[發(fā)明專利]一種基于動態(tài)手勢的身份認證方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310358968.7
• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN103442114A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設計）人: 王磊;高煥芝;曹秀蓮;鄒北驥
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04M1/21
• 分類號: H04M1/21;G06F21/32
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

1.一種基于動態(tài)手勢的身份認證方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)采集手勢執(zhí)行時的x，y，z三個方向的加速度數(shù)據(jù)作為測試樣本；

2)對測試數(shù)據(jù)進行預處理；所述的預處理包括平滑去噪和量化；

3)采用改進的動態(tài)時間規(guī)整(DTW)算法對測試樣本與模版數(shù)據(jù)進行匹配；取消DTW方法第2)步得到的測試樣本與最優(yōu)模板之間匹配時的端點對齊限制，允許動態(tài)規(guī)劃匹配路徑的起點在線段[(1，1)，(1，L)]或[(1，1)，(L，1)]上，且允許終點在線段[((M-L+1)，N)，(M，N)]或[(M，(N-L+1))，(M，N)]上；也就是說某次手勢的第一幀可以和另一次手勢的前L幀中的任意一幀進行匹配，最后一幀可以和另一次手勢末尾L幀中的任意一幀進行匹配；并限制動態(tài)規(guī)劃彎折的斜率在0.5-2之間，利用端點放寬的額度L和彎折的斜率計算出動態(tài)規(guī)劃的邊界條件；

其中，M為最優(yōu)模板長度，N為測試數(shù)據(jù)長度，L為端點放寬的額度；

4)在第3)步得到的邊界條件之內(nèi)進行動態(tài)規(guī)劃，不需要保存所有的累積距離和幀匹配距離，聲明列矢量D保存前一列的累積距離，聲明列矢量d保存當前列計算的累積距離；

5)動態(tài)規(guī)劃中計算并判斷當前列的累積距離是否都大于閡值τ，如果都大于閡值τ則認證失敗，提前終止；如果并不都大于閡值τ，則轉(zhuǎn)入步驟6)；

6)判斷當前數(shù)據(jù)幀是否是測試數(shù)據(jù)的最后一幀，如果不是最后一幀，則把下一幀賦值給當前數(shù)據(jù)幀，并轉(zhuǎn)入步驟5)；如果是最后一幀，則取D[M-L+1，…，M]中的最小值min，并與閡值τ比較，如果min小于閡值，則認證成功，結束方法；如果min大于閡值τ，則認證失敗，結束該認證過程。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于智能手機傳感器設備的手勢認證方法，其特征在于，所述的最優(yōu)模板和閡值的確定方法為：

為用戶采集15個某手勢的樣本，采用放松端點限制的DTW高效匹配方法計算兩兩樣本之間的DTW累積距離，選擇與其他樣本距離和最小的樣本為最優(yōu)樣本即最優(yōu)模板，并選擇最優(yōu)樣本與其他樣本間的最大距離為閡值。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于智能手機傳感器設備的手勢認證方法，其特征在于，為了適應人們不同時期執(zhí)行手勢時可能出現(xiàn)的變化，采用模板自適應策略，每隔一段時間從通過認證的手勢中重新選取新的最優(yōu)模板代替原有的最優(yōu)模板。

4.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的一種基于智能手機傳感器設備的手勢認證方法，其特征在于：

在步驟1)中，利用(SensorManager)context.getSystemService(context.SENSOR_SERVICE)獲取android系統(tǒng)已經(jīng)封裝好的傳感器管理對象SensorManager，然后通過SensorManager獲取加速度傳感器Sensor.TYPE_ACCELEROMETER；傳感器獲取數(shù)據(jù)的頻率設置為SENSOR_DELAY_GAME；

在步驟2)中，采用簡單移動平均線(SMA)濾波器對測試數(shù)據(jù)進行平滑去噪；計算公式為：去噪后的值其中X_i為第i個測試數(shù)據(jù)；n取5-10中的一個值；

在步驟2)中，將采集到的浮點型的加速度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為33級的整型數(shù)據(jù)；

在步驟3)中，把匹配時間軸分成5段，(1，L)，(L+1，X_a)，(X_a+1，X_b)，(X_b+1，N-L)，(N-L+1，N)，其中X_a＝(2M-N-L)/3，X_b＝(2(2N-M)+L)/3都取最相近的整數(shù)，并且必須滿足X_a≥1，X_a≥L，由此得出最優(yōu)模板長度M和測試數(shù)據(jù)長度N的關系為：

2M-N≥3+L2N-M≥L--(4)]]>

不滿足上式關系的測試數(shù)據(jù)被認為與最優(yōu)模板相差太大，無法進行動態(tài)折彎，L取值8；把折彎分成的5段，y邊界值通過x表示如下：

ymin=01≤x≤L12(x-L)L+1≤x≤Xb2(x-N)+M-LXb+1≤x≤N;]]>

ymax=2x+L1≤x≤Xz12(x-N+L)+MXa+1≤x≤N-LMN-L+1≤x≤N;]]>

對測試手勢每列數(shù)據(jù)進行動態(tài)規(guī)劃時，計算出其相應的邊界值，并只匹配邊界內(nèi)的格點，從而減少計算量；每一列格點的匹配計算只用到了前一列的3個格點；L取值8。