專利名稱：個人手勢簽名的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于用戶作出的手勢對所述用戶的身份進行驗證的方法。本發(fā)明還涉及一種用于驗證用戶身份的系統(tǒng)。
總體而言，目前的數(shù)字用戶驗證方法要么不安全要么不便捷。個人密碼或PIN碼會被盜取或偷窺，從而被欺詐導致誤用。使用依賴對話的編碼(例如TAN)雖然增加了安全性，但是卻給這些編碼的存貯和處理增加了不便。因此，生物特征被預(yù)測為一種私人的但方便的用于克服這些缺陷的方式。然而，這些方式中的許多存在不足聲音印模-這種方法仍然不夠可靠。這種方法原則上是個不錯的選擇，因為它使用大部分相關(guān)設(shè)備均使用的麥克風。而且，在各種情況下，言語為一種自然的交流形式。然而，要求用戶在商店結(jié)帳處大聲說出驗證用語令人尷尬，或者一些設(shè)備仍然未使用麥克風(這種設(shè)備的例子包括遙控器等)。
指印模-雖然認為這種方法足夠安全，但是需要更多的硬件。而且，要求設(shè)備具有明顯大得多的存儲空間。
虹膜掃描、面部識別等-這些先進的生物用戶驗證方法要求專門的額外硬件和/或在計算資源方面相當昂貴。
數(shù)字化筆跡簽名-對于支付應(yīng)用而言，這種方法是個不錯的選擇。用于記錄筆跡簽名的接觸性顯示屏也已經(jīng)應(yīng)用于多種裝置中，例如美國專利US 6539101中就描述了一種內(nèi)含生物特征的鋼筆/尖筆(例如指印模掃描儀)。然后將這些信息與基于筆跡的用戶授權(quán)結(jié)合使用從而提高安全性。
本發(fā)明的一個目的是提供一種解決上述問題的設(shè)備和方法。
所述目的是通過一種驗證用戶身份并基于所述身份驗證來控制對用戶特定數(shù)據(jù)或行為的訪問的方法得以實現(xiàn)的，所述方法通過接收識別密鑰對所述身份進行驗證，并且通過將所述識別密鑰與預(yù)先存儲的參考識別密鑰進行對比，從而控制對所述用戶特定的數(shù)據(jù)或行為的訪問，所述識別密鑰通過以下步驟獲取-當用戶用手作出手勢時，通過記錄所述用戶的手的軌跡來視頻記錄所述手勢；-從所述視頻記錄到的手勢中提取手勢特征；-通過將一個包括所述手勢特征的識別密鑰與包括參考手勢特征的預(yù)先存儲的參考識別密鑰進行比較，從而執(zhí)行所述驗證。
相對諸如虹膜掃描或臉部識別等“靜態(tài)”方法而言，這種手勢簽名最大的優(yōu)點在于其可靠性。手勢簽名中固有的動態(tài)數(shù)據(jù)大大提高了驗證的置信度。
在安全性、可靠性、便捷性以及材料清單類別方面的其它優(yōu)點為安全性通過將個人特征與個人動態(tài)動作相結(jié)合，可獲得技術(shù)上最高級別的安全性。
可靠性由于僅需記錄粗略動作而不必記錄小的細節(jié)，因此即使在較為不利的情況(照明條件、噪音)下，也可以獲得可靠的手勢簽名。
便捷性可在一定距離內(nèi)記錄手勢，或通過一個硬件最為普及的手持式設(shè)備(例如通過視頻)記錄手勢。
材料清單由于對運動的檢測不太依賴于對特定小細節(jié)的準確記錄，因此簡單且價廉的記錄設(shè)備就可以完成工作。
在一實施例中，所述視頻記錄部件置于棒(wand)中，當用戶作出手勢時手持所述棒，并且所述手的軌跡是由所述視頻記錄部件從記錄到的視頻信號中獲得的。UI(用戶接口)棒為一種廣泛用于休閑并且與設(shè)備在一定距離內(nèi)互動的商品。因此，當顧客已經(jīng)將UI棒用作虛擬的購物籃時，同樣使用UI棒進行結(jié)帳驗證會更為快速及便利。但是，在起居室中，當人控制娛樂設(shè)施、在悠閑放松的心情下選擇內(nèi)容，并在某個時間進行驗證的情況下，手勢簽名肯定會比筆跡簽名方便得多，尤其是通過(互動)電視進行家庭購物的情況。
在一實施例中，所述棒包括保護系統(tǒng)，所述保護系統(tǒng)確保只有注冊用戶可以正當?shù)厥褂迷摪?。因此，只有注冊用戶才可以使用棒，還可以利用所述棒的特征唯一地識別出用戶的手勢。
將手勢簽名與棒的獨一無二的電子ID結(jié)合起來使用能進一步提高安全性。由于僅在特定棒的情況下驗證才能通過，因此未經(jīng)授權(quán)的人盜用該棒的情況幾乎是不可能的。當針對特定交易的細節(jié)而各自給出棒密碼驗證簽名時，不可能出現(xiàn)黑客濫用低級別數(shù)字個人ID數(shù)據(jù)的情況。這類數(shù)字個人ID數(shù)據(jù)包括日期和時間，但也包括在管理應(yīng)用程序、交易服務(wù)器以及在所述特定交易中的棒之間交換的數(shù)據(jù)。這樣就避免了將傳送的數(shù)字驗證數(shù)據(jù)用于其它交易中。
在一實施例中，所述視頻記錄部件置于用戶周圍并指向所述用戶的手，以便以視頻來記錄作出手勢過程中的手，所述手勢的軌跡從所記錄到的手勢中提取。因此，用戶無須攜帶任何特殊的工具，因為記錄部件是置于諸如商店等環(huán)境中的。因此，用戶使用手勢來作為用戶簽名的成本更低。
本發(fā)明還涉及一種計算機可讀媒體，所述媒體中存儲有使處理單元執(zhí)行上述方法的指令。
本發(fā)明還涉及一種用于驗證用戶身份并基于所述身份驗證來控制對用戶特定數(shù)據(jù)或行為的訪問的驗證系統(tǒng)，所述方法通過接收識別密鑰對所述身份進行驗證，然后基于將所述識別密鑰與預(yù)先存儲的參考識別密鑰進行對比，從而控制對所述用戶特定的數(shù)據(jù)或行為的訪問，所述驗證系統(tǒng)包括-視頻記錄部件，其用于在用戶用手作出手勢時通過記錄所述用戶的手的軌跡來視頻記錄所述手勢；
-處理部件，其用于從所述視頻記錄到的手勢中提取手勢特征；-處理部件，其用于將包括所述手勢特征的識別密鑰與包括參考手勢特征的預(yù)先存儲的參考識別密鑰進行比較，從而執(zhí)行所述驗證。
在一實施例中，所述系統(tǒng)還包括-包括所述視頻記錄部件的棒，所述棒適于在用戶作出手勢時被用手握住；-處理部件，其用于從通過所述棒內(nèi)的視頻記錄部件記錄到的視頻中獲取所述手的軌跡。
在一實施例中，所述系統(tǒng)還包括-置于用戶周圍的視頻記錄部件，其適用于在用戶作出手勢時視頻記錄所述用戶的手。
-處理部件，其用于從通過所述視頻記錄部件記錄到的視頻中獲取所述手的軌跡。
以下將參見附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中

圖1顯示了一種使用手勢識別對用戶身份進行驗證的方法；圖2顯示了第一種記錄手勢的方法；圖3顯示了一種用于記錄手勢的UI棒；圖4顯示了第二種記錄手勢的方法。
在圖1中，闡述了一種使用手勢識別對用戶身份進行驗證的方法。用戶表示為101，而103表示執(zhí)行所述方法的計算機。本實例是關(guān)于使用用戶手勢對用戶101的身份進行驗證。首先，在步驟105中開始驗證。開啟視頻記錄部件啟動視頻記錄手勢，此時驗證開始。然后，接著，在107步驟中，視頻記錄部件記錄用戶101作出的手勢，框109顯示用戶的手正作出的手勢。為了知道手勢何時完畢，例如，可通過特定的手勢或由與計算機通信的硬件(例如遙控裝置)發(fā)送信號至計算機103，來表明手勢完畢。在步驟111中，從視頻記錄到的手勢中提取手勢特征(E_GC)。例如，可由圖像識別系統(tǒng)在記錄到的視頻中尋找特定特征，來完成上述的提取步驟。然后，在步驟113中將手勢特征與參考手勢特征(R_GC)115進行比較(CMP)，所述參考手勢特征為預(yù)先存儲于計算機103內(nèi)存中的手勢特征。然后在步驟117中，確定所提取到的手勢特征是否與預(yù)先存儲的手勢特征相同。如果手勢特征相同或極為相似，則在步驟121中通過用戶的身份驗證，并允許實施特定的行為和/或訪問用戶特定的數(shù)據(jù)，例如閱讀或修改數(shù)據(jù)。如果手勢不同同或者具有很大區(qū)別，則在步驟119中不通過用戶的身份驗證(ID！OK)，然后不允許使用者實施特定的行為和/或不能訪問用戶特定的數(shù)據(jù)，例如閱讀或修改數(shù)據(jù)。
下面將分別描述兩種常用的記錄手勢原始數(shù)據(jù)的方法，一種稱為外部手勢記錄器，另一種稱為手持式的手勢記錄器。
外部手勢記錄器具有固定的傳感器。有若干種已知的系統(tǒng)從一個或多個外部視頻信號中獲取信息(例如指向信息)從而獲取用戶的手的軌跡，所述外部視頻信號從位于用戶周圍的視頻記錄部件中獲得。有類似的系統(tǒng)從視頻信號獲取手語信息。為了濾掉一般性的基本動作，所有這些系統(tǒng)須使手勢的個體特征盡可能地抽象化。對于手語系統(tǒng)而言，個人的變化被認為是將手勢分類這一任務(wù)的一個障礙。在本發(fā)明的系統(tǒng)中，必須實現(xiàn)一個不同的目標。原始數(shù)據(jù)的壓縮程度無須達到“識別”的理想程度。使用外部視頻記錄部件的優(yōu)點在于，這些外部視頻記錄部件可以提供更多的臉部識別數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可與基于手勢的個人識別結(jié)合在一起，而形成一個復合的識別系統(tǒng)。
附圖2顯示了外部手勢記錄器的一個示例。在該實施例中，攝像頭201指向用戶的手203，并記錄用戶正作出的手勢。攝像頭可以與計算機連接并與其通信，此處的計算機用于進行任何關(guān)于記錄手勢的進一步處理。圖中所述的處理步驟為在207步驟中將手勢記錄為視頻信號后，從記錄到的視頻信號中提取手勢特征，即步驟209(E_GC)。例如，可根據(jù)應(yīng)當能夠提取手勢特征的位置在哪里，而采用一個或多個攝像頭。
手持系統(tǒng)具有內(nèi)置的傳感器用以記錄設(shè)備的動作。已知的系統(tǒng)包括用于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的手套(gloves)或3D鼠標，或者可在(遠程)屏幕上書寫的光筆。但是，與識別普通手勢相比，本發(fā)明的任務(wù)還是有區(qū)別的。
根據(jù)本發(fā)明，可使用附圖3所示的一種UI棒301。棒301一端包括攝像頭303，而另一端包括手柄305。在圖3中，棒還包括按鍵307。例如，可激活該按鍵表示手勢開始，也可表示手勢結(jié)束，之后就可以開始提取手勢特征。棒的殼體內(nèi)可包括諸如計算機205的功能，或者用于例如將所檢測到的手勢數(shù)據(jù)無線傳輸至外部計算機。當使用具有內(nèi)置視頻攝像頭的UI棒時，手勢特征提取步驟就要求檢測原始視頻圖像中的移動元素。通過采用目標跟蹤算法，可重建攝像頭的運動(至少在二維投影中重建)，然后輸入這些數(shù)據(jù)進行驗證?？稍O(shè)有若干個內(nèi)置傳感器，在所述傳感器上建立這種系統(tǒng)。目前用于跟蹤3D手勢的系統(tǒng)一般基于磁性或超聲定位。將這些系統(tǒng)與基于視頻的動作分析結(jié)合使用，就可改進系統(tǒng)在特定應(yīng)用方面的性能?？蓪㈥P(guān)于棒運動的原始信息輸入驗證機器，例如類似于目前使用的基于筆跡的用戶驗證機器。必要的更改僅僅包括，使基本分類模型適應(yīng)于輸入數(shù)據(jù)維數(shù)的增加或多樣化。
附圖4闡述了使用附圖3的UI棒301進行記錄手勢的第二種方法。用戶用手401握住UI棒301的同時作出手勢，手勢數(shù)據(jù)傳輸至計算機403，此處的計算機適合用于進行任何關(guān)于記錄手勢的進一步處理。所述的這種預(yù)處理可以為在步驟405中將手勢記錄為視頻信號后，從所記錄得到的視頻信號中提取手勢特征，即步驟407(E_GC)。
UI棒代表一種優(yōu)選的示例，在這種情況下，手勢簽名很自然地與其它相關(guān)活動融合在一起，例如控制家庭娛樂設(shè)施或在現(xiàn)實世界或虛擬世界中購物等。
UI棒可為一種用于控制家庭娛樂設(shè)施的用戶接口設(shè)備。僅通過指著菜單以及設(shè)備特征(如按鍵)，就能輕易進行功能選擇并完成某項任務(wù)。而且，手勢也可用于提供其它信息(例如指向擴音器，然后順時針方向轉(zhuǎn)動以提高音量)。任何時候用戶想訪問付費的或有年齡限制的內(nèi)容時，用戶須提供身份認證。除目前的必須輸入PIN碼才能獲取信息的系統(tǒng)外，用戶身份的確認(即驗證)也可以通過所提議的手勢簽名來完成。用戶僅須“在空中”寫下某些個人標識符，然后對這些標識符進行相應(yīng)的處理。
在商店中，顧客可將UI棒用作一種虛擬的購物欄。在商店的貨架前，顧客僅須指著想買的物品，通過手勢表明所需數(shù)量，然后繼續(xù)購物。在結(jié)帳處，用戶可以通過專門顯示屏重新檢查其“放入購物籃”內(nèi)的物品，作最后的調(diào)整，然后付款。將個人手勢用作簽名，可使交易更安全而且更便捷。
上述手勢既可以是二維手勢，也可以是三維手勢。一般而言，用戶在三維空間中作出手勢。手勢軌道既可以二維投影，將手勢數(shù)據(jù)記錄于該二維投影中?；蛘撸瑱z測手勢的三維，因此手勢數(shù)據(jù)為基于三維的數(shù)據(jù)。
應(yīng)注意的是，上述實施例是為了說明的目的而非對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不偏離所附權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)設(shè)計多種可選的實施例。在所附權(quán)利要求書中，在括號內(nèi)的使用的引用標識符不應(yīng)視為對權(quán)利要求的限制。用語“包括”指的是除了權(quán)利要求中列舉的元件或步驟之外，還可包括其它的元件或步驟。本發(fā)明可通過包括幾種不同元件的硬件以及通過合適編程的計算機來得以實施。在包括若干種部件的一項設(shè)備權(quán)利要求中，所述若干種部件可以用同一個硬件項目來體現(xiàn)。分別在不同從屬權(quán)利要求中引用的某些方案并不表示這些方案不能結(jié)合使用并產(chǎn)生有益效果。
權(quán)利要求
1.一種驗證用戶身份并基于所述身份驗證來控制對用戶特定數(shù)據(jù)或行為的訪問的方法，所述方法通過接收識別密鑰對所述身份進行驗證，并且通過將所述識別密鑰與預(yù)先存儲的參考識別密鑰進行對比，從而控制對所述用戶特定的數(shù)據(jù)或行為的訪問，所述識別密鑰通過以下步驟獲取-當用戶用手作出手勢時，通過記錄所述用戶的手的軌跡來視頻記錄手勢；-從所述視頻記錄到的手勢中提取手勢特征；-通過將包括所述手勢特征的識別密鑰與包括參考手勢特征的預(yù)先存儲的參考識別密鑰進行比較，來執(zhí)行所述驗證。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述視頻記錄部件置于棒中，當用戶作出手勢時手持所述棒，并且所述手的軌跡是從由所述視頻記錄部件記錄的視頻信號中獲得的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述棒包括保護系統(tǒng)，所述保護系統(tǒng)確保只有注冊用戶才可以正確使用所述棒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述視頻記錄部件置于用戶周圍并指向所述用戶的手，用于視頻記錄作出手勢過程中的手，所述手勢的軌跡從所述記錄的手勢中提取。
5.一種計算機可讀媒體，所述媒體中存儲有使處理單元執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述方法的指令。
6.一種用于驗證用戶身份、并基于所述身份驗證來控制對用戶特定數(shù)據(jù)或行為的訪問的驗證系統(tǒng)，所述驗證系統(tǒng)通過接收識別密鑰來對所述身份進行驗證，并且通過將所述識別密鑰與預(yù)先存儲的參考識別密鑰進行對比，來控制對所述用戶特定數(shù)據(jù)或行為的訪問，所述驗證系統(tǒng)包括-視頻記錄部件，其用于在用戶用手作出手勢時通過記錄所述用戶的所述手的軌跡來視頻記錄手勢；-處理部件，其用于從所述視頻記錄的手勢中提取手勢特征；-處理部件，其用于將包括所述手勢特征的識別密鑰與包括參考手勢特征的預(yù)先存儲的參考識別密鑰進行比較，來執(zhí)行所述驗證。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驗證系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括-包括所述視頻記錄部件的棒，所述棒適于在用戶作出手勢時被所述用戶用手握??；-處理部件，其用于從由所述棒內(nèi)的所述視頻記錄部件所記錄的視頻中獲取所述手的軌跡。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驗證系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括-適合置于用戶周圍的視頻記錄部件，其用于在用戶作出手勢時視頻記錄所述用戶的手；-處理部件，其用于從所述視頻記錄部件所記錄的視頻中獲取所述手的軌跡。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種驗證用戶身份并基于所述身份驗證來控制對用戶特定數(shù)據(jù)或行為的訪問的系統(tǒng)和方法。所述方法通過接收識別密鑰對身份進行驗證，并且通過將所述識別密鑰與預(yù)先存儲的參考識別密鑰進行對比，來控制對所述用戶特定數(shù)據(jù)或行為的訪問。所述識別密鑰通過以下步驟獲取當用戶用手作出手勢時，通過記錄所述用戶的手的軌跡來視頻記錄所述手勢；從所述視頻記錄到的手勢中提取手勢特征；以及通過將包括所述手勢特征的識別密鑰與包括參考手勢特征的預(yù)先存儲的參考識別密鑰進行比較，來執(zhí)行所述驗證。相對諸如虹膜掃描或臉部識別等“靜態(tài)”方法而言，這種手勢簽名最大的優(yōu)點在于其可靠性。手勢簽名中固有的動態(tài)數(shù)據(jù)大大提高了驗證的置信度。
文檔編號G07C9/00GK1977293SQ200580021700
公開日2007年6月6日 申請日期2005年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月29日
發(fā)明者H·肖爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司