签字内容识别方法和系统与流程

1.本发明涉及业务支撑领域，尤其涉及一种签字内容识别方法和系统。


背景技术：

2.签字是指在日常生产工作产生的业务受理单中客户对业务受理内容进行确认的手写矢量数据。字识别是指将业务受理单中的客户签字数据进行识别，识别客户在业务受理单中的签字内容。手写签字认证作为生物识别技术的一个重要分支，具有难模仿、易接受、信息采集容易等优点，一直是生物识别技术领域的研究热点。
3.根据《电子签字法》的相关规定，业务受理单中的客户签字信息代表客户对业务单据中所描述的业务受理内容的确认，具有一定的法律效力。目前业务受理环节并未对客户的签字信息进行内容确认，是通过人工查看pdf中的签字，主管判断签字内容。
4.但是目前业务受理环节并未对客户的签字信息进行内容确认，仅仅通过业务系统判断业务受理单是否有客户签字。此校验是通过调用控件api接口完成验证，无法验证签字内容。客户可以随意手写，只能通过后期稽核流程进行人工核验。


技术实现要素：

5.本发明提供一种签字内容识别方法和系统，用以解决现有技术中存在的技术缺陷。
6.本发明提供一种签字内容识别方法，包括：
7.获取待认证的签字信息；
8.对所述签字信息进行预处理，得到采集点特征信息；
9.基于签字字形曲线的弯曲程度，从所述采集点特征信息中提取特征点的特征信息；
10.将所述特征点的特征信息与模板库相匹配，识别出所述待认证的签字信息是否通过认证。
11.根据本发明提供的所述的签字内容识别方法，所述获取待认证的签字信息包括：
12.在签字过程中，实时获取每个签字点在触控板上对应的位置、时间、压力、签字笔画的顺序，以及签字笔画对应的速度、加速度。
13.根据本发明提供的所述的签字内容识别方法，所述对所述签字信息进行预处理包括：
14.通过去噪、平滑以及归一化的方式，对所述签字信息进行预处理。
15.根据本发明提供的所述的签字内容识别方法，所述基于签字字形曲线的弯曲程度，从所述采集点特征信息中提取特征点的特征信息包括：
16.采用以下公式求得签字字形曲线中每个签字点的弯曲程度，即角度∠ai：
17.18.其中，点pi为预处理后签字点的坐标点(xi,yi)，i∈ [m 1,n-m]，m为参数，n为采集的签字点总数；∠ai是和的夹角，其中0
°
≤∠ai≤180
°
；
[0019]
基于每个签字点的弯曲程度，得到签字字型的角度曲线；
[0020]
对所述签字字型的角度曲线进行一阶求导，将导数小于零且对应角度在0
°
至145
°
的签字点作为提取特征点的特征信息。
[0021]
根据本发明提供的所述的签字内容识别方法，基于将所述特征点的特征信息与模板库相匹配，识别出所述待认证的签字信息是否通过认证之前包括：
[0022]
判断所述特征点的特征信息中的笔画数目是否与模板库中存在的签字相同且笔画数目相同，若否，则识别出所述待认证的签字信息不通过认证。
[0023]
根据本发明提供的所述的签字内容识别方法，所述将所述特征点的特征信息与模板库中的签字特征相匹配，识别出所述待认证的签字信息是否通过认证包括：
[0024]
计算所述特征点的特征信息中的特征序列与模板库中的特征序列之间的相似度；
[0025]
判断模板库中是否存在与所述特征点之间的相似度大于阈值的签字；
[0026]
若是，则识别出所述待认证的签字信息通过认证；
[0027]
若否，则识别出所述待认证的签字信息不通过认证。
[0028]
根据本发明提供的所述的签字内容识别方法，所述将所述特征点的特征信息与模板库中的签字特征相匹配，识别出所述待认证的签字信息是否通过认证包括：
[0029]
基于所述所述特征点的特征信息，确定每个特征点的权重；
[0030]
利用各个特征点的权重和各个特征点之间的相似度得到签字匹配结果。
[0031]
本发明还提供了一种签字内容识别系统，包括：
[0032]
签字信息获取模块，用于获取待认证的签字信息；
[0033]
预处理模块，用于对所述签字信息进行预处理，得到采集点特征信息；
[0034]
特征提取模块，用于基于签字字形曲线的弯曲程度，从所述采集点特征信息中提取特征点的特征信息；
[0035]
识别认证模块，用于将所述特征点的特征信息与模板库相匹配，识别出所述待认证的签字信息是否通过认证。
[0036]
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述签字内容识别方法的步骤。
[0037]
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述签字内容识别方法的步骤。
[0038]
本发明实施例的签字内容识别方法，创新性的根据签字字形曲线的弯曲程度，从经过预处理的全部采集点特征信息中提取特征点的特征信息，利用曲率变化或者速度求取特征点的方式，将所述特征点的特征信息与模板库相匹配，识别出所述待认证的签字信息是否通过认证，减少了阈值的取值对特征点提取的准确性的影响。本发明实施例不需要得到相邻点之间的重要性基值等过程，简化了特征提取过程，且能够全面的考虑了签字中的字形曲线的弯曲程度。
附图说明
[0039]
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040]
图1是本发明一实施例提供的签字内容识别方法的流程示意图；
[0041]
图2是本发明一实施例提供的签字字型角度的示意图；
[0042]
图3是本发明一实施例提供的签字内容识别系统的示意图；
[0043]
图4是本发明提供的电子设备的结构示意图；
[0044]
图5是签字字型用本发明一实施例提供的签字内容识别方法所求的特征点。
具体实施方式
[0045]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
[0046]
本发明实施例公开了一种签字内容识别方法，参见图1，包括：
[0047]
s1:获取待认证的签字信息；
[0048]
所述签字信息包括签字点位置、笔画顺序、每个签字点的时间信息，以及签字点的压力信息、速率、加速度等信息。其中，签字点是指手写签字过程中在触控板上输写形成的书写笔画对应的多个点。
[0049]
s2:对所述签字信息进行预处理，得到采集点特征信息；
[0050]
s3:基于签字字形曲线的弯曲程度，从所述采集点特征信息中提取特征点的特征信息；
[0051]
具体的，根据签字字形曲线的弯曲程度，从经过预处理的全部采集点特征信息中提取特征点的特征信息，相对于现有技术，本发明实施例利用曲率变化(曲率极大)或者速度(速度最小)求取特征点的方式，减少了阈值的取值对特征点提取的准确性的影响。另外，相对于j.bruatl特征点检测算法，本发明实施例不需要得到相邻点之间的重要性基值等过程，简化了特征提取过程，以及本发明实施例能够全面的考虑了签字中的字形曲线的弯曲程度。
[0052]
s4:将所述特征点的特征信息与模板库相匹配，识别出所述待认证的签字信息是否通过认证。
[0053]
签字匹配认证，利用特征点与模板库中的签字进行匹配，验证签字是否通过。若模板库中存在与所述特征点的特征信息相匹配的签字，则识别出所述待认证的签字信息通过认证，若模板库中不存在与所述特征点的特征信息相匹配的签字，则识别出所述待认证的签字信息未通过认证。
[0054]
本发明实施例创新性的根据签字字形曲线的弯曲程度，从经过预处理的全部采集点特征信息中提取特征点的特征信息，利用曲率变化或者速度求取特征点的方式，将所述特征点的特征信息与模板库相匹配，识别出所述待认证的签字信息是否通过认证，减少了
阈值的取值对特征点提取的准确性的影响。本发明实施例不需要得到相邻点之间的重要性基值等过程，简化了特征提取过程，且能够全面的考虑了签字中的字形曲线的弯曲程度。
[0055]
根据本发明提供的所述的签字内容识别方法，所述获取待认证的签字信息包括：
[0056]
在签字过程中，实时获取每个签字点在触控板上对应的位置、时间、压力、签字笔画的顺序，以及签字笔画对应的速度、加速度。
[0057]
根据本发明提供的所述的签字内容识别方法，所述对所述签字信息进行预处理包括：
[0058]
通过去噪、平滑以及归一化的方式，对所述签字信息进行预处理。
[0059]
根据本发明提供的所述的签字内容识别方法，所述基于签字字形曲线的弯曲程度，从所述采集点特征信息中提取特征点的特征信息包括：
[0060]
采用以下公式求得签字字形曲线中每个签字点的弯曲程度，即角度∠ai：
[0061][0062]
其中，如图2所示，点pi为预处理后签字点的坐标点 (xi,yi)，i∈[m 1,n-m]，m为参数，取值为3，n为采集的签字点总数；∠ai是和的夹角，其中0
°
≤∠ai≤180
°
；
[0063]
基于每个签字点的弯曲程度，得到签字字型的角度曲线；
[0064]
将求得的∠ai以二维的方式描述出来：以签字点的纵坐标表示∠ai，以横坐标表示签字点的时间序列，得到字型的相关角度曲线。
[0065]
对所述签字字型的角度曲线进行一阶求导，将导数小于零且对应角度在0
°
至145
°
的签字点作为提取特征点的特征信息，特征点包括签字的起点和终点。图5显示了部分签字字型用该方法所求的特征点(带圆点的位置就是所求的特征点)。
[0066]
根据本发明提供的所述的签字内容识别方法，基于将所述特征点的特征信息与模板库相匹配，识别出所述待认证的签字信息是否通过认证之前包括：
[0067]
判断所述特征点的特征信息中的笔画数目是否与模板库中存在的签字相同且笔画数目相同，若否，则识别出所述待认证的签字信息不通过认证。
[0068]
也就是说，本发明实施例中的s4之前，还可以利用得到的签字的笔画数目确定是否进行步骤s4，如果模板库中存在与签字的人名相同且笔画数目相同的签字模板，则执行s4，否则认定为签字不通过。
[0069]
根据本发明提供的所述的签字内容识别方法，所述将所述特征点的特征信息与模板库中的签字特征相匹配，识别出所述待认证的签字信息是否通过认证包括：
[0070]
计算所述特征点的特征信息中的特征序列与模板库中的特征序列之间的相似度；
[0071]
判断模板库中是否存在与所述特征点之间的相似度大于阈值的签字；
[0072]
若是，则识别出所述待认证的签字信息通过认证；
[0073]
若否，则识别出所述待认证的签字信息不通过认证。
[0074]
计算签字的特征点的特征序列与签字模板的特征点的特征序列之间的相似度，如果模板库中存在与签字之间的相似度大于预设阈值的签字，则验证通过，否则验证不通过。或者，如果签字与模板库中的签字之间的相似度的平均值大于预设阈值，则验证通过，否则
验证不通过。
[0075]
根据本发明提供的所述的签字内容识别方法，所述将所述特征点的特征信息与模板库中的签字特征相匹配，识别出所述待认证的签字信息是否通过认证包括：
[0076]
基于所述所述特征点的特征信息，确定每个特征点的权重；
[0077]
利用各个特征点的权重和各个特征点之间的相似度得到签字匹配结果。
[0078]
本发明实施例可以为每个特征点配置对应的权重，其中，权重的分配是基于认证成功的各签字模板得到的，即融合了各签字模板的特征信息，通过权重的配置提高特征匹配的精确度。利用改进dtw算法为每个特征点设置自适应权重，利用权重和签字特征得到签字和签字模板之间的相似度。
[0079]
也就是，s4包括：
[0080]
s41：确定特征点的权重；
[0081]
1)设置签字特征中的每个特征点的初始权重为w＝1/m，(k＝1, 2,
…
,m)，m为特征点数量。
[0082]
2)计算签字特征和签字模板之间的相似度；
[0083]
3)计算去掉签字特征和签字模板中某一对应特征点时，签字特征和签字模板之间的相似度；
[0084]
4)利用2和3之间的差值确定该去掉特征点的权重。
[0085]
s42：利用特征点的权重和模板库中各特征点之间的相似度得到签字匹配结果。
[0086]
其中，改进dtw的特征点匹配算法是在基本dtw特征点匹配算法的基础上，增加了被匹配特征点的稳定度加权系数的wi。即待认证签字特征点序列x和模板签字特征点序列g之间的匹配算法可用动态规整方法表述为：
[0087][0088]
其中，dm(g,x)值反映了两个签字特征点序列之间的匹配距离，若dm(g,x)小于阈值s则认为特征点序列匹配成功，从而可以判断待认证的签字为真签字；否则可判断待认证的签字为伪造签字。
[0089]
本发明实施例在综合考虑特征点的坐标、时间、特征点类型(位置、压力、加速度等)的基础上，定义衡量两个特征点之间差距的相似度函数，其方法是将每个特征点用一个四维的向量 e(e(x),e(y),e(t),e(s))表示，其中e(x),e(y)表示该特征点的x、y轴上的坐标，e(t)表示该特征点的时间，e(s)是特征点的类型。g(g1,g2,g3,
…
,gm) 和x(x1,x2,x3,
…
,xn)分别表示模板签字和待认证签字特征点序列。这样，两个特征点间的相似度可用公式表示：
[0090]sij
＝λ
ij
·
τ
ij
[0091]
其中τ
ij
和λ
ij
分别定义如下：
[0092][0093]
其中se和s
t
都是常数，并且满足条件se≥s
t
≥0,ei(s)，ej(s)代表特征点的类型。
[0094][0095]
其中，x
′i＝t
′i(x)/w，x
′i＝t
′i(x)/w，y
′i＝t
′i(x)/h，y
′j＝t
′j(x)/h，t
′i＝ei(t)/n,
[0096]
t
′j＝ej(t)/n,w是手写签字在x轴方向的最大宽度，h是签字的最大高度，n是签字样本点数目。由此可以得出一个sij(i∈(1,m),j∈(1,n))组成的m
×
n阶矩阵，其中m，n分别等于模板样本和待认证样本的特征点数目。由此，可以得到任意两个特征点之间的相似度矩阵 d，如表2所示：
[0097]
表2
[0098][0099]
d中的每个元素代表了待认证特征点序列和模板中签字样本的特征点序列之间的相似度。
[0100]
其中，寻找匹配点的过程可以参照如下过程：设当前决策点为 d(i,j)，表示当前待认证签字的第i个特征点和模板签字中的第j个特征点相匹配；由dtw匹配算法的性质可以知，下一个匹配点将是 d(i 1,j),d(i 1,j 1),d(i,j 1)三个点中的一个，且按如下规则进行选择：
[0101]
若相邻的元素d(i 1,j)、d(i 1,j 1)和d(i,j 1)中有一个元素小于其他两个元素，则前进方向指向该元素；
[0102]
若d(i 1,j)＝d(i 1,j 1)且d(i 1,j 1)《d(i，j 1)，即右方和右上的元素相等且小于上侧的元素，则选择向右；
[0103]
若d(i,j 1)＝d(i 1,j 1)且d(i 1,j 1)《d(i 1,j)，即上侧和右上的元素相等且小于右侧的元素，则选择向上；
[0104]
若d(i 1,j)＝d(i,j 1)且d(i,j 1)《d(i 1,j 1)，即右侧和上方的元素相等且小于右上的元素，则比较右侧和上方第二个相邻的元素，如果还相等则将比较的元素再向右和向上推进一步，直到找到两个不相等的为止。此时，如果右侧的元素小，则向右侧前进；否则，向上方前进；
[0105]
若d(i 1,j)＝d(i 1,j 1)＝d(i,j 1),即三个相邻的元素相等。此时，首先判断第i个特征点能否匹配。若能，则向左上前进；否则按(d) 的方法处理。
[0106]
通过这种决策过程，就能消除dtw算法中的递归问题，从而节省大量存贮空间和计
算时间，提高算法的效率。
[0107]
另外，本发明实施例也可以用于签字模板生成流程，被确认为验证通过的签字，被存储到模板库中，并且具有相同姓名且笔画数相同的签字，被存储到一个分组中，用于笔画数目的验证过程。初始的模板库是预先输入的，在本发明实施例的应用过程中，可以不断基于验证通过的签字进行更新。
[0108]
本发明实施例公开了一种签字内容识别系统，参见图3，包括：
[0109]
签字信息获取模块10，用于获取待认证的签字信息；
[0110]
所述签字信息包括签字点位置、笔画顺序、每个签字点的时间信息，以及签字点的压力信息、速率、加速度等信息。其中，签字点是指手写签字过程中在触控板上输写形成的书写笔画对应的多个点。
[0111]
预处理模块20，用于对所述签字信息进行预处理，得到采集点特征信息；
[0112]
特征提取模块30，用于基于签字字形曲线的弯曲程度，从所述采集点特征信息中提取特征点的特征信息；
[0113]
具体的，根据签字字形曲线的弯曲程度，从经过预处理的全部采集点特征信息中提取特征点的特征信息，相对于现有技术，本发明实施例利用曲率变化(曲率极大)或者速度(速度最小)求取特征点的方式，减少了阈值的取值对特征点提取的准确性的影响。另外，相对于j.bruatl特征点检测算法，本发明实施例不需要得到相邻点之间的重要性基值等过程，简化了特征提取过程，以及本发明实施例能够全面的考虑了签字中的字形曲线的弯曲程度。
[0114]
识别认证模块40，用于将所述特征点的特征信息与模板库相匹配，识别出所述待认证的签字信息是否通过认证。
[0115]
签字匹配认证，利用特征点与模板库中的签字进行匹配，验证签字是否通过。若模板库中存在与所述特征点的特征信息相匹配的签字，则识别出所述待认证的签字信息通过认证，若模板库中不存在与所述特征点的特征信息相匹配的签字，则识别出所述待认证的签字信息未通过认证。
[0116]
进一步的，签字信息获取模块10用于在签字过程中，实时获取每个签字点在触控板上对应的位置、时间、压力、签字笔画的顺序，以及签字笔画对应的速度、加速度。
[0117]
预处理模块20具体用于通过去噪、平滑以及归一化的方式，对所述签字信息进行预处理。
[0118]
所述基于签字字形曲线的弯曲程度，从所述采集点特征信息中提取特征点的特征信息包括：
[0119]
采用以下公式求得签字字形曲线中每个签字点的弯曲程度，即角度∠ai：
[0120][0121]
其中，点pi为预处理后签字点的坐标点(xi,yi)，i∈ [m 1,n-m]，m为参数，取值为3，n为采集的签字点总数；∠ai是和的夹角，其中00≤∠ai≤1800；
[0122]
基于每个签字点的弯曲程度，得到签字字型的角度曲线；
[0123]
将求得的∠ai以二维的方式描述出来：以签字点的纵坐标表示∠ai，以横坐标表
示签字点的时间序列，得到字型的相关角度曲线。
[0124]
对所述签字字型的角度曲线进行一阶求导，将导数小于零且对应角度在0
°
至145
°
的签字点作为提取特征点的特征信息，特征点包括签字的起点和终点。
[0125]
识别认证模块40具体用于计算所述特征点的特征信息中的特征序列与模板库中的特征序列之间的相似度；
[0126]
判断模板库中是否存在与所述特征点之间的相似度大于阈值的签字；
[0127]
若是，则识别出所述待认证的签字信息通过认证；
[0128]
若否，则识别出所述待认证的签字信息不通过认证。
[0129]
计算签字的特征点的特征序列与签字模板的特征点的特征序列之间的相似度，如果模板库中存在与签字之间的相似度大于预设阈值的签字，则验证通过，否则验证不通过。或者，如果签字与模板库中的签字之间的相似度的平均值大于预设阈值，则验证通过，否则验证不通过。
[0130]
识别认证模块40具体用于基于所述所述特征点的特征信息，确定每个特征点的权重；
[0131]
利用各个特征点的权重和各个特征点之间的相似度得到签字匹配结果。
[0132]
本发明实施例可以为每个特征点配置对应的权重，其中，权重的分配是基于认证成功的各签字模板得到的，即融合了各签字模板的特征信息，通过权重的配置提高特征匹配的精确度。利用改进dtw算法为每个特征点设置自适应权重，利用权重和签字特征得到签字和签字模板之间的相似度。
[0133]
图4示例了一种电子设备的实体结构示意图，该电子设备可以包括：处理器(processor)310、通信接口(communications interface)320、存储器(memory)330和通信总线340，其中，处理器310，通信接口 320，存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。处理器310 可以调用存储器330中的逻辑指令，以执行一种签字内容识别方法，该方法包括：
[0134]
s1:获取待认证的签字信息；
[0135]
s2:对所述签字信息进行预处理，得到采集点特征信息；
[0136]
s3:基于签字字形曲线的弯曲程度，从所述采集点特征信息中提取特征点的特征信息；
[0137]
s4:将所述特征点的特征信息与模板库相匹配，识别出所述待认证的签字信息是否通过认证。
[0138]
此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0139]
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在
非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行一种签字内容识别方法，该方法包括：
[0140]
s1:获取待认证的签字信息；
[0141]
s2:对所述签字信息进行预处理，得到采集点特征信息；
[0142]
s3:基于签字字形曲线的弯曲程度，从所述采集点特征信息中提取特征点的特征信息；
[0143]
s4:将所述特征点的特征信息与模板库相匹配，识别出所述待认证的签字信息是否通过认证。
[0144]
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行一种签字内容识别方法，该方法包括：
[0145]
s1:获取待认证的签字信息；
[0146]
s2:对所述签字信息进行预处理，得到采集点特征信息；
[0147]
s3:基于签字字形曲线的弯曲程度，从所述采集点特征信息中提取特征点的特征信息；
[0148]
s4:将所述特征点的特征信息与模板库相匹配，识别出所述待认证的签字信息是否通过认证。
[0149]
以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0150]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0151]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。