[發明專利]一種利用眼睛視線來實現密碼輸入的方法及其硬件裝置

有效

• 申請號: 201410361283.2
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104156643B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 龐志勇;陳弟虎;張媛
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06F21/31
• 分類號: G06F21/31
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司44100
• 代理人: 張玲春

技術領域

本發明涉及模式識別技術以及圖像處理技術，特別地涉及一種計算眼睛視線焦點來實現密碼輸入的方法及其硬件裝置。

背景技術

隨著科技的發展，盜竊密碼的技術也在不斷地進步，對傳統物理鍵盤的密碼輸入方式造成嚴重的安全威脅。但目前傳統物理鍵盤的密碼輸入方式依然占據著主流位置，例如隨處可見的ATM機仍然采用九宮格的物理鍵盤進行密碼的輸入，安全性較低。于是，亟需一種保密性高又能大規模推廣的新型密碼輸入方式。

眼睛是人類心靈的窗口，通過眼睛來傳遞信息符合自然的交互方式。近年來，計算設備的性能大幅提高，再加上模式識別算法的精確度有顯著的進展，為眼控密碼輸入的新型密碼輸入方式提供了技術實現的基礎。

中國專利CN?103077338?A公開了一種視線追蹤密碼輸入方法和裝置，包括下列步驟：一攝影單元對一區域連續擷取影像，該攝影單元所擷取的影像傳送至一運算單元，其中當一人員接近該攝影單元且該人員的眼睛進入該區域時，該攝影單元連續擷取該人員的該眼睛的影像，該運算單元判斷該人員的眼睛注視輸入區中的某一位置，將該位置所顯示的字符作為密碼輸入，該運算單元將該至少兩個輸入的字符與一默認的密碼做比對，若輸入的字符與默認的密碼相符，則人員通過認證。然而，該發明僅僅公開了由攝像單元拍攝人員眼睛的影像，以判斷該人員所注視的輸入區的字符，并未具體公開該裝置如何確定人員眼睛所注視的輸入區的方法，盡管該發明可以通過運算單元將至少兩個輸入字符與默認的密碼做比對，并由人員通過認證，從而確保密碼輸入的正確性，但是由于上述確認密碼步驟的存在，使得密碼輸入過程復雜化并且增加了密碼輸入的耗時。

中國專利CN?102129554?B公開了一種基于視線跟蹤的密碼輸入控制方法，該密碼輸入控制方法包括具體包括以下步驟：(1)人臉圖像預處理及人眼特征參數提取：根據人臉的結構特性進行人臉檢測并在符合人臉結構特性的人臉區域內進行人眼特征參數的提取；(2)估計當前注視點位置：采用基于相似三角形的雙光源視線跟蹤實現從人眼特征參數到當前注視點位置的估計；(3)根據注視點位置進行密碼輸入操作控制：根據注視點的位置，利用時間門限及聲音反饋來控制密碼輸入的操作。然而，這種方法還需要在屏幕的兩個底角以及例如左上角的三個不同位置設置紅外光源，以確定人員的眼睛瞳孔所注視的當前視點位置，這不僅增加了密碼輸入的硬件設備，而且將紅外光源設置于特定位置時，需要保證紅外光源的位置正確，有利于人員眼睛瞳孔的當前視點位置的計算，這樣會使得硬件配置要求復雜化。

發明內容

本發明的目的，就是克服現有技術的不足，提供一種更安全、更快捷方便、輸入準確度更高的利用眼睛視線來實現密碼輸入的方法。

本發明的目的還在于提供一種對硬件配置要求更少、結構更簡單的密碼輸入硬件裝置。

為了達到上述目的，采用如下技術方案：

(1)設置顯示器單元以及攝像單元，該攝像單元位于該顯示器單元以外的任意位置，并朝向使用者的臉部，該顯示器單元顯示虛擬鍵盤，該使用者注視該虛擬鍵盤上的特定字符；

(2)該攝像單元拍攝使用者的臉部圖像，并對該臉部圖像進行顏色空間轉換處理，以將該臉部圖像從彩色轉換為灰度圖像；

(3)計算該灰度圖像的各點像素積分數值，以形成積分數值圖像；

(4)訓練若干個不同的Adaboost分類器，其中該若干個不同的分類器為弱分類器，該弱分類器根據使用者預設的不同的級別，集合并形成各級強分類器，然后使用Adaboost遍歷該積分數值圖像并進行級聯檢測，以計算每個具有haar特征的該弱分類器的特征值，判斷該積分數值圖像是否通過該各級強分類器，從而檢測相對應的該圖像是否包含使用者的眼睛；

(5)定義包含使用者的眼睛區域為目標區域，確定該目標區域中左右眼的瞳孔中心以及內眼角點的位置；

(6)根據該兩個瞳孔中點以及該兩個內眼角點建立視線模型，根據該視線模型以及幾何關系，確定視線焦點在該顯示器單元上的具體位置；

(7)該視線焦點在該虛擬鍵盤的該具體位置上停留特定時間，確定該具體位置所顯示的字符為使用者需要輸入的密碼值。

根據一個實施例，步驟(2)中的將該圖像從彩色轉換為灰度圖像，所采用的計算公式為：

Y＝0.257?R+0.564?G+0.098?B

其中，Y為灰值度，R為紅色分量，G為綠色分量，B為藍色分量。