一种基于区块链的虚拟人标识及认证方法与系统

本发明属于信息安全、人工智能领域，尤其涉及一种基于区块链的虚拟人标识及认证方法与系统。

背景技术：

1、虚拟人是指具有数字化外形的计算机虚拟人物。虚拟人依赖显示设备存在，并且拥有人的相貌(非常像人)、人的举止(能说话、能举手)以及人的思想(与人交谈)。

2、随着数字化转型的深入，新兴技术如5g、人工智能、vr\ar等正在不断推动信息技术的进步，这些技术的融合与创新，不仅极大地推动了信息技术的发展，也催生了诸多新兴的应用场景与数字实体，其中数字智能虚拟人(以下简称“虚拟人”)技术方兴未艾。在数字人技术的应用场景中，如在线娱乐、教育培训和商业推广等，每个虚拟人背后都有一个真实的实体，因此虚拟人具有极大的商业价值，需要实施版权保护，目前虚拟人已经开始商业化应用典型范例如下：

3、2022年5月，超写实虚拟人川chuan率先ai化，发布首支ai单曲《川的世界》。

4、2022年6月15日，虚拟人“映映”签约映客品牌代言人。

5、2022年7月8日，在互动平台回答投资者提问时表示，掌阅科技公司推出数字阅读领域首位阅读推广虚拟人“元壹梦”。

6、等等。

7、随着生成式人工智能技术的发展，虚拟人已经具有一定的行动、语言能力，因此如何确保虚拟人与其网络身份的精准对应，进行责任归属，正是数字身份管理体系的核心问题之一。另外一方面，数字人本身也具有商业价值，为了使得虚拟人所属的实体免受因盗用与侵权造成的财产损失，也需要提出方案进行标识及认证。

8、虚拟人侵权案例如下。

9、案例一：

10、2019年10月，上海魔珐公司通过公开活动发布了数字人“ada”，并于同年10月、11月通过某网络平台发布了两段视频，一段用于介绍ada的场景应用，另一段则用于记录真人演员与ada的动作捕捉画面。2022年7月，杭州某网络公司未经授权发布了两段含有ada的视频画面，侵害了上海魔珐公司的版权。

11、案例二：

12、《虚拟网红在西班牙获奖，ai版权引担忧》，根据“网红”阿尔巴的社交媒体账号资料，24岁的她住在西班牙马德里，喜欢分享旅行、时尚和室内设计的相关内容。据西班牙《国家报》13日报道，为表彰其内容创作，西班牙电视网络公司近日为阿尔巴颁发了z世代奖。而阿尔巴与众不同的地方在于，她并非真人，而是由人工智能(ai)生成的“虚拟人”。

13、因此，如果没有有效的解决方案，就会引发一系列与网络身份相关的问题，影响数字世界的安全与信任。

14、当前，还没有专门针对虚拟人版权保护的系统，主要是基于普通身份认证系统。

15、相关虚拟人的相关专利有：

16、cn117557377a“一种数字人、数字资产交易的身份认证方法和系统”：供了一种数字人、数字资产交易的身份认证方法和系统，能够提升数字人交易或数字资产交易的真实性和安全性。

17、cn117132397a“一种基于虚拟数字人的数字家庭登记交互系统及方法”：公开了一种基于虚拟数字人的数字家庭登记交互系统及方法，所述数字交互系统包括：中心处理模块，用于提供算力、联网功能、广播功能以及建立并传输共识协议；硬件管理模块，用于接入并连接硬件组件，硬件组件包括通信终端和其它具有联网通信功能的硬件组件。

18、相关虚拟人的文献报道有：

19、[1]胡小雅.虚拟成像表演的版权规制——以邓丽君20周年虚拟人纪念演唱会为例[j].河南科技,2018(09):26-28.

20、这些系统存在以下缺点

21、第一、安全性问题。现有的身份认证系统往往依赖于中心化的数据库管理系统，容易导致数据泄露、身份盗用等安全风险。

22、第二、效率低下。传统的身份管理系统在处理大量用户数据时效率不高，难以满足实时认证的需求。

23、第三、灵活性不足。现有的身份认证机制缺乏灵活性，难以适应智能虚拟人在不同场景下的身份管理要求。

24、第四、私钥保护不足。用户的私钥安全保护措施不足，一旦数据库被非法访问，私钥的安全难以保证。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决的问题集中于当前智能虚拟人身份认证和数字身份管理领域所面临的多个关键挑战，实现虚拟人归属全的保护，提供一种基于区块链的虚拟人标识及认证方法与系统，采用身份认证、人脸识别、以及区块链技术综合实现。

2、本发明的首要目的是实现一套基于区块链技术的智能虚拟人标识及认证方法与系统。该方法与系统旨在利用区块链的不可篡改和去中心化特性，为虚拟人的身份信息提供坚不可摧的安全防线，确保身份数据的真实性和完整性，从而在提升安全性的同时，也支持身份信息的快速验证和透明交易。

3、次要目的：

4、系统的次要目的是通过flask框架提供一个高效、稳定且可扩展的后端服务，以支持系统的快速开发和稳定运行。此外，通过优化的前端界面设计，提高系统的用户友好性和交互效率，从而使用户能够轻松地管理和验证其身份信息。

5、再次目的：

6、再次目的在于通过面部特征提取技术，提高虚拟人身份识别的准确性和效率。同时，结合rsa加密算法强化数据传输和存储过程的安全性，确保用户的隐私权益不受侵犯，以及交易的真实性不被抵赖。

7、这些目的共同构成了本发明的核心价值，确保了系统不仅能够在技术上领先于现有解决方案，而且在实际应用中也能提供更全面、更安全、更便捷的服务。

8、为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于区块链的虚拟人标识及认证方法，包括：

9、s1、用户信息录入：

10、s2、虚拟人信息录入：

11、s3、用户查看虚拟人信息：

12、s4、管理员备份区块信息。

13、在本发明一实施例中，步骤s1具体实现如下：

14、s11、用户使用手机号进行注册；

15、s12、后台将用户注册时的信息通过sha-256算法进行哈希处理；

16、s13、将哈希处理后的信息上传至服务器进行储存；

17、s14、用户在本地端保留自身私钥文件，私钥文件采用pem格式进行储存。

18、在本发明一实施例中，步骤s2具体实现如下：

19、s21、使用pyqt5库构建用户输入虚拟人信息的图形界面，包括基本信息输入框、面部图片的上传按钮、私钥文件的上传按钮、用于提交信息的发送按钮；

20、s22、用户通过点击面部图片上传按钮，选择本地存储的面部照片；系统调用detection函数，利用dlib库进行面部检测和特征点提取，获取虚拟人的面部生物识别特征；

21、s23、将通过dlib库检测得到的面部特征点坐标转换成数字代码，在进行读取和识别的过程中可能会出现是同一虚拟人但是在多种情形下为不同面部图片的情况，因此使用概率模型来识别，即在提取特征点后，计算两个人脸特征点之间的距离，然后构建概率模型，使用高斯混合模型对特征点的距离分布进行建模，计算两个人脸属于同一人的概率，再设定一个概率阈值，两个人脸属于同一人的概率若超过概率阈值，则为同一虚拟人脸；

22、s24、用户点击私钥文件上传按钮，选择本地存储的私钥文件；将私钥内容读取并显示在私钥输入框中，为数据签名过程做准备；

23、s25、将虚拟人的基本信息和面部特征数字代码进行加密，使用用户上传的私钥文件对加密后的数据进行数字签名；

24、s26、用户点击发送按钮后，将加密后的虚拟人信息和面部特征数字代码，连同数字签名一起通过http post请求发送至服务器；

25、s27、服务器接收到加密数据后，验证数字签名的合法性，确认数据的真实性和完整性；验证通过后，将加密信息存储在服务器数据库中，完成虚拟人信息的录入；

26、s28、服务器端通过rsa公钥验证数据签名的真实性，确保数据未被篡改，保障交易的安全性。

27、在本发明一实施例中，dlib库使用hog特征和线性分类器来检测人脸，hog特征计算公式如下：

28、

29、其中，i表示输入图像，和分别表示图像在x和y方向上的梯度，i和j表示遍历所有的细胞单元或块的索引，n和m分别表示图像分割后得到的细胞单元或块在水平方向和垂直方向上的总数。

30、在本发明一实施例中，步骤s23中，在数字代码进行读取和识别的过程中可能会出现是同一虚拟人但是在多种情形下为不同面部图片的情况，因此使用概率模型来识别，即在提取特征点后，计算两个人脸特征点之间的距离，然后构建概率模型，使用高斯混合模型对特征点的距离分布进行建模，计算两个人脸属于同一人的概率，再设定一个概率阈值，两个人脸属于同一人的概率若超过概率阈值，则为同一虚拟人脸。

31、在本发明一实施例中，步骤s3具体实现如下：

32、s31、在输入框中输入用户名；

33、s32、程序会向本地服务器发送get请求，尝试获取区块链数据；

34、s33、如果请求成功且找到与输入用户名匹配的记录，程序会在输出框中显示虚拟人信息，虚拟人信息包括：区块索引block index、名字name、生日birthday、性别gender、面部特征face features、用户名username以及每条记录之间会有分隔符；

35、s34、处理错误或无匹配记录：如果请求失败，输出框中会显示“failed to fetchuploads.”；如果没有找到匹配的记录，输出框中会显示“no uploads found.”；如果输入框为空，输出框中会提示“please enter a username.”。

36、在本发明一实施例中，步骤s4具体实现如下：

37、s41、提供新窗口，有“保留总体区块信息”和“保留本次区块信息”两个按钮；

38、s42、点击“保留总体区块信息”按钮，程序会从服务器获取所有区块信息，并将其保存到all_transactions.csv文件中；

39、s43、如果文件已存在，程序会检查新数据并追加保存新的唯一数据；

40、s44、程序弹出信息框提示操作结果；

41、s45、点击“保留本次区块信息”按钮，程序会从服务器获取当前所有区块信息，并将其保存到once_transactions.csv文件中；

42、s46、程序弹出信息框提示操作结果。

43、本发明还提供了一种基于区块链的虚拟人标识及认证系统，包括：

44、区块链模块：负责存储和管理虚拟人身份信息，确保数据的不可篡改性和可追溯性；

45、后端服务模块：实现包括用户注册、登录、身份认证的功能；

46、前端界面模块：提供用户友好的操作界面，支持用户进行各项操作；

47、面部特征提取模块：进行面部特征提取，确保身份识别的准确性；

48、密钥管理模块：使用公钥加密算法生成和管理用户的公钥和私钥，确保数据传输和存储的安全性；

49、数据库模块：使用数据库存储用户信息和密钥数据，提供数据管理功能。

50、在本发明一实施例中，所述区块链模块采用工作量证明proofofwork机制，确保数据的不可篡改性和安全性。

51、在本发明一实施例中，所述系统的实现方式如下：

52、第一步、初始化准备：包括两部分，第一部分为创建区块链区块，通过编写自定义区块链类，来创建一个初始的创世区块和后续生成区块的逻辑；第二部分为创建用户信息表，用来存储用户注册信息；

53、第二步、用户注册个人基本信息：用户通过前端界面模块的ui前端界面进行注册和登录个人信息，其中个人信息的注册需要手机号验证才可注册成功，在注册成功后用户需要管理好自身的密钥和公钥，用于后续虚拟人信息上传和数字签名验证，其中用户的信息将会存储至数据库模块的数据库中；

54、第三步、用户通过虚拟人信息上传界面上传信息：用户登录通过并且将密钥保存后，虚拟人信息上传界面跳出，用户需要在此界面输入自身用户名、虚拟人的姓名、性别、生日，上传自身私钥以及虚拟人的面部图片，其中私钥的上传过程通过读取本地pem私钥保存文件格式实现，虚拟人的面部图片则是通过读取本地图片实现；在读取虚拟人面部图片后，后端会对新上传的虚拟人面部图片进行面部特征点坐标提取，如果在已存在的区块中发现重复的面部特征点，则直接提示有重复面部特征点信息，无法上传成功；如果用户上传的私钥发送到端口后，经数字签名核实发现与公钥无法匹配或者与数据库中的私钥无法匹配，则直接有错误信息提示，虚拟人信息也无法正常被上传；如果上传信息无误，则后端新增一个新的区块，添加虚拟人的信息和用户的用户名信息，以便后续的查询和备份；

55、第四步、用户查看已上传的虚拟人信息：用户打开查看信息界面，用户在查看信息界面输入自身用户名信息，点击查看后在下面输出框会显示出用户自身用户名下所有区块信息，其中包括区块序号、虚拟人信息以及用户名；

56、第五步、管理员备份区块信息：管理员通过输入特权的用户名和密码来备份软件一开始到现在的信息数据或者软件本次打开后已经上传所有信息数据，管理员通过查看备份数据，查看是否存在危险账号，后续可对危险账号进行一系列阻止操作，让风险降低。

57、相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

58、1、提升虚拟人身份认证的安全性：通过将区块链技术融入虚拟人身份认证过程中，本技术利用区块链的不可篡改性为虚拟人的身份信息提供了坚固的安全保障。这一点相较于传统的身份认证系统，显著提高了虚拟人身份信息的安全性，有效防止了身份信息的伪造和篡改。

59、2、增强认证系统的灵活性和效率：通过采用web框架，可以实现了后端服务的灵活部署和高效运行，为系统稳定性和快速开发提供了有力支撑。这一点使得本系统相比现有技术在适应快速变化的需求和环境中表现出更高的灵活性和效率。

60、3、改善用户体验：为用户设计了友好且直观的操作界面，极大地提高了系统的易用性和用户满意度。这种直观的操作体验相比现有技术，有效降低了用户的使用门槛，提升了用户的互动体验。

61、4、提高身份识别的准确性：通过采用通用面部特征提取技术，本技术为虚拟人的准确识别和验证提供了高效的手段。相较于现有的身份识别技术，这一点提高了识别过程的准确性和可靠性，为虚拟人身份认证的精确执行奠定了基础。

62、5、加强数据安全性：本技术通过应用密钥技术中的公钥密码算法，进一步加强了系统的安全性，确保了数据在传输和存储过程中的加密保护。相比现有技术，这一点为用户数据提供了更为严格的安全保护，有效防止了数据泄露和未授权访问的风险。

63、总体而言，本技术不仅在技术层面上实现了创新，更在实用性、安全性和用户体验等多个维度上，相比现有技术展现出明显的优势和有益效果，为智能虚拟人的身份认证和数字身份的安全管理提供了新的解决方案。