身份验证方法、装置及系统与流程

本发明是涉及一种身份验证机制，尤其是涉及一种利用眼动输入的身份验证方法、装置及系统。

背景技术：

目前眼动追踪技术主要可区分为与侵入性(invasive)与非侵入性(non-invasive)两种。侵入性的眼动追踪技术主要是在眼睛中设置搜寻线圈法(searchcoil)或使用眼动电波图(electrooculogram)。而非侵入性的眼动追踪技术则可区分为免头戴式(free-head)或头戴式(head-mount)人眼追踪技术。而随着科技的发展，眼动追踪技术大幅应用于各种领域，例如神经科学、心理学、工业工程、人因工程、行销广告、电脑科学等。

通过眼动追踪技术来协助口说不便与肢体困难者进行沟通及辅助所需，带给了许多行动不便者更多的便利。例如，通过眼动电子产品的辅助，而能够以眼睛代替鼠标来完成沟通、上网和影音娱乐活动等。

技术实现要素：

本发明提供一种身份验证方法、装置及系统，利用眼动状态来输入密码，让密码的输入更为多样化。

本发明的身份验证方法，包括：对使用者的脸部图像序列来执行眼动追踪演算法，借以检测使用者的眼动状态；以及基于眼动状态，通过输入界面来输入密码字串，借以启动眼动验证程序；基于眼动状态，进行自主意志确认程序，判断使用者是否处于自主意志状态或非自主意志状态进行眼动验证程序；在判定使用者处于自主意志状态进行眼动验证程序时，启动操作程序；以及在判定使用者处于非自主意志状态进行眼动验证程序时，产生警示信号并启动操作程序。

在本发明的一实施例中，上述身份验证方法还包括：分析使用者的手部图像，借以判断生物特征是否符合预设特征；以及在所述生物特征符合所述预设特征之后，显示输入界面，所述生物特征为指纹特征或掌纹特征。

在本发明的一实施例中，上述身份验证方法还包括：分析脸部图像序列，借以判断生物特征是否符合预设特征；以及在生物特征符合预设特征之后，显示输入界面，所述生物特征为脸部特征、虹膜特征或眼白血管纹路特征。

在本发明的一实施例中，上述基于眼动状态，进行自主意志确认程序的步骤包括：基于眼动状态判断输入界面中的求助选项是否被触发；以及当求助选项被触发时，判定使用者处于非自主意志状态。

在本发明的一实施例中，上述基于眼动状态，进行自主意志确认程序的步骤包括：当密码字串符合第一字串时，判定使用者处于自主意志状态，并且开放操作程序的全部使用权限；以及当密码字串符合第二字串时，判定使用者处于非自主意志状态，并且开放操作程序的部份使用权限。

在本发明的一实施例中，上述输入界面包括密码输入区块以及非密码输入区块，密码输入区块用以提供密码字串的输入。而基于眼动状态，进行自主意志确认程序的步骤包括：基于眼动状态判断非密码输入区块是否被选择；以及在判定非密码输入区块被点选的次数符合预设次数时，判定使用者处于非自主意志状态。

在本发明的一实施例中，上述基于眼动状态，通过输入界面来输入密码字串的步骤包括：判断使用者的眼睛在注视于输入界面中的多个输入单位的其中之一时的眼动状态，其中眼动状态包括凝视时间、瞳孔位移量以及瞳孔移动方向至少其中之一；以及基于眼动状态来判断所欲输出的输入单位。

本发明的身份验证装置，包括显示单元、图像获取单元以及控制单元。显示单元显示输入界面。图像获取单元获取脸部图像序列。控制单元耦接至显示单元及图像获取单元。控制单元对脸部图像序列执行眼动追踪演算法，借以检测使用者的眼动状态，并且基于眼动状态，通过输入界面来输入密码字串，以启动眼动验证程序。控制单元基于所述眼动状态，进行自主意志确认程序，判断使用者是否处于自主意志状态或非自主意志状态进行眼动验证程序。在判定使用者处于自主意志状态进行眼动验证程序时，控制单元启动操作程序。在判定使用者处于非自主意志状态进行眼动验证程序时，控制单元发出警示信号并启动操作程序。

本发明的身份验证系统，包括：本地端装置以及伺服端装置。本地端装置包括：显示单元，显示输入界面；生物辨识器，获取使用者的手部图像；以及图像获取单元，获取脸部图像序列。伺服端装置通过网际网路连接至本地端装置，以自本地端装置接收手部图像及脸部图像序列。伺服端装置包括：控制单元。控制单元分析手部图像或脸部图像序列，借以判断生物特征是否符合预设特征，并对脸部图像序列执行眼动追踪演算法，借以检测使用者的眼动状态，而基于眼动状态来获得密码字串。控制单元在判定生物特征符合预设特征之后，使得本地端装置显示输入界面至显示单元，并通过输入界面来输入密码字串以启动眼动验证程序。

基于上述，结合生物特征以及眼动追踪演算法来进行身份验证，不仅提高了安全性，也增加了操作的多样化。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明一实施例的身份验证装置的方块图。

图2是依照本发明一实施例的身份验证方法的流程图。

图3是依照本发明另一实施例的身份验证方法的流程图。

图4是依照本发明一实施例的身份验证系统的方块图。

附图标号说明：

100：身份验证装置；

110、422：显示单元；

120、423：图像获取单元；

130、413：存储单元；

140、411、421：控制单元；

150、425：生物辨识器；

131、414：图像识别模块；

132、415：密码验证模块；

133、416：眼球追踪模块；

134、417：数据库；

412、424：通讯单元；

430：保全设备；

n：网际网路；

s210、s220、s230、s240、s250、s260、s270：身份验证方法各步骤；

s310、s320：另一实施例的身份验证方法各步骤。

具体实施方式

图1是依照本发明一实施例的身份验证装置的方块图。请参照图1，身份验证装置100包括显示单元110、图像获取单元120、存储单元130、控制单元140以及生物辨识器150。控制单元140耦接至显示单元110、图像获取单元120、存储单元130以及生物辨识器150。

显示单元110用以显示如输入界面等图形化界面，以便于使用者观看显示单元110的画面来进行操作。显示单元110可以是任一类型的显示器，例如为液晶显示器(liquidcrystaldisplay，lcd)、发光二极管(lightemittingdiode，led)显示器或软性显示器。

图像获取单元120用以获取使用者的脸部图像序列。图像获取单元120例如是采用电荷耦合元件(chargecoupleddevice，ccd)镜头、互补式金氧半导体晶体管(complementarymetaloxidesemiconductortransistors，cmos)镜头的摄像机、照相机等。

存储单元130例如是任意形式的固定式或可移动式随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、只读存储器(read-onlymemory，rom)、闪存存储器(flashmemory)、硬盘或其他类似装置或这些装置的组合。

控制单元140例如为中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)、图像处理单元(graphicprocessingunit，gpu)、物理处理单元(physicsprocessingunit，ppu)、可编程的微处理器(microprocessor)、嵌入式控制芯片、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、特殊应用集成电路(applicationspecificintegratedcircuits，asic)或其他类似装置。

存储单元130包括图像识别模块131、密码验证模块132以及眼球追踪模块133，其分别由一或多个程序码片段而组成，由控制单元140执行上述模块来分别执行多个功能。而存储单元130还可进一步包括数据库134，以存储合格用户的帐号数据。而在其他实施例中，图像识别模块131、密码验证模块132以及眼球追踪模块133也可以分别是由多个数字逻辑门所组成的芯片组。控制单元140驱动并执行图像识别模块131、密码验证模块132以及眼球追踪模块133进而实现相关的操作程序。

眼球追踪模块133通过对脸部图像序列执行眼动追踪演算法，借以检测使用者的眼动状态。并且，眼球追踪模块133检测使用者于输入界面上的多个注视位置，以及检测眼动状态，借以通过输入界面来输入密码字串。眼动状态包括凝视时间、瞳孔位移量以及瞳孔移动方向至少其中之一。眼球追踪模块133判断使用者的眼睛在注视于输入界面所包括的多个输入单位(例如为数字或符号)的其中之一时的眼动状态，并且基于眼动状态来判断所欲输出的其中一个数字或符号。例如以瞳孔位移与瞳孔移动方向以及凝视位置来判断所选择的候选字元为何，并且用预设的凝视时间作为确定输入指令。

密码验证模块132执行密码验证程序。密码验证模块132验证所输入的密码字串与合格用户的预设密码是否相符。图像识别模块131用以分析使用者的手部图像，以判断使用者是否为身份验证装置100所允许的合格用户。例如，判断使用者的生物特征是否符合预设特征。上述生物特征例如为指纹特征或掌纹特征。

生物辨识器150包括但不限于，例如为电容式传感器或光学式传感器。利用生物辨识器150来获得指纹或掌纹等手部图像。例如，以手指或手掌按压电容式传感器表面时，根据指纹或掌纹波峰与波谷聚集而产生的不同电荷量(或是温差)，形成指纹图像或掌纹图像。另外，以手指或手掌按压光学式传感器表面时，指纹或掌纹的波峰与波谷对于全反射的吸收与破坏，而获得一枚指纹图像或掌纹图像，再经由照像机模块将图像获取与输出。

底下搭配上述身份验证装置100来说明身份验证方法各步骤。图2是依照本发明一实施例的身份验证方法的流程图。请参照图1及图2，在步骤s210中，控制单元140对使用者的脸部图像序列来执行眼动追踪演算法，借以检测使用者的眼动状态。即，控制单元140驱动眼球追踪模块133来执行眼动追踪演算法。

接着，在步骤s220中，控制单元140基于眼动状态，而通过输入界面来输入密码字串，以启动眼动验证程序。

在步骤s230中，控制单元140会基于眼动状态，进行自主意志确认程序，借以判断使用者是处于自主意志状态或非自主意志状态进行眼动验证程序。例如，控制单元140判断眼动状态是否符合预设条件，借此来判断使用者是否处于自主意志状态或处于非自主意志状态，由此可防止使用者是在受到胁迫的情况下来进行身份验证程序。

在判定使用者处于自主意志状态进行眼动验证程序时，如步骤s240所示，密码验证模块132会进一步地判断输入的密码字串是否正确。若输入的密码字串正确，则在步骤s250中，控制单元140会启动操作程序。在此，操作程序例如为解锁程序、金融交易程序等。并且，若输入的密码字串不正确，如步骤s260所示，结束身份验证的流程。

反之，在判定使用者处于非自主意志状态进行眼动验证程序时，如步骤s270所示，控制单元140会产生警示信号并启动操作程序。

底下举例来说明如何基于眼动状态，进行自主意志确认程序。

在本发明范例实施例中，输入界面中设置有一求助选项，当使用者发生被威胁等非自主意识的操作时，可利用眼动输入来触发求助选项。控制单元140基于眼动状态判断输入界面中的求助选项是否被触发。当求助选项被触发，则控制单元140判定使用者目前处于非自主意志状态。进而身份验证装置100会产生并传送警示信号至一保全设备。并且，在判定使用者处于非自主意志状态下，倘若眼动输入的密码字串正确，则控制单元140仍然会启动后续的操作程序。

另外，可预先设定两组预设密码，其中一组(第一字串)供使用者以自主意志进行操作的情况下使用，而另一组(第二字串)则供发生被威胁等非自主意志的操作时使用。并且，两组预设密码分别具有不同的使用权限。具体而言，使用者利用眼动输入而输入一密码字串供密码验证模块160执行密码验证程序。当密码字串符合第一字串时，控制单元140判定使用者处于自主意志状态，并且开放操作程序的全部使用权限。当密码字串符合第二字串时，表示使用者目前处于非自主意识进行操作的状态，因此，控制单元140判定使用者处于非自主意志状态，并且开放操作程序的部份使用权限。

又，还可进一步设定为如下，当使用者利用眼动输入在非密码输入区块进行点选，且点选次数超过预设次数，即判定使用者处于非自主意志状态。具体而言，输入界面包括密码输入区块以及非密码输入区块，密码输入区块用以提供密码字串的输入。控制单元140基于眼动状态判断非密码输入区块是否被选择，并且在判定非密码输入区块被点选的次数符合预设次数时，便判定使用者处于非自主意志状态。

此外，为了确保身份验证程序的安全性，身份验证装置100还会对使用者的生物特征进行验证程序，借以判断使用者是否是合格用户。例如，控制单元140会判断使用者的生物特征是否符合预设特征，由此可确认使用者是否为合格用户。底下再举一实施例说明。

图3是依照本发明另一实施例的身份验证方法的流程图。在本实施例中，将与图2相同的步骤给予相同的标号，并省略其说明。

请参照图1及图3，在步骤s310中，控制单元140分析使用者的手部图像，借以判断使用者的生物特征是否符合预设特征。即，由图像识别模块131先行判定使用者是否为合格用户。若判定使用者为合格用户，则驱动眼球追踪模块133会检测使用者的眼动状态，进而执行步骤s210～s270。反之，若判定使用者不是合格用户，如步骤s260所示，结束身份验证的流程。

在步骤s320中，当图像识别模块131判定生物特征符合预设特征之后，控制单元140才会显示输入界面于显示单元110中，以供使用者在后续以眼动输入方式而通过输入界面来输入密码字串。之后，控制单元140会执行步骤s210～s270的自主意志确认程序与密码验证程序，而图3中的步骤s210～s270是相同或相似于图2中的步骤s210～s270，因此，在此不再重述。

举例而言，上述生物特征例如是指纹特征或掌纹特征。例如，图像识别模块131基于数据库134内的预设特征来判断使用者是否为合格用户，即，判断指纹特征或掌纹特征是否与预设特征相符。若判定使用者不是合格用户，图像识别模块131结束身份验证的流程(步骤s260)。若指纹特征或掌纹特征与预设特征相符，初步判定使用者为合格用户，进而驱动眼球追踪模块133，并且，图像识别模块131可进一步读取此合格用户对应的预设密码，并将对应的预设密码传送至密码验证模块132以待后续进行比对。

然而，本发明并不加以限制生物特征的验证程序的方式。例如，在另一范例实施例中，图像识别模块131是分析脸部图像序列来判断使用者的生物特征是否符合预设特征。在此范例实施例中，所述生物特征为脸部特征、虹膜特征及眼白血管纹路特征其中之一或其组合。例如，在脸部图像序列的脸部特征与预设的人脸图像特征(预设特征)相符，且虹膜特征与预设的虹膜图像特征(预设特征)相符的情况下，则判定使用者为合格用户。

另外，上述身份验证方法也可由远端的伺服端装置来执行，本地端装置只负责获取手部图像及脸部图像序列，并显示输入界面及输出一结果。底下再举一例说明。

图4是依照本发明一实施例的身份验证系统的方块图。请参照图4，身份验证系统400包括伺服端装置410、本地端装置420以及保全设备430。伺服端装置410、本地端装置420以及保全设备430为具有运算能力的电子装置，且通过网际网路n而进行沟通。保全设备430例如为警察局的伺服器或是金融机构的伺服器。

伺服端装置410包括控制单元411、通讯单元412以及存储单元413。控制单元411及存储单元413分别与控制单元140及存储单元130相似。存储单元413包括图像识别模块414、密码验证模块415、眼球追踪模块416以及数据库417，其相关描述可参考上述图像识别模块131、密码验证模块132、眼球追踪模块133以及数据库134。

本地端装置420包括控制单元421、显示单元422、图像获取单元423、通讯单元424以及生物辨识器425。通讯单元412及通讯单元424例如为有线或无线的网路卡。

在本实施例中，本地端装置420只负责获取手部图像以及脸部图像序列，之后通过通讯单元424将手部图像及脸部图像序列传送至伺服端装置410，而由伺服端装置410来执行身份认证程序。

具体而言，本地端装置420的控制单元421先驱动生物辨识器425来获得使用者的手部图像，以及驱动图像获取单元423来获取脸部图像序列，并传送手部图像与图像脸部序列至伺服端装置410。接着，伺服端装置410的控制单元411分析手部图像或脸部图像，借以判断生物特征是否符合预设特征，并且传送一分析结果至本地端装置420。倘若分析结果表示生物特征符合预设特征，则本地端装置420的控制单元421会在显示单元422中显示一输入界面，以供使用者利用眼动输入方式通过输入界面来输入一密码字串。另外，可进一步设定为，倘若分析结果表示生物特征不符合预设特征，则本地端装置420的控制单元421将不会显示输入界面。

在显示输入界面之后，伺服端装置410的控制单元411对脸部图像序列执行一眼动追踪演算法，借以检测使用者的眼动状态而基于眼动状态来获得密码字串，并执行后续的自主意志确认程序与密码验证程序。

综上所述，使用者在身份验证过程中结合生物特征以及眼动追踪演算法，大幅提高身份验证的安全性。此外，利用眼球动作来执行眼动输入，使得操作更为多样化。并且，在遭受到威胁的情况下，可利用眼动输入触发警示信号，据此可在不被歹徒发觉的情况下来进行求救。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。