基于声纹验证的电子支付专利技术综述

2018-08-15李春雨高玉江

现代制造技术与装备 2018年7期

李春雨高玉江

（国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心，天津 300304）

1 研究背景

伴随着互联网的高速发展，电子支付已经成为一种重要的金融交易方式，这种支付方式的关键在于确定个人身份。个人身份验证的基本方法可以分为三类：基于私人信息的身份认证，根据只有消费者本人才掌握的信息来验证消费者的身份，如身份证号码和姓名；基于消费者所拥有的东西来验证消费者的身份，如贷款；基于生物特征的身份认证，直接基于消费者独特的生物特征来验证消费者的身份，如掌纹、声纹和人脸等。

声纹特征是一种人类语音信号中携带的能够表征个人特征的语音频谱，由于声纹特征是人体天然携带的信息，

与传统的密码、身份信息相比具有唯一性、稳定性、防伪性、易携带性和不可抵赖性，基于声纹验证的电子支付方式逐渐发展成为新一代安全支付方式。

2 基于声纹验证的电子支付专利申请状况

截至2017年12月，在德温特DWPI数据库中检索到涉及基于声纹验证的电子支付专利申请共计1001项，其中，年代以专利申请的优先权日为准，同族申请记为一项专利进行统计。

经统计，得到图1所示的全球主要国家或地区有关基于声纹验证的电子支付的专利申请量图。由图1可知，有关基于声纹验证的电子支付的专利申请主要集中在中国、美国、世界知识产权组织、欧洲专利局、日本、韩国、加拿大、英国和德国等国家或组织，其中，中国在本领域的专利申请量占据明显优势，数量高达512件，占全球总申请量的27%，美国的申请量以442件位居第二。

进一步分析，得到图2所示的全球及中国近10年专利申请趋势图。由图2可知，2008—2012年间全球申请量基本保持平稳，到2013年后开始急速增长；中国申请量一直处于增长趋势，在2015年，中国的年申请量突破99件，达到历史最高值，中国申请量从2012年开始高速增长。

进一步分析该领域国内外主要申请人的专利申请数量，得到如图3所示的主要申请人专利申请量图。

由图3可知，国内主要申请人有腾讯、百度、阿里巴巴和中兴通讯。其他国家和地区在本领域申请量较多的申请人有美国的IBM（国际商业机器公司）、AT&T（美国电话电报公司）、West Corporation、美国运通公司、美国银行、eBay、微软、VIsA，日本的日本电气公司、富士通，英国的INTELLPROP有限公司、荷兰的皇家飞利浦公司。

图1 全球主要国家或地区有关基于声纹验证的电子支付的专利申请量

图2 全球及中国近10年专利申请趋势图

3 基于声纹验证的电子支付的专利技术概述

基于声纹验证的电子支付在日本和美国起步较早，且取得了令人瞩目的成绩。日本富士通株式会社于2003年申请了一种声音认证系统（JP特许第4213716号），该系统通过提取输入语音的特征参数，将之与预存储的标准模板进行比对，通过相似度计算与阈值判定完成身份认证，通过认证后可进行支付活动。美国银行（Us2014/0379339A1）通过声纹置信度的身份认证来完成电子支付前的身份认证，将声音样本与声纹模板进行对比，确定声纹置信度分数，基于声纹置信度分数完成身份认证，利用该方法进行电子支付等金融活动的身份验证。美国运通（Us2007052517A1）提出一种交易活动的数据集管理方法，该方法涉及向验证系统发送密码短语，当通行短语和声纹模板匹配时，接收到授权，手机在接收授权时被激活，形成交易请求。

图3 主要申请人专利申请量

进入2011年后，中国在基于声纹验证的电子支付方面高速发展，主要以BAT（百度、阿里巴巴和腾讯）三家巨头互联网企业为主。

腾讯于2013年提出一种支付验证方法的申请（CN103679452A），该方法采用输入识别信息（支付账号、支付密码）和声纹验证两次身份认证，只有当两次认证均成功才确定支付人的身份，有效提高了支付的安全性，但这种方法要求使用者必须记忆一些识别信息，验证方式不够便捷。同年，腾讯提出了一种身份校验方法的专利申请（CN104219195A），接收访问请求生成相应的验证码，获取与访问请求对应的声纹信息和语义信息，且语义信息与验证码对应，根据声纹信息和语义信息进行身份校验，身份校验成功后进行网银付款。这种方法不需要使用者记忆任何密码，用户只需朗读生成的验证码，且将语音识别与声纹验证融合在一起，更加安全便捷。

阿里巴巴于2013年提交了一种人机识别方法（CN104036780A）的申请，该方法采用口述验证码加声纹认证的方式，验证码采用动态文本，可实现文本部分相关的声纹识别。这种方式有效抵御了攻击者利用授权者的声音录音来对身份认证进行非法攻击，以及避免受到机器学习算法的攻击，使身份验证更加准确，保证了支付的安全性和可靠性。2014年，阿里巴巴进一步改进声纹验证技术（CN105635087A），使声纹验证用户身份过程中发送的动态文本信息包括标识内容和业务内容，接收用户读取动态文本信息的语音，获取语音中对应标识内容部分的语义内容，以及语音中对应业务内容部分的声纹特征；若对应标识内容部分的语义内容与动态文本信息中的标识内容相匹配，则根据对应业务内容部分的声纹特征校验用户身份。

百度在公开号为CN105225664A的专利文献中提出一种信息验证方法，方法包括先获取用户的语音输入信息；当所述语音输入信息属于预设的信息类型时，从预先保存的词汇中选择预设个数的词汇，并对选择的词汇进行组合；根据组合后的词汇获取展示信息，并向用户展示；获取用户朗读所述展示信息的语音信息，并与预先保存的用户的声音样本进行比对，得到验证结果。该方法提高仿冒难度，从而提高信息安全性和可靠性。百度还提出一种声纹认证方法（CN105096121A），该声纹认证方法向用户展示包括用户设置的偏好字符的字符串，获得用户朗诵所述字符串的语音，提取该语音的声纹识别向量；将该声纹识别向量与用户注册的声纹识别向量进行对比，确定声纹认证结果。该发明按照用户偏好隐藏字符的功能，满足了用户不希望密码被明文显示的心理需求，增强了用户体验，并且提高了声纹密码的可用性。