基于聲紋驗(yàn)證的電子支付專利技術(shù)綜述

李春雨 高玉江

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作天津中心，天津 300304）

1 研究背景

伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，電子支付已經(jīng)成為一種重要的金融交易方式，這種支付方式的關(guān)鍵在于確定個(gè)人身份。個(gè)人身份驗(yàn)證的基本方法可以分為三類：基于私人信息的身份認(rèn)證，根據(jù)只有消費(fèi)者本人才掌握的信息來(lái)驗(yàn)證消費(fèi)者的身份，如身份證號(hào)碼和姓名；基于消費(fèi)者所擁有的東西來(lái)驗(yàn)證消費(fèi)者的身份，如貸款；基于生物特征的身份認(rèn)證，直接基于消費(fèi)者獨(dú)特的生物特征來(lái)驗(yàn)證消費(fèi)者的身份，如掌紋、聲紋和人臉等。

聲紋特征是一種人類語(yǔ)音信號(hào)中攜帶的能夠表征個(gè)人特征的語(yǔ)音頻譜，由于聲紋特征是人體天然攜帶的信息，

與傳統(tǒng)的密碼、身份信息相比具有唯一性、穩(wěn)定性、防偽性、易攜帶性和不可抵賴性，基于聲紋驗(yàn)證的電子支付方式逐漸發(fā)展成為新一代安全支付方式。

2 基于聲紋驗(yàn)證的電子支付專利申請(qǐng)狀況

截至2017年12月，在德溫特DWPI數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索到涉及基于聲紋驗(yàn)證的電子支付專利申請(qǐng)共計(jì)1001項(xiàng)，其中，年代以專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)日為準(zhǔn)，同族申請(qǐng)記為一項(xiàng)專利進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，得到圖1所示的全球主要國(guó)家或地區(qū)有關(guān)基于聲紋驗(yàn)證的電子支付的專利申請(qǐng)量圖。由圖1可知，有關(guān)基于聲紋驗(yàn)證的電子支付的專利申請(qǐng)主要集中在中國(guó)、美國(guó)、世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織、歐洲專利局、日本、韓國(guó)、加拿大、英國(guó)和德國(guó)等國(guó)家或組織，其中，中國(guó)在本領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量占據(jù)明顯優(yōu)勢(shì)，數(shù)量高達(dá)512件，占全球總申請(qǐng)量的27%，美國(guó)的申請(qǐng)量以442件位居第二。

進(jìn)一步分析，得到圖2所示的全球及中國(guó)近10年專利申請(qǐng)趨勢(shì)圖。由圖2可知，2008—2012年間全球申請(qǐng)量基本保持平穩(wěn)，到2013年后開(kāi)始急速增長(zhǎng)；中國(guó)申請(qǐng)量一直處于增長(zhǎng)趨勢(shì)，在2015年，中國(guó)的年申請(qǐng)量突破99件，達(dá)到歷史最高值，中國(guó)申請(qǐng)量從2012年開(kāi)始高速增長(zhǎng)。

進(jìn)一步分析該領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外主要申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)數(shù)量，得到如圖3所示的主要申請(qǐng)人專利申請(qǐng)量圖。

由圖3可知，國(guó)內(nèi)主要申請(qǐng)人有騰訊、百度、阿里巴巴和中興通訊。其他國(guó)家和地區(qū)在本領(lǐng)域申請(qǐng)量較多的申請(qǐng)人有美國(guó)的IBM（國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司）、AT&T（美國(guó)電話電報(bào)公司）、West Corporation、美國(guó)運(yùn)通公司、美國(guó)銀行、eBay、微軟、VIsA，日本的日本電氣公司、富士通，英國(guó)的INTELLPROP有限公司、荷蘭的皇家飛利浦公司。

圖1 全球主要國(guó)家或地區(qū)有關(guān)基于聲紋驗(yàn)證的電子支付的專利申請(qǐng)量

圖2 全球及中國(guó)近10年專利申請(qǐng)趨勢(shì)圖

3 基于聲紋驗(yàn)證的電子支付的專利技術(shù)概述

基于聲紋驗(yàn)證的電子支付在日本和美國(guó)起步較早，且取得了令人矚目的成績(jī)。日本富士通株式會(huì)社于2003年申請(qǐng)了一種聲音認(rèn)證系統(tǒng)（JP特許第4213716號(hào)），該系統(tǒng)通過(guò)提取輸入語(yǔ)音的特征參數(shù)，將之與預(yù)存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)相似度計(jì)算與閾值判定完成身份認(rèn)證，通過(guò)認(rèn)證后可進(jìn)行支付活動(dòng)。美國(guó)銀行（Us2014/0379339A1）通過(guò)聲紋置信度的身份認(rèn)證來(lái)完成電子支付前的身份認(rèn)證，將聲音樣本與聲紋模板進(jìn)行對(duì)比，確定聲紋置信度分?jǐn)?shù)，基于聲紋置信度分?jǐn)?shù)完成身份認(rèn)證，利用該方法進(jìn)行電子支付等金融活動(dòng)的身份驗(yàn)證。美國(guó)運(yùn)通（Us2007052517A1）提出一種交易活動(dòng)的數(shù)據(jù)集管理方法，該方法涉及向驗(yàn)證系統(tǒng)發(fā)送密碼短語(yǔ)，當(dāng)通行短語(yǔ)和聲紋模板匹配時(shí)，接收到授權(quán)，手機(jī)在接收授權(quán)時(shí)被激活，形成交易請(qǐng)求。

圖3 主要申請(qǐng)人專利申請(qǐng)量

進(jìn)入2011年后，中國(guó)在基于聲紋驗(yàn)證的電子支付方面高速發(fā)展，主要以BAT（百度、阿里巴巴和騰訊）三家巨頭互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)為主。

騰訊于2013年提出一種支付驗(yàn)證方法的申請(qǐng)（CN103679452A），該方法采用輸入識(shí)別信息（支付賬號(hào)、支付密碼）和聲紋驗(yàn)證兩次身份認(rèn)證，只有當(dāng)兩次認(rèn)證均成功才確定支付人的身份，有效提高了支付的安全性，但這種方法要求使用者必須記憶一些識(shí)別信息，驗(yàn)證方式不夠便捷。同年，騰訊提出了一種身份校驗(yàn)方法的專利申請(qǐng)（CN104219195A），接收訪問(wèn)請(qǐng)求生成相應(yīng)的驗(yàn)證碼，獲取與訪問(wèn)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的聲紋信息和語(yǔ)義信息，且語(yǔ)義信息與驗(yàn)證碼對(duì)應(yīng)，根據(jù)聲紋信息和語(yǔ)義信息進(jìn)行身份校驗(yàn)，身份校驗(yàn)成功后進(jìn)行網(wǎng)銀付款。這種方法不需要使用者記憶任何密碼，用戶只需朗讀生成的驗(yàn)證碼，且將語(yǔ)音識(shí)別與聲紋驗(yàn)證融合在一起，更加安全便捷。

阿里巴巴于2013年提交了一種人機(jī)識(shí)別方法（CN104036780A）的申請(qǐng)，該方法采用口述驗(yàn)證碼加聲紋認(rèn)證的方式，驗(yàn)證碼采用動(dòng)態(tài)文本，可實(shí)現(xiàn)文本部分相關(guān)的聲紋識(shí)別。這種方式有效抵御了攻擊者利用授權(quán)者的聲音錄音來(lái)對(duì)身份認(rèn)證進(jìn)行非法攻擊，以及避免受到機(jī)器學(xué)習(xí)算法的攻擊，使身份驗(yàn)證更加準(zhǔn)確，保證了支付的安全性和可靠性。2014年，阿里巴巴進(jìn)一步改進(jìn)聲紋驗(yàn)證技術(shù)（CN105635087A），使聲紋驗(yàn)證用戶身份過(guò)程中發(fā)送的動(dòng)態(tài)文本信息包括標(biāo)識(shí)內(nèi)容和業(yè)務(wù)內(nèi)容，接收用戶讀取動(dòng)態(tài)文本信息的語(yǔ)音，獲取語(yǔ)音中對(duì)應(yīng)標(biāo)識(shí)內(nèi)容部分的語(yǔ)義內(nèi)容，以及語(yǔ)音中對(duì)應(yīng)業(yè)務(wù)內(nèi)容部分的聲紋特征；若對(duì)應(yīng)標(biāo)識(shí)內(nèi)容部分的語(yǔ)義內(nèi)容與動(dòng)態(tài)文本信息中的標(biāo)識(shí)內(nèi)容相匹配，則根據(jù)對(duì)應(yīng)業(yè)務(wù)內(nèi)容部分的聲紋特征校驗(yàn)用戶身份。

百度在公開(kāi)號(hào)為CN105225664A的專利文獻(xiàn)中提出一種信息驗(yàn)證方法，方法包括先獲取用戶的語(yǔ)音輸入信息；當(dāng)所述語(yǔ)音輸入信息屬于預(yù)設(shè)的信息類型時(shí)，從預(yù)先保存的詞匯中選擇預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的詞匯，并對(duì)選擇的詞匯進(jìn)行組合；根據(jù)組合后的詞匯獲取展示信息，并向用戶展示；獲取用戶朗讀所述展示信息的語(yǔ)音信息，并與預(yù)先保存的用戶的聲音樣本進(jìn)行比對(duì)，得到驗(yàn)證結(jié)果。該方法提高仿冒難度，從而提高信息安全性和可靠性。百度還提出一種聲紋認(rèn)證方法（CN105096121A），該聲紋認(rèn)證方法向用戶展示包括用戶設(shè)置的偏好字符的字符串，獲得用戶朗誦所述字符串的語(yǔ)音，提取該語(yǔ)音的聲紋識(shí)別向量；將該聲紋識(shí)別向量與用戶注冊(cè)的聲紋識(shí)別向量進(jìn)行對(duì)比，確定聲紋認(rèn)證結(jié)果。該發(fā)明按照用戶偏好隱藏字符的功能，滿足了用戶不希望密碼被明文顯示的心理需求，增強(qiáng)了用戶體驗(yàn)，并且提高了聲紋密碼的可用性。

4 結(jié)語(yǔ)

基于聲紋驗(yàn)證的電子支付，不僅提高了支付操作的便利性和效率，且具有較高的安全性，能夠滿足當(dāng)下電子支付環(huán)境對(duì)身份驗(yàn)證技術(shù)的基本需要。與此同時(shí)，在互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的今天，基于聲紋驗(yàn)證的電子支付同樣面臨著技術(shù)方面和信息安全方面的挑戰(zhàn)。