[发明专利]基于社交信息听觉刺激下的脑电信号的身份识别方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于社交信息听觉刺激下的脑电信号的身份识别方法及系统，本发明方法包括向用户输出要求回答用户数据库中记录的相关指定人员的姓名的消息；采集用户的回答语音，识别出文本并提取声纹；若回答语音的文本与用户数据库中该相关指定人员的真实姓名匹配、且声纹与用户数据库中该用户的声纹匹配，则播放用户的回答语音，同时采集用户听到所播放的回答语音时的脑电信号，若脑电信号的特征与用户数据库中该用户的脑电信号的特征匹配，则判定该用户身份识别成功。本发明能实现稳定可靠的身份识别、不需要训练过程，识别准确率好，识别效率高，普通用户可以经过简单的训练即可使用，对于有视觉障碍的人群有较好的适用性。

技术领域

本发明涉属于身份识别技术，具体涉及一种基于社交信息听觉刺激下的脑电信号的身份识别方法及系统。

背景技术

随着人们对于安全性的需求日益增加，基于生物特征的身份识别系统备受关注。传统“以物认人”的方式由于可靠性低、容易丢失等弊端，已经无法满足当代人们的需求，取而代之的是借助人自身具有的生物特征，例如指纹、虹膜、人脸和声音等来进行身份识别。然而，指纹、虹膜、人脸、声音等虽然已经应用到实际产品中，但也存在着一定的不足，其中最重要的一点就是这些静态识别方式容易被复制和盗用，因此，探索更为安全可靠的身份识别方法是非常有意义的，脑电信号就是其中之一。

研究表明，脑电信号在同一个体上具有稳定性，即在一段较长时间内，同一个人的脑电信号不会产生大的变化；在不同个体间有特异性，即在进行同一事件时，不同个体间也会存在显著差异。基于这一点，同时考虑到脑电信号还具有难以复制、难以伪造等优势，基于脑电信号进行身份识别的技术近来得到了广泛关注。根据所使用的脑电信号的类型不同，目前较为常见的基于脑电进行身份识别的方案可以主要分为两类——自发脑电和诱发脑电。自发脑电依赖于被试者本身的自主想象和自发性动作，主要有静息态脑电和运动想象脑电。诱发脑电通常需要外部刺激来激发，主要有事件相关电位和稳态视觉诱发脑电。

目前相关研究人员对于以上几种脑电用于身份识别都有了一些研究。例如申请号为CN200910186458.X的中国专利文献公开了一种基于小波分析和Welch算法的身份识别方法，该方案中就采用了运动想象脑电来做身份识别。基于运动想象的脑电是使被试想象进行某种肢体运动，采集被试者产生的脑电信号，以此进行身份识别。这种方法具有较大的局限性：在采集脑电的过程中，被试需要高度配合以产生各种不同肢体部位单独运动想象。然而，能够精确想象肢体不同部位的运动本身就是比较困难的，普通人往往需要经过很长时间的训练才能做到，因此基于运动想象的脑电识别并不适合作为普遍使用的身份识别方式。例如公开号为CN108415564A的中国专利文献公开了一种电子装置、设备控制方法及相关产品，该方法中采用的为不同情绪状态下的人脑特征信息，对脑电类型没有做出明确描述，当采集不同情绪状态下的脑电信息时，为了提高信噪比，行业内一般做法是采集静息态脑电。静息态的脑电一般需要较长的时间才能得到有代表性的的脑电信号模式，而且静息态的脑电数据本身不够强烈，易受被试者状态干扰。例如申请号为201810571367.7的中国专利文献公开了一种基于视觉刺激的脑电身份识别方法，该方案中就提出了一种基于频域编码的稳态视觉诱发脑电身份识别方法及系统，基于视觉诱发电位的脑电识别是使用固定的闪光或图形频率，对被试者进行视觉上的刺激，在一定时间后，采集被试者所产生的脑电信号，以此来进行身份识别的方法。这种方式需要被试视觉功能正常，对于一些视觉受损或丧失凝视控制的人来说这种设计并不实用。另外，基于视觉诱发电位的脑电识别还需要显示屏来进行视觉刺激的呈现，这使得身份识别的成本较高且身份识别系统便携性较差。例如申请号为201810269849.7的中国专利文献公开了一种基于脑电快速语音呈现范式的身份识别方法，基于听觉刺激的脑电识别是使用固定的声音素材对被试进行听觉上的刺激，采集被试者由于听到这些声音素材而产生的特殊脑电信号，以此进行身份识别的方法。该专利所提出的方法在日常使用时存在着两点不足，一是该专利选取的语音素材不容易长期稳定引发被试的相同反应：该专利的方法中所使用的语音素材库为日常中经常接触到的水果和蔬菜的语音，这类在日常中经常使用的词组的语音容易引发与现实事件高度关联的联想，例如在理想的状态下小王听到“苹果”这一听觉诱发刺激时只会产生常规的脑电反应，这个脑电反应应该是长久变化不大的，而且应该是易于与别人区分的，但是实际使用过程中，小王听到“苹果”这一此汇时，容易联想到“晚些时候我要去买点苹果”、“上次吃到的苹果中有一个坏的”、“妈妈说苹果皮上有农药，奶奶说苹果皮有营养，他们经常争吵苹果皮该不该吃”……这些联想的产生使得不同时间下同一被试对语音素材产生出不相同的脑电反应，这将降低身份识别结果的可信度，也就是说，在做基于听觉刺激的脑电识别时，最好选取不容易引起其他联想，且对于被试本人意义特殊的语音素材，例如由被试者自己声音录制的自我姓名和有特殊意义的他人姓名，根据日常生活经验，当念及自己姓名时，会产生特殊的心理反应和认知活动，因此，这种语音素材就比较适合作为脑电身份认证的听觉刺激素材。