用于智能移動終端的用戶身份認證方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用戶身份認證技術，特別涉及一種智能移動終端用戶身份的認證方法。
【背景技術】
[0002]隨著社會的進步，人們對于安全與身份信息越發(fā)重視，對生物識別技術的需求不斷擴大。研發(fā)一種性能可靠，操作簡單的識別系統(tǒng)逐漸成為當前技術研宄的熱點。
[0003]現(xiàn)今市場上流行的智能終端上的認證技術有很多:筆跡識別和語音識別準確度欠佳且容易被其他人復現(xiàn)；面部識別技術隨著圖像處理技術的發(fā)展得以興起，但該技術受到環(huán)境和生理因素的干擾，穩(wěn)定性欠佳；指紋、瞳孔、虹膜識別安全性和準確性較高，但需要提供特殊的硬件設備支持，成本較高；一些基于陀螺儀等單一傳感器數(shù)據(jù)的身份認證方法會受到移動終端旋轉、平移等姿態(tài)變化的影響，并且行為特征不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)噪聲大。
[0004]近來也出現(xiàn)了利用多指觸摸數(shù)據(jù)提取手型特征的認證方法，但這類方法只能提取指長差和指間距等簡單的手型特征，在有些情況下不能將所有的用戶區(qū)分開來。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種主動動作和觸屏操作相結合的移動終端認證方法，特別是在主動動作和觸屏操作相結合的操作方式下，以用戶觸屏測地距離為基礎，建立描述手指觸屏軌跡與移動終端空間姿態(tài)位置映射關系的特征序列來判斷用戶身份合法性的方法。
[0006]為達到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術方案予以實現(xiàn)的:
[0007]一種用于智能移動終端的用戶身份認證方法，其特征在于，采用主動動作和觸屏相結合的操作方式，包括操作方式、訓練和認證三個部分，其中:
[0008]操作方式由雙手或單手完成，包括同時進行的兩個環(huán)節(jié):
[0009](I)用戶握機手帶著移動終端進行主動運動，主動運動是轉動、單向移動、擺動中的一種運動方式或兩種以上運動方式的組合；
[0010](2)手指在移動終端觸摸屏上滑動；
[0011 ] 訓練部分包括下述步驟:
[0012](I)記錄合法用戶多次進行同一操作方式時，移動終端上陀螺儀記錄的角速度行為數(shù)據(jù)、加速度計記錄的加速度行為數(shù)據(jù)、磁力計獲得的方向行為數(shù)據(jù)以及手指在觸摸屏上滑動的觸屏行為數(shù)據(jù)；
[0013](2)針對操作方式中的觸屏行為數(shù)據(jù)、角速度行為數(shù)據(jù)、加速度行為數(shù)據(jù)、方向行為數(shù)據(jù)，以觸屏測地距離為基礎，分別計算描述操作方式中手指觸屏軌跡與移動終端空間姿態(tài)位置映射關系的觸屏、角速度、加速度及方向特征向量序列，所述測地距離是沿著數(shù)據(jù)點所在曲線軌跡，連接兩個點的最短距離；
[0014](3)分別獲取各種特征向量序列的參考特征向量序列，計算每次操作方式的觸屏、角速度、加速度及方向特征向量序列與各自參考特征向量序列的距離，得到每次操作方式的距離特征向量，將合法用戶多次操作方式的距離特征向量組成訓練特征集合；
[0015](4)采用分類器建立用戶的身份認證模型，將合法用戶的訓練特征集合標記為正類對身份認證模型進行訓練，得到合法用戶的身份判定閾值；
[0016]認證部分包括下述步驟:
[0017](I)在認證時，讓用戶重復訓練時采用的操作方式，并記錄移動終端上陀螺儀記錄的角速度行為數(shù)據(jù)、加速度計記錄的加速度行為數(shù)據(jù)、磁力計獲得的方向行為數(shù)據(jù)以及手指在觸摸屏上滑動的觸屏行為數(shù)據(jù)；
[0018](2)計算觸屏、角速度、加速度及方向行為數(shù)據(jù)的特征向量序列，與訓練部分訓練時獲得的對應參考特征向量序列進行距離度量，得到距離特征向量；
[0019](3)將該距離特征向量作為訓練部分建立的用戶身份認證模型的輸入，得到身份認證的檢測值，并將該檢測值與身份判定閾值進行比較，進而判定用戶身份的合法性。
[0020]所述訓練部分步驟(2)中的觸屏特征向量序列包括觸屏測地距離序列、觸屏速度特征向量序列、觸屏加速度特征向量序列以及多指觸屏觸點關系特征向量序列；
[0021]所述訓練部分步驟(2)具體計算方法如下:
[0022]I)觸屏測地距離序列:以每次操作方式中每個觸屏操作手指的第一個觸屏數(shù)據(jù)點為起點，計算后續(xù)觸屏數(shù)據(jù)中各個手指的觸點與該手指起點的測地距離；
[0023]2)觸屏速度特征向量序列:對觸屏測地距離序列相鄰兩項求差，再除以這兩項之間的時間差，在所得商序列前端補O保證與觸屏測地距離序列長度相同，得到沿觸屏曲線方向的速度序列，與觸屏測地距離序列共同組成描述手指觸屏軌跡與觸屏滑動速度映射關系的觸屏滑動速度特征向量序列；
[0024]3)觸屏加速度特征向量序列:對觸屏速度特征向量序列相鄰兩項求差，再除以這兩項之間的時間差，在所得商序列前端補O保證與觸屏測地距離序列長度相同，得到加速度序列，與觸屏測地距離序列共同組成描述手指觸屏軌跡與觸屏滑動加速度映射關系的觸屏滑動加速度特征向量序列；
[0025]4)多指觸屏觸點關系特征向量序列:對應于多指觸屏操作，從每次操作方式中第一組觸屏數(shù)據(jù)點開始，計算后續(xù)觸屏數(shù)據(jù)中每個手指的觸點與同一時刻相鄰手指對應的觸點之間的距離，形成多指觸屏觸點關系序列，與觸屏測地距離序列共同組成描述手指觸屏軌跡與多指觸屏觸點位置映射關系的多指觸屏觸點關系特征向量序列；
[0026]5)角速度特征向量序列:從每次操作方式中手指接觸觸摸屏時刻開始，記錄與三軸角速度相關的序列，形成角速度序列，與觸屏測地距離序列共同組成描述手指觸屏軌跡與移動終端運動角速度映射關系的角速度特征向量序列；
[0027]6)加速度特征向量序列:從每次操作方式中手指接觸觸摸屏時刻開始，記錄與三軸加速度相關的序列，形成加速度序列，與觸屏測地距離序列共同組成描述手指觸屏軌跡與移動終端運動加速度映射關系的加速度特征向量序列；
[0028]7)方向特征向量序列:從每次操作方式中手指接觸觸摸屏時刻開始，記錄磁力計獲得的三個方向角數(shù)據(jù)，形成方向序列，與觸屏測地距離序列共同組成描述手指觸屏軌跡與移動終端方向角映射關系的方向特征向量序列。
[0029]所述訓練部分步驟(3)中各種特征向量序列的參考特征向量序列的獲取方法是:在多次操作方式的觸屏、角速度、加速度及方向特征向量序列中，計算每次操作方式的特征向量序列與其他次操作方式的同種特征向量序列之間的距離，累加后得到距離之和，選擇距離之和最小的一次操作方式的特征向量序列作為該種特征向量序列的參考特征向量序列。
[0030]本發(fā)明方法的優(yōu)點在于:定義操作簡單自然且相對固定，重復操作相似度高的操作方式，從觸摸屏、陀螺儀、加速度、磁力計四個方面提取數(shù)據(jù)進行整合，形成描述用戶進行認證操作過程中那些特有的行為習慣所形成的數(shù)據(jù)映射關系作為認證特征，并且這些特征具有空間平移旋轉不變性，有效避免了移動終端旋轉、平移等姿態(tài)變化對認證結果的影響。此外，本發(fā)明可以將特定運動過程中的行為特征與多指觸摸數(shù)據(jù)中包含的手型特征有機的結合起來，身份特征的穩(wěn)定性更高；與單純基于觸屏行為認證的方法相比，由于采用了主動運動與觸屏聯(lián)合操作的方式，引入了相關的運動特征，使認證時用戶的區(qū)分能力得到顯著提升。
【附圖說明】
[0031]下面結合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的詳細描述。
[0032]圖1是本發(fā)明一種雙手操作方式示意圖。圖1中:(a)圖為雙手操作開始狀態(tài)；(b)圖為雙手操作左手轉動終端右手滑屏過程；(C)圖為(b)圖的動作延續(xù)；(d)圖為雙手操作結束狀態(tài)；
[0033]圖2是本發(fā)明一種單手操作方式示意圖。圖2中:(a)圖為單手操作開始狀態(tài)；(b)圖為單手操作握機手轉動同時拇指滑屏過程；(C)圖為單手操作結束狀態(tài)；