[發明專利]基于WIFI信號的人員身份認證和手寫字母識別方法

在審

• 申請號: 202110563201.2
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113300750A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 楊孟渭;顏俊;曾龍娥;李喆
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04L1/06;G06F16/55;G06K9/68;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽

本發明公開了一種基于Wi?Fi信號的人員身份認證和手寫字母識別方法。為了解決手寫識別需要專用設備，不方便，而常規非綁定手寫識別設備精度低、識別速度慢的問題，預先使用設備采集不同人員在固定位置在空中書寫任意字母時的信道狀態信息(CSI)，上傳并建立數據庫后進行分類，而后利用卷積神經網絡進行學習，在進行認證識別時通過WIFI設備接收的CSI的幅度信息進行分解，構造CSI圖像后帶入卷積神經網絡學習所得識別函數，進行人員身份和手寫字母的雙重識別。

技術領域

本發明涉及一種基于WIFI信號的人員身份認證和手寫字母識別方法，屬于機器學習領域。

背景技術

隨著虛擬現實的快速發展，傳統的鍵盤輸入模式已經不適用于該技術并且也難以滿足快速，便捷的要求。對不方便使用鍵盤和觸摸屏的智能設備，空中手寫式輸入更有優勢。因此，空中手寫字母識別就成為研究的熱點。但是隨著該領域研究的應用普及，產生了新的安全問題的研究需求。雖然用戶可以用手勢與環境進行交互，但攻擊者同樣可以模仿窺用戶的輸入手勢，進而非法使用個人服務或者訪問私人信息。因此基于身份認證的手寫字母識別具有重要的研究意義。

常見的身份認證方法是基于生物特征的身份認證方法。生物特征包括：生理學特征以及個體行為特征。生理學特征包括臉、指紋、耳朵、掌紋，體味、DNA等。個體行為特征包括簽名，聲音，擊鍵，走路姿勢，眼睛動作，嘴唇動作等。研究者利用上述生物特征識別人類身份，設計和部署了各種設備，如指紋掃描儀、面部識別攝像頭和掌上打印系統。這些裝置通常放置在門入口，并且要求用戶主動輸入其生物特征。然而這些設備往往很昂貴，并且需要大量的部署開銷。

手寫識別技術從用戶角度是否攜帶專用設備來說主要分為兩大類別，一類為綁定式手寫識別，另一類是非綁定式手寫識別。綁定式手寫識別技術主要通過用戶攜帶傳感器或可穿戴設備獲取豐富的手寫運動軌跡以及手寫運動數據。該方法識別準確率高，但是用戶需攜帶附加設備且不適合遠距離的操作。非綁定式手寫識別。主要有：基于計算機圖像的手寫識別技術，基于無線信號的手寫識別技術。該方法由于不需要用戶攜帶設備，具有便捷性，得到了國內外研究者的廣泛關注。

發明內容

本發明的目的在于提供一種不需要用戶攜帶設備、簡單快捷且有效的人員身份識別及手寫字母識別的方法。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于WIFI信號的人員身份認證和手寫字母識別方法，包括離線階段和在線階段，所述離線階段包括以下步驟：

步驟1：通過WIFI信號設備，在固定的位置上，采集不同人員在空中分別書寫任意一個字母時的信道狀態信息(CSI)，上傳并建立數據庫；

步驟2：將數據庫分為CSI幅度圖像人員類別訓練數據庫和CSI幅度圖像字母類別訓練數據庫；

步驟3：利用卷積神經網絡對所述CSI幅度圖像人員類別訓練數據庫進行分類學習得到人員身份認證函數，對所述CSI幅度圖像字母類別訓練數據庫進行分類學習得到字母識別函數；

所述在線階段包括以下步驟：

步驟11：通過WIFI信號設備，獲取待認證身份人員在固定位置在空中書寫任意字母時的CSI信息；

步驟12：對步驟11所獲得的CSI的幅度信息進行分解，并進行CSI圖像構造，得到用于人員身份認證的CSI幅度身份圖像和用于字母識別的CSI幅度字母圖像；

步驟13：將步驟12得到的所述CSI幅度身份圖像代入步驟3得到的所述人員身份認證函數，將步驟12得到的所述CSI幅度字母圖像代入步驟3得到的所述字母識別函數，得到人員身份認證和字母識別結果。

作為本發明的進一步改進，在步驟1中，將CSI信息上傳并建立數據庫后，對接收的CSI幅度信息進行時域分解，將不同時刻接收的數據包信息形成不同訓練數據庫。