纹混合码写入银行卡2 ；(3)、人卡识别持卡人将带指纹信息码的银行卡2插入柜员机3，柜员机3将混合码中的银行卡信息与指纹信息分离，同时电连接柜员机3的终端指纹采集器4b采集持卡人的指纹图像，并将该指纹图像存储在柜员机3中，同时进行与步骤(I)相同的降维处理，将降维处理后的低维特征数据与从银行卡2分离出的指纹信息进行比较识别，判断是否本人，是则结合持卡人输入的密码进行进一步的操作，否则重复本步骤，如重复次数超过3次，则柜员机3从银行远程数据存储服务器5调出与该卡匹配的指纹信息并与终端指纹采集器4b采集持卡人的指纹信息比较，判断是否本人，是则结合持卡人输入的密码进行进一步的操作，否则向银行安全部门进行报警。实施例3·一种基于语音信息码的银行卡安全系统，包括设置在各办卡柜台的初始麦克风及编码装置lc、多张银行卡、多台柜员机以及电连接在柜员机上的终端麦克风。上述基于语音信息码的银行卡安全系统的操作方法，包括以下步骤(I)、语音信息采集及编码办卡时由工作人员在制作银行卡前先利用初始麦克风及编码装置lc，现场录制至少一段办卡人自定义的特定语音，将该段语音抛除其中的各个静音段，以32毫秒帧宽，以帧宽的一半为帧移，对每一帧提取16维的线性预测倒谱参数(LPCC)，并计算其子回归分析参数，得到每一帧的语音特征，所有帧的特征组成语音低维特征数据，将上述规整后的语音低维特征数据与银行业务信息组合在一起，采用顺序重排的方式进行混合编码，得到语音混合码；(2)、制作带语音信息码的银行卡将办卡人的语音混合码写入该人的银行卡2中；(3)、人卡识别持卡人将带语音信息码的银行卡2插入柜员机3中，柜员机3将混合码中的银行卡信息与语音信息分离，同时电连接柜员机3的终端麦克风4c录制持卡人自定义的语音，并将该语音进行与步骤(I)相同的处理得到语音低维特征数据，语音低维特征数据与从银行卡2分离出的语音信息进行比较识别，计算持卡人的语音信息与卡内存储的语音信息之间的欧式距离值，柜员机3判断上述欧式距离值与给定阈值的关系，若小于等于阈值，则身份认证通过，否则身份认证失败；身份认证通过则结合持卡人输入的密码进
行进一步的操作，否则重复本步骤，如重复次数超过3次，则柜员机向银行安全部门进行报
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目O特别说明的是，当持卡人将上述各种信息码的银行卡在柜台办理银行业务时，设置在柜台的相匹配的生物信息初始采集及编码装置在此时同时具有终端生物信息采集装置的功效。以上是对本发明基于人体生物信息码的银行卡安全系统及其操作方法进行了阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于人体生物信息码的银行卡安全系统，其特征在于包括至少一生物信息初始采集及编码装置、至少一存储特定人体生物信息码的银行卡、至少一银行卡读卡装置以及电连接银行卡读卡装置的终端生物信息采集装置。
2.根据权利要求I所述的基于人体生物信息码的银行卡安全系统，其特征在于所述银行卡读卡装置还通过网络连通一远程数据存储服务器。
3.根据权利要求I或2所述的基于人体生物信息码的银行卡安全系统，其特征在于所述生物信息初始采集及编码装置和终端生物信息采集装置中的采集部件为摄像头、虹膜采 集器、指纹采集器、声音采集器或DNA序列分析仪。
4.如权利要求I所述的基于人体生物信息码的银行卡安全系统的操作方法，其特征在于包括以下步骤 (1)、生物信息采集及编码由工作人员在制作银行卡前先利用生物信息初始采集及编码装置采集使用人的生物信息，并将该生物信息降维处理，将降维处理后的低维特征数据与银行卡信息进行加密并混合编码，得到混合码； (2)、制作带人体生物信息码的银行卡将混合码写入银行卡； (3)、人卡识别持卡人将带人体生物信息码的银行卡插入读卡装置中，读卡装置将混合码中的银行卡信息与生物信息分离，同时电连接读卡装置的终端生物信息采集装置采集持卡人的生物信息，并将该生物信息进行与步骤(I)相同的降维处理，将降维处理后的低维特征数据与从银行卡分离出的生物信息进行比较识别，判断是否本人，是则结合持卡人输入的密码进行进一步的操作，否则重复本步骤，如重复次数超过预定的次数，则读卡装置向银行安全部门进行报警。
5.如权利要求2所述的基于人体生物信息码的银行卡安全系统的操作方法，其特征在于包括以下步骤 (1)、生物信息采集及编码由工作人员在制作银行卡前先利用生物信息初始采集及编码装置采集使用人的生物信息，将该生物信息送至远程数据存储服务器存储同时进行降维处理，并将降维处理后的低维特征数据与银行卡信息进行加密并混合编码，得到混合码； (2)、制作带人体生物信息码的银行卡将混合码写入银行卡； (3)、人卡识别持卡人将带人体生物信息码的银行卡插入读卡装置中，读卡装置将混合码中的银行卡信息与生物信息分离，同时电连接读卡装置的终端生物信息采集装置采集持卡人的生物信息，并将该生物信息存储在读卡装置中同时进行与步骤(I)相同的降维处理，将降维处理后的低维特征数据与从银行卡分离出的生物信息进行比较识别，判断是否本人，是则结合持卡人输入的密码进行进一步的操作，否则重复本步骤，如重复次数超过预定的次数，则读卡装置从远程数据存储服务器调出与该卡匹配的生物信息并与终端生物信息采集装置采集持卡人的生物信息比较，判断是否本人，是则结合持卡人输入的密码进行进一步的操作，否则向银行安全部门进行报警。
6.根据权利要求4或5所述的操作方法，其特征在于所述生物信息为人脸图像信息、虹膜图像信息、指纹信息、声音信息或DNA序列信息。
7.根据权利要求4或5所述的操作方法，其特征在于所述降维处理的步骤如下 (11)、建立生物信息数据库样本数目记为K，对数据库中的每一个样本；采用通用的方法提取其生物特征，其中生物特征维数记为N，约1000维左右，浮点数据格式，得到样本集的特征矩阵Z (K，N);将特征矩阵Z的每一列进行均值方差归一化，其中均值为O方差为δ，得到归一化特征矩阵ζ (K，N);计算ζ (K，N)中每一个元素的绝对值，得矩阵ζζ (K，N);将ζν (K, N)中的每一个元素量化为O (2Ρ-1)的整数； (12)、对采集的生物信息进行模数转换后，采用步骤(11)的方法提取该样本的N维归一化特征，记为ν(1，Ν);并采用步骤(11)量化方法将v(l，N)中的每一个元素量化为O (2P-1)的整数，得矢量vv (I，N)； (13)、将vv(I，N)中的N个元素从大到小排列，求得前M个最大值J(1，M)，则J中的每一个元素依然是O (2P-1)的整数；记录J中每一个元素对应原矢量vv中的维数序号，得矢量I(1，M) ;根据N值求q，2<1-l<N彡2<1，则I(l，M)中的每一个元素可表示为O (2q_l)的整数，即用q位二进制表示； (14)、将J中的所有元素用二进制表示并连接起来得到MXp位二进制码；将I中的所有元素用二进制表示并连接起来得到MXq位二进制码；将上述两串二进制码连接起来，得到一个长度为MX (p+q)的二进制码B ； (15)、计算匕(L-I)< (MX (p+q))/8彡L，则B用L个字节的整数矢量T(1，L)予以表·示； (16)、则记L个字节的整数矢量T(1，L)为该样本的低维特征数据。
全文摘要
本发明涉及银行卡系统，公开了一种基于人体生物信息码的银行卡安全系统，包括至少一生物信息初始采集及编码装置、至少一存储特定人体生物信息码的银行卡、至少一银行卡读卡装置以及电连接银行卡读卡装置的终端生物信息采集装置。本发明还公开了其操作方法，包括以下步骤(1)、生物信息采集及编码；(2)、制作带人体生物信息码的银行卡；(3)、人卡识别。本发明具有“既认密码，又能认人”的优点。从而全方位增强银行卡识别系统的安全性，最大限度地保障持卡人的财产与人身安全，维护金融安全与社会稳定。
文档编号G07F7/12GK102915594SQ20111022251
公开日2013年2月6日 申请日期2011年8月4日 优先权日2011年8月4日
发明者李卫军, 王守觉, 俞世伟 申请人:深圳市凯智汇科技有限公司