脑纹识别系统及方法与流程

1.本发明属于身份识别技术领域，具体涉及一种脑纹识别系统及方法。


背景技术：

2.身份识别技术具有巨大的民用和军用市场，现阶段指纹识别、人脸识别以及虹膜识别都被广泛应用于安全支付、安防、安检等领域，然而这三种识别技术不需进行活体认证，很容易被犯罪分子利用。
3.而脑电波脑纹技术是利用脑电波的特异性实现身份识别，虽然其安全性较高，但是脑电波的随机性比较强，使得脑电波脑纹识别系统识别稳定性不够。
4.因此，针对上述技术问题，有必要提供一种新的脑纹识别系统。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种安全性高和识别稳定性高的脑纹识别系统及方法，以解决现有技术中的问题。
6.为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
7.一种脑纹识别系统，包括：
8.数据库模块，用于存储与用户的身份信息关联的第一脑纹特征信息；
9.近红外光源，用于发射脉冲近红外光至用户的脑部；
10.光传感器，用于接收从用户脑部反射和散射的近红外光并生成相应的电信号；
11.信号处理模块，用于处理所述光传感器生成的电信号并得到第二脑纹特征信息；
12.识别模块，用于将所述第一脑纹特征信息与第二脑纹特征信息进行比对，并根据比对结果对用户的身份进行识别。
13.进一步地，所述脑纹识别系统还包括光源驱动模块，所述光源驱动模块与近红外光源连接并用于驱动所述近红外光源发射方波脉冲近红外光。
14.进一步地，所述近红外光源、光源驱动模块、光传感器和信号处理模块均设于柔性基板上。
15.进一步地，所述柔性基板安装于头盔上。
16.进一步地，所述脑纹识别系统还包括无线传输模块，所述无线传输模块分别连接于信号处理模块和识别模块并用于所述信号处理模块和识别模块之间的信息传输。
17.进一步地，所述脑纹识别系统还包括终端控制模块，所述终端控制模块与识别模块连接并用于根据所述识别模块的识别结果对终端实施控制。
18.一种脑纹识别方法，包括以下步骤：
19.s10：采集与用户的身份关联的第一脑纹特征信息；
20.s20：将所述第一脑纹特征信息存储在数据库模块中；
21.s30：将脉冲近红外光发射至用户的脑部；
22.s40：接收从用户脑部反射和散射的近红外光并将其转换成电信号；
23.s50：对步骤s40中得到的电信号进行处理并得到第二脑纹特征信息；
24.s60：将所述第一脑纹特征信息与第二脑纹特征信息进行比对，并根据比对结果对用户的身份进行识别。
25.进一步地，步骤s10中的采集方法包括以下步骤：
26.s11：将脉冲近红外光发射至正在进行预定的认知活动的用户的脑部；
27.s12：接收从用户脑部反射和散射的近红外光并将其转换成电信号；
28.s13：对步骤s12中得到的电信号进行处理并得到用户的脑纹特征信息；
29.s14：将用户的脑纹特征信息与用户的身份信息进行关联，得到所述第一脑纹特征信息。
30.进一步地，所述步骤s50中的电信号的处理方法包括：放大处理、去噪处理和特征提取分析。
31.本发明有益效果：
32.与现有技术相比，本发明提供的脑纹识别系统和方法，利用近红外光作为识别手段，结合近红外光通过人的脑部时的衰减程度，与人的颅骨厚度和认知活动有关的特性，使得整个识别系统具有极高的安全性和识别稳定性。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1是本技术一种实施方式中的脑纹识别系统的结构框图；
35.图2是本技术一种实施方式中的脑纹识别方法的流程图。
36.附图标记说明：1-数据库模块；2-近红外光源；3-光源驱动模块；4-光传感器；5-信号处理模块；6-无线传输模块；7-识别模块；8-终端控制模块；9-柔性基板。
具体实施方式
37.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。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等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。
38.需要说明的是，当元件被称为“安装于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
39.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
40.近红外光通过人的脑部时会衰减，而近红外光衰减与人颅骨厚度相关，不同人的颅骨厚度具有特异性，使得近红外光的衰减程度具有特异性；近红外光信号的衰减还与人
的认知活动有关，相同的人进行不同的认识活动时，近红外光的衰减程度和时变特性不同。通过人的脑部的近红外光会包含人的脉搏信号，而不同人脉搏波形具有特异性，使得通过人的脑部的近红外光具有特异性。本发明主要基于前述近红外光的特性，将近红外光用于身份识别。
41.请参照图1所示，本发明一种较佳实施方式中的脑纹识别系统，其包括：数据库模块1、近红外光源2、光源驱动模块3、光传感器4、信号处理模块5、无线传输模块6、识别模块7和终端控制模块8。
42.数据库模块1可用于存储与用户的身份信息关联的第一脑纹信息。
43.近红外光源2与光源驱动模块3连接，光源驱动模块3用于驱动近红外光源2，使得近红外光源2能够发出方波或近似于方波的脉冲近红外光；近红外光源2用于将近红外光发射至用户的脑部。在其他的实施方式中，也可以通过光源驱动模块3使近红外光源2能够发出其他波形的脉冲近红外光。
44.光传感器4用于接收从用户脑部反射和散射的近红外光，并根据接收到的近红外光生成相应的电信号。
45.信号处理模块5与光传感器4连接，其具有信号放大、信号去噪和特征提取分析的功能，信号处理模块5用于处理光传感器4生成的电信号并得到第二脑纹特征信息。
46.无线传输模块6分别连接于信号处理模块5和识别模块7，并用于信号处理模块5和识别模块7之间的信息传输。无线传输模块6可以是基于蓝牙技术、wifi技术、zigbee技术等无线传输技术的信息传输设备。
47.识别模块7与数据库模块1连接，其用于将存储于数据库模块1中的第一脑纹特征信息和经信号处理模块5处理得到的第二脑纹特征信息进行比对，并根据比对结果对用户的身份进行识别以判断被识别的用户是否为授权用户。
48.终端控制模块8与识别模块7连接，并用于根据识别模块7的识别结果对终端实施控制。例如判定被识别的用户为授权用户时，则可以获得终端的开启或使用权限。终端可以是门禁、支付装置、武器锁定装置等。
49.具体的，近红外光源2、光源驱动模块3、光传感器4和信号处理模块5均设于柔性基板9上，而柔性基板9可安装于头盔上，以方便进行识别时将近红外光源2和光传感器4贴附于用户的额头和/或头皮上，从而有利于近红外光的发射和接收。
50.请参照图2所示，本发明提供的一种脑纹识别方法，包括以下步骤：
51.s10：采集与用户的身份关联的第一脑纹特征信息；
52.s20：将所述第一脑纹特征信息存储在数据库模块1中；
53.s30：将脉冲近红外光发射至用户的脑部；
54.s40：接收从用户脑部反射和散射的近红外光并将其转换成电信号；
55.s50：对步骤s40中得到的电信号进行处理并得到第二脑纹特征信息；
56.s60：将所述第一脑纹特征信息与第二脑纹特征信息进行比对，并根据比对结果对用户的身份进行识别。
57.具体的，步骤s10中的采集方法包括以下步骤：
58.s11：将脉冲近红外光发射至正在进行预定的认知活动的用户的脑部。
59.其中，脉冲近红外光可以由与光源驱动模块3连接的近红外光源2发出，光源驱动
模块3可以驱动近红外光源2发出方波或近似于方波的脉冲近红外光；可以将近红外光源2贴附于用户的额头和/或头皮上，以使得近红外光源2发出的脉冲近红外光能够充分的发射至用户的脑部。
60.预定的认知活动可以是用户自主进行的某个认知活动，也可以是用户通过接收外界的某种视觉刺激(例如，以某个频率黑白交替闪烁的刺激图像。)或听觉刺激所产生的认知活动。
61.s12：接收从该用户脑部反射和散射的近红外光并将其转换成电信号。
62.可以通过光传感器4接收从用户脑部反射(包括漫反射)和散射的近红外光并将接收到的近红外光转换成电信号；可以将多个光电传感器均匀的贴附于用户的头皮和额头上，以全方位接收从用户脑部反射和散射的近红外光。
63.s13：对步骤s12中得到的电信号进行处理并得到用户的脑纹特征信息。
64.电信号的具体处理方法包括：放大处理(有些电信号非常微弱需要放大后才能显示出来)、去噪处理(减少干扰)和特征提取分析。
65.s14：将用户的脑纹特征信息与用户的身份信息进行关联，得到所述第一脑纹特征信息。
66.具体的，步骤s20中可存储多个用户的第一脑纹特征信息，以构建脑纹识别数据库。
67.具体的，步骤s30中的脉冲近红外光与步骤s11中的脉冲近红外光为同一波形的脉冲近红外光。
68.具体的，步骤s40与步骤s12一致。
69.具体的，步骤s50中的电信号处理方式与步骤s13中的处理方式一致。
70.具体的，步骤s60中的识别模块7遍历数据库模块1中第一脑纹特性信息，并与步骤s50中得到的第二脑纹特征信息进行比对，以得到第二脑纹特征信息与第一脑纹特征信息匹配度。当匹配度高于匹配阈值时，判定用户为授权用户，当匹配度低于匹配阈值时，则判定用户为非授权用户。匹配度除了与用户的颅骨厚度及脉搏波形有关，还与进行步骤s11和s30时用户进行的认知活动有关。若相同的用户在进行步骤s11和s30时进行的认知活动不同，则会导致第二脑纹特征信息与第一脑纹特征信息的匹配度低。
71.本发明提供的脑纹识别系统和方法，利用近红外光作为识别手段，结合近红外光通过人的脑部时的衰减程度，与人的颅骨厚度和认知活动有关的特性，使得整个识别系统具有极高的安全性和识别稳定性。
72.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
73.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例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，各实施例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。