CN120396887A - 基于多模态生物特征识别技术的车辆安全控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于多模态生物特征识别技术的车辆安全控制系统，包括接近检测模块、身份信息采集模块、特征提取模块、数据处理分析模块和安全控制模块；本发明提出了一种基于多模态生物特征识别技术的车辆安全控制系统，其核心技术方案将生物特征识别技术与车辆智能化控制相结合，显著提升了传统车辆身份验证和安全防护的技术水平，该系统通过融合指纹、虹膜和面部等多种生物特征数据，并结合先进的特征提取算法和深度学习模型，实现了高效准确的身份验证功能，同时系统引入了预见性触发机制，在驾驶员靠近车辆时自动启动安全验证流程，无需手动操作，不仅提升了用户体验的便捷性，还能够在潜在威胁发生前主动识别并采取防护措施。

Description

基于多模态生物特征识别技术的车辆安全控制系统

技术领域

本发明涉及智能交通系统与汽车电子技术技术领域，具体为基于多模态生物特征识别技术的车辆安全控制系统。

背景技术

车辆安全控制系统是现代汽车电子技术的重要组成部分，它集成了多种安全技术，旨在提高车辆的安全性、保护乘客和车辆免受损害。这些系统通常包括生物特征识别、智能监控、碰撞预警、自动紧急制动、车道保持辅助、盲点监测等功能。通过集成这些先进的技术，车辆安全控制系统能够实时监控车辆状态、驾驶员行为以及周围环境，从而在潜在危险发生前及时采取措施，确保行车安全。

现有的车辆安全控制系统存在以下缺陷：一，识别准确性问题：生物特征识别在验证身份时并非绝对精确。从生物特征的存储来看，保存的并非原始高清信息，而是部分确定性特征的测量值，如指纹被处理为标记谷线、脊线和转折的点，这使得其唯一性大打折扣。实际使用中，读取器和验证器为避免误报，会降低精确性，导致不同个体的生物特征可能出现匹配重复现象，影响身份验证的可靠性；二，适用范围受限：并非所有人都能适用生物特征识别。在运营大型生物特征识别系统时，会遇到部分人因身体特殊，生物特征属性变化快，导致录入指纹后总是匹配不上，只能采用其他验证方式，这限制了生物特征识别技术的全面应用；三，易被复制和欺骗：生物特征识别数据很容易被复制，指纹、人脸、虹膜和视网膜等信息都存在被捕获、复制和重用的风险。生物特征识别系统也很容易被骗过，通过一些简单手段，如用橡皮泥制作假指纹、利用指纹油印等，就能绕过识别系统，安全性难以保障；四，数据泄露风险：智能汽车收集大量包含生物识别信息的敏感数据，这些数据一旦泄露，会侵犯用户隐私，还可能被用于恶意攻击。在智能交通系统中，生物特征识别数据在采集、保存、使用及流转过程中也存在风险，比如酒店人脸识别设备、销售中心人脸识别设备可能会导致公民信息数据贩卖等问题；五，隐私侵权隐患：智能汽车通过车载传感器收集的用户生物识别信息，在数据开放共享过程中，可能会打破个人隐私的“私域”，造成隐私侵权。而且，在生物特征识别数据运用过程中，个人信息在收集者与使用者之间流动传播，互联网时代使得隐私侵权更加隐蔽、影响更大。

发明内容

本发明的目的在于提供基于多模态生物特征识别技术的车辆安全控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于多模态生物特征识别技术的车辆安全控制系统，包括接近检测模块，所述接近检测模块上控制连接有身份信息采集模块，身份信息采集模块上数据连接有特征提取模块，特征提取模块上数据连接有数据处理分析模块，数据处理分析模块上控制连接有安全控制模块，特征提取模块包括预处理模块、数据整合模块、指纹识别模块、虹膜特征识别模块、特征向量编码模块和数据压缩模块。

作为本发明的进一步技术方案，所述接近检测模块包括雷达传感器模块和红外传感器模块。

作为本发明的进一步技术方案，所述身份信息采集模块包括指纹采集模块和虹膜图像采集模块。

作为本发明的进一步技术方案，所述预处理模块包括图像去噪模块和图像增强模块。

作为本发明的进一步技术方案，所述数据整合模块包括数据同步模块和数据校验模块。

作为本发明的进一步技术方案，所述数据处理分析模块包括特征模板存储模块、备份与恢复模块、模板匹配模块、深度学习验证模块、多模态融合模块和辅助验证模块。

作为本发明的进一步技术方案，所述安全控制模块包括车门解锁模块、引擎点火模块、警报模块和远程通知监控模块。

作为本发明的进一步技术方案，所述安全控制模块上控制连接有模块化扩展支持模块，且模块化扩展支持模块控制连接于接近检测模块、身份信息采集模块、特征提取模块和数据处理分析模块上，模块化扩展支持模块包括硬件接口管理模块、软件管理模块、人机交互模块和配置数据存储模块。

作为本发明的进一步技术方案，所述硬件接口管理模块包括传感器接口模块和执行器接口模块。

作为本发明的进一步技术方案，所述软件管理模块包括加载模块和卸载模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出了一种基于多模态生物特征识别技术的车辆安全控制系统，其核心技术方案将生物特征识别技术与车辆智能化控制相结合，显著提升了传统车辆身份验证和安全防护的技术水平，该系统通过融合指纹、虹膜和面部等多种生物特征数据，并结合先进的特征提取算法和深度学习模型，实现了高效准确的身份验证功能，同时系统引入了预见性触发机制，在驾驶员靠近车辆时自动启动安全验证流程，无需手动操作，不仅提升了用户体验的便捷性，还能够在潜在威胁发生前主动识别并采取防护措施，此外本发明构建了多层次的安全验证体系，将生物特征识别技术与环境信息检测、实时数据分析等手段相结合，有效防止spoofing攻击和非法入侵行为的发生，进一步增强了系统的安全性，在智能化控制方面，系统通过动态监测驾驶员状态及车辆运行环境，提供实时的驾驶辅助功能，显著提升了行车安全性和舒适性，且采用了模块化设计与扩展性架构，支持高度灵活的定制化配置，并为未来智能驾驶和车联网技术的集成提供了重要基础，系统的硬件设计还兼顾了高可靠性和耐用性，在复杂环境条件下仍能保持稳定运行，总体而言本发明不仅解决了现有技术在安全性、智能化水平和适应性方面的不足，还满足了新时代对车辆身份验证和安全防护的核心需求。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明的特征提取模块的模块架构图；

图3为本发明的数据处理分析模块的模块架构图；

图4为本发明的预处理模块的模块架构图；

图5为本发明的图像增强模块的模块架构图；

图6为本发明的硬件接口管理模块的模块架构图；

图7为本发明的软件管理模块的模块架构图；

图8为本发明的系统流程图；

图9为本发明的安装应用示意图；

图10为本发明的应用流程图。

图中：1、接近检测模块；11、雷达传感器模块；12、红外传感器模块；2、身份信息采集模块；21、指纹采集模块；22、虹膜图像采集模块；3、特征提取模块；31、预处理模块；311、图像去噪模块；312、图像增强模块；32、数据整合模块；321、数据同步模块；322、数据校验模块；33、指纹识别模块；34、虹膜特征识别模块；35、特征向量编码模块；36、数据压缩模块；4、数据处理分析模块；41、特征模板存储模块；42、备份与恢复模块；43、模板匹配模块；44、深度学习验证模块；45、多模态融合模块；46、辅助验证模块；5、安全控制模块；51、车门解锁模块；52、引擎点火模块；53、警报模块；54、远程通知监控模块；6、模块化扩展支持模块；61、硬件接口管理模块；611、传感器接口模块；612、执行器接口模块；62、软件管理模块；621、加载模块；622、卸载模块；63、人机交互模块；64、配置数据存储模块。

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。

请参阅附图1-附图10，本发明提供的一种实施例：基于多模态生物特征识别技术的车辆安全控制系统，包括接近检测模块1，接近检测模块1上控制连接有身份信息采集模块2，身份信息采集模块2上数据连接有特征提取模块3，特征提取模块3上数据连接有数据处理分析模块4，数据处理分析模块4上控制连接有安全控制模块5，特征提取模块3包括预处理模块31、数据整合模块32、指纹识别模块33、虹膜特征识别模块34、特征向量编码模块35和数据压缩模块36；接近检测模块1包括雷达传感器模块11和红外传感器模块12，雷达传感器模块11通过雷达波检测驾驶员的接近，红外传感器模块12通过红外线检测驾驶员的热量辐射，检测驾驶员的接近；身份信息采集模块2包括指纹采集模块21和虹膜图像采集模块22；预处理模块31包括图像去噪模块311和图像增强模块312，图像去噪模块311用于去除图像中的噪声，提高图像质量，图像增强模块312用于增强图像对比度，使特征更加明显；数据整合模块32包括数据同步模块321和数据校验模块322，数据同步模块321用于确保各传感器数据的时间同步，数据校验模块322用于对采集到的数据进行初步校验，去除异常值；数据处理分析模块4包括特征模板存储模块41、备份与恢复模块42、模板匹配模块43、深度学习验证模块44、多模态融合模块45和辅助验证模块46，特征模板存储模块41预先存储了授权驾驶员的生物特征数据模板，并在车辆初次设置时完成录入，备份与恢复模块42用于确保数据的安全性和可恢复性，模板匹配模块43将提取的特征与模板进行匹配，深度学习验证模块44利用深度学习技术进行身份验证，多模态融合模块45用于结合多种生物特征识别结果，提高身份验证的准确性，辅助验证模块46用于在单模态识别失败时选择其他模态进行辅助验证；安全控制模块5包括车门解锁模块51、引擎点火模块52、警报模块53和远程通知监控模块54，车门解锁模块51用于控制车门解锁，引擎点火模块52用于控制引擎点火，则触发警报模块53用于在身份验证未通过时发出警报，并通过远程通知监控模块54向车主的移动设备发送通知或与监控中心联系，以确保车辆的安全性；安全控制模块5上控制连接有模块化扩展支持模块6，且模块化扩展支持模块6控制连接于接近检测模块1、身份信息采集模块2、特征提取模块3和数据处理分析模块4上，模块化扩展支持模块6包括硬件接口管理模块61、软件管理模块62、人机交互模块63和配置数据存储模块64，人机交互模块63用于人机交互并显示配置选项和当前配置状态，配置数据存储模块64用于存储用户的定制化配置；硬件接口管理模块61包括传感器接口模块611和执行器接口模块612，传感器接口模块611用于提供传感器接入的接口，执行器接口模块612用于提供执行器接入的接口；软件管理模块62包括加载模块621和卸载模块622，加载模块621用于加载系统所需的模块，卸载模块622用于卸载不再需要的模块。

工作原理：本发明提出了基于多模态生物特征识别技术的车辆安全控制系统，该系统有效地将现代生物特征识别技术融入到车辆的安全启动机制中，旨在显著提升车辆防盗性能和用户体验，系统的整体架构包含了多个关键组成部分：接近检测模块1、身份信息采集模块2、特征提取模块3、数据处理分析模块4和安全控制模块5，这些模块通过协同合作实现智能化的身份验证和车辆功能的精确控制，在物理形态上，本系统设计紧凑且集成度高，主要硬件组件可以通过模块化扩展支持模块6嵌入到车辆内部的关键位置，其中硬件接口管理模块61中的传感器接口模块611用于提供传感器接入的接口，执行器接口模块612用于提供执行器接入的接口，软件管理模块62中的加载模块621用于加载系统所需的模块，卸载模块622用于卸载不再需要的模块，人机交互模块63用于人机交互并显示配置选项和当前配置状态，配置数据存储模块64用于存储用户的定制化配置，指纹采集模块21安装于车门把手附近，以便驾驶员自然接触时即可完成指纹数据采集，虹膜图像采集模块22内置在车内后视镜或其他显眼但不影响驾驶视野的位置，确保在无需额外操作的情况下完成虹膜图像的捕捉，这种设计不仅保证了硬件组件的有效性和可靠性，同时也维护了车辆内部空间的整洁和功能性，使用本发明进行车辆安全控制时，首先当驾驶员靠近车辆时，接近检测模块1中的雷达传感器模块11通过雷达波检测驾驶员的接近，红外传感器模块12通过红外线检测驾驶员的热量辐射，检测驾驶员的接近后触发身份信息采集，指纹采集模块21和虹膜图像采集模块22自动激活用于身份信息采集的指纹扫描仪和虹膜摄像头，开始实时采集驾驶员的指纹图像或虹膜图案，采集到的生物特征数据传输至特征提取模块3，通过预处理模块31对采集到的生物特征数据进行预处理，提高后续处理的准确性，图像去噪模块311用于去除图像中的噪声，提高图像质量，图像增强模块312用于增强图像对比度，使特征更加明显，并通过数据整合模块32整合来自不同传感器的数据，确保数据采集的同步性和准确性，数据同步模块321用于确保各传感器数据的时间同步，数据校验模块322用于对采集到的数据进行初步校验，去除异常值，然后通过指纹识别模块33和虹膜特征识别模块34识别并提取指纹特征和虹膜特征，通过特征向量编码模块35将生物特征转化为可用于身份验证的数字化特征向量，并通过数据压缩模块36对特征向量进行压缩，减少存储空间，然后通过数据处理分析模块4对特征数据进行处理分析，特征模板存储模块41预先存储了授权驾驶员的生物特征数据模板，并在车辆初次设置时完成录入，备份与恢复模块42用于确保数据的安全性和可恢复性，模板匹配模块43将提取的特征与模板进行匹配，深度学习验证模块44利用深度学习技术进行身份验证，多模态融合模块45用于结合多种生物特征识别结果，提高身份验证的准确性，辅助验证模块46用于在单模态识别失败时选择其他模态进行辅助验证，一旦验证结果为成功匹配，安全控制模块5中的车门解锁模块51立即解锁车门，引擎点火模块52控制引擎点火，相反若身份验证未通过，则触发警报模块53发出警报，并通过远程通知监控模块54向车主的移动设备发送通知或与监控中心联系，以确保车辆的安全性，本发明的安全机制结合了多因素认证策略，可以提高系统的防护等级，有效防止了诸如指纹膜欺骗、虹膜照片攻击等潜在的非法入侵手段，确保驾驶员在使用过程中能够便捷地操作和理解系统功能，考虑到不同驾驶员可能具有多种生物特征数据，该系统支持多模态识别技术，这意味着即使某一项生物特征识别出现误判，其他模态的信息也能辅助确认身份，进一步提高系统整体的准确性和可靠性。

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。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.基于多模态生物特征识别技术的车辆安全控制系统，包括接近检测模块(1)，其特征在于：所述接近检测模块(1)上控制连接有身份信息采集模块(2)，身份信息采集模块(2)上数据连接有特征提取模块(3)，特征提取模块(3)上数据连接有数据处理分析模块(4)，数据处理分析模块(4)上控制连接有安全控制模块(5)，特征提取模块(3)包括预处理模块(31)、数据整合模块(32)、指纹识别模块(33)、虹膜特征识别模块(34)、特征向量编码模块(35)和数据压缩模块(36)。

2.根据权利要求1所述的基于多模态生物特征识别技术的车辆安全控制系统，其特征在于：所述接近检测模块(1)包括雷达传感器模块(11)和红外传感器模块(12)。

3.根据权利要求1所述的基于多模态生物特征识别技术的车辆安全控制系统，其特征在于：所述身份信息采集模块(2)包括指纹采集模块(21)和虹膜图像采集模块(22)。

4.根据权利要求1所述的基于多模态生物特征识别技术的车辆安全控制系统，其特征在于：所述预处理模块(31)包括图像去噪模块(311)和图像增强模块(312)。

5.根据权利要求1所述的基于多模态生物特征识别技术的车辆安全控制系统，其特征在于：所述数据整合模块(32)包括数据同步模块(321)和数据校验模块(322)。

6.根据权利要求1所述的基于多模态生物特征识别技术的车辆安全控制系统，其特征在于：所述数据处理分析模块(4)包括特征模板存储模块(41)、备份与恢复模块(42)、模板匹配模块(43)、深度学习验证模块(44)、多模态融合模块(45)和辅助验证模块(46)。

7.根据权利要求1所述的基于多模态生物特征识别技术的车辆安全控制系统，其特征在于：所述安全控制模块(5)包括车门解锁模块(51)、引擎点火模块(52)、警报模块(53)和远程通知监控模块(54)。

8.根据权利要求7所述的基于多模态生物特征识别技术的车辆安全控制系统，其特征在于：所述安全控制模块(5)上控制连接有模块化扩展支持模块(6)，且模块化扩展支持模块(6)控制连接于接近检测模块(1)、身份信息采集模块(2)、特征提取模块(3)和数据处理分析模块(4)上，模块化扩展支持模块(6)包括硬件接口管理模块(61)、软件管理模块(62)、人机交互模块(63)和配置数据存储模块(64)。

9.根据权利要求8所述的基于多模态生物特征识别技术的车辆安全控制系统，其特征在于：所述硬件接口管理模块(61)包括传感器接口模块(611)和执行器接口模块(612)。

10.根据权利要求8所述的基于多模态生物特征识别技术的车辆安全控制系统，其特征在于：所述软件管理模块(62)包括加载模块(621)和卸载模块(622)。