基于聲紋驗證的電子支付專利技術綜述

李春雨 高玉江

（國家知識產權局專利局專利審查協作天津中心，天津 300304）

1 研究背景

伴隨著互聯網的高速發展，電子支付已經成為一種重要的金融交易方式，這種支付方式的關鍵在于確定個人身份。個人身份驗證的基本方法可以分為三類：基于私人信息的身份認證，根據只有消費者本人才掌握的信息來驗證消費者的身份，如身份證號碼和姓名；基于消費者所擁有的東西來驗證消費者的身份，如貸款；基于生物特征的身份認證，直接基于消費者獨特的生物特征來驗證消費者的身份，如掌紋、聲紋和人臉等。

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

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

2 基于聲紋驗證的電子支付專利申請狀況

截至2017年12月，在德溫特DWPI數據庫中檢索到涉及基于聲紋驗證的電子支付專利申請共計1001項，其中，年代以專利申請的優先權日為準，同族申請記為一項專利進行統計。

經統計，得到圖1所示的全球主要國家或地區有關基于聲紋驗證的電子支付的專利申請量圖。由圖1可知，有關基于聲紋驗證的電子支付的專利申請主要集中在中國、美國、世界知識產權組織、歐洲專利局、日本、韓國、加拿大、英國和德國等國家或組織，其中，中國在本領域的專利申請量占據明顯優勢，數量高達512件，占全球總申請量的27%，美國的申請量以442件位居第二。

進一步分析，得到圖2所示的全球及中國近10年專利申請趨勢圖。由圖2可知，2008—2012年間全球申請量基本保持平穩，到2013年后開始急速增長；中國申請量一直處于增長趨勢，在2015年，中國的年申請量突破99件，達到歷史最高值，中國申請量從2012年開始高速增長。

進一步分析該領域國內外主要申請人的專利申請數量，得到如圖3所示的主要申請人專利申請量圖。

由圖3可知，國內主要申請人有騰訊、百度、阿里巴巴和中興通訊。其他國家和地區在本領域申請量較多的申請人有美國的IBM（國際商業機器公司）、AT&T（美國電話電報公司）、West Corporation、美國運通公司、美國銀行、eBay、微軟、VIsA，日本的日本電氣公司、富士通，英國的INTELLPROP有限公司、荷蘭的皇家飛利浦公司。

圖1 全球主要國家或地區有關基于聲紋驗證的電子支付的專利申請量

圖2 全球及中國近10年專利申請趨勢圖

3 基于聲紋驗證的電子支付的專利技術概述

基于聲紋驗證的電子支付在日本和美國起步較早，且取得了令人矚目的成績。日本富士通株式會社于2003年申請了一種聲音認證系統（JP特許第4213716號），該系統通過提取輸入語音的特征參數，將之與預存儲的標準模板進行比對，通過相似度計算與閾值判定完成身份認證，通過認證后可進行支付活動。美國銀行（Us2014/0379339A1）通過聲紋置信度的身份認證來完成電子支付前的身份認證，將聲音樣本與聲紋模板進行對比，確定聲紋置信度分數，基于聲紋置信度分數完成身份認證，利用該方法進行電子支付等金融活動的身份驗證。美國運通（Us2007052517A1）提出一種交易活動的數據集管理方法，該方法涉及向驗證系統發送密碼短語，當通行短語和聲紋模板匹配時，接收到授權，手機在接收授權時被激活，形成交易請求。

圖3 主要申請人專利申請量

進入2011年后，中國在基于聲紋驗證的電子支付方面高速發展，主要以BAT（百度、阿里巴巴和騰訊）三家巨頭互聯網企業為主。

騰訊于2013年提出一種支付驗證方法的申請（CN103679452A），該方法采用輸入識別信息（支付賬號、支付密碼）和聲紋驗證兩次身份認證，只有當兩次認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別信息，驗證方式不夠便捷。同年，騰訊提出了一種身份校驗方法的專利申請（CN104219195A），接收訪問請求生成相應的驗證碼，獲取與訪問請求對應的聲紋信息和語義信息，且語義信息與驗證碼對應，根據聲紋信息和語義信息進行身份校驗，身份校驗成功后進行網銀付款。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證碼，且將語音識別與聲紋驗證融合在一起，更加安全便捷。

阿里巴巴于2013年提交了一種人機識別方法（CN104036780A）的申請，該方法采用口述驗證碼加聲紋認證的方式，驗證碼采用動態文本，可實現文本部分相關的聲紋識別。這種方式有效抵御了攻擊者利用授權者的聲音錄音來對身份認證進行非法攻擊，以及避免受到機器學習算法的攻擊，使身份驗證更加準確，保證了支付的安全性和可靠性。2014年，阿里巴巴進一步改進聲紋驗證技術（CN105635087A），使聲紋驗證用戶身份過程中發送的動態文本信息包括標識內容和業務內容，接收用戶讀取動態文本信息的語音，獲取語音中對應標識內容部分的語義內容，以及語音中對應業務內容部分的聲紋特征；若對應標識內容部分的語義內容與動態文本信息中的標識內容相匹配，則根據對應業務內容部分的聲紋特征校驗用戶身份。

百度在公開號為CN105225664A的專利文獻中提出一種信息驗證方法，方法包括先獲取用戶的語音輸入信息；當所述語音輸入信息屬于預設的信息類型時，從預先保存的詞匯中選擇預設個數的詞匯，并對選擇的詞匯進行組合；根據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音信息，并與預先保存的用戶的聲音樣本進行比對，得到驗證結果。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證方法（CN105096121A），該聲紋認證方法向用戶展示包括用戶設置的偏好字符的字符串，獲得用戶朗誦所述字符串的語音，提取該語音的聲紋識別向量；將該聲紋識別向量與用戶注冊的聲紋識別向量進行對比，確定聲紋認證結果。該發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，增強了用戶體驗，并且提高了聲紋密碼的可用性。

4 結語

基于聲紋驗證的電子支付，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，能夠滿足當下電子支付環境對身份驗證技術的基本需要。與此同時，在互聯網快速發展的今天，基于聲紋驗證的電子支付同樣面臨著技術方面和信息安全方面的挑戰。