基于频域图像混合的移动终端触摸屏密码键盘防窥视方法与流程

本发明属于计算机视觉与图像处理领域，涉及一种基于频域图像混合的移动终端触摸屏密码键盘防窥视方法。

背景技术

随着科技的发展，人们生活水平的日益改善，密码键盘作为一种特殊的密码输入设备，由于其操作简单，广泛的应用于日常生活中。其中应用最多、最广的主要是有以下的两个方面：

(1)手机密码输入。目前中国对手机的持有率已经达到58％(据相关人士统计)，有的人拥有一个或者两个以上的手机。现在市场大部分的智能手机都具有很多的功能，比如交易、聊天等。基于中国庞大的人口，手机密码信息如何在商场、商店、餐馆等一些公共场合，如何能够不被轻易的窃取密码信息，越来越引发人们的关注，人们迫切的希望自己的隐私信息不被轻易获取。手机目前密码的输入主要形式为九宫格(按键输入)，并不具有像银行、商场等密码输入设备外壳，主要原因是影响手机的美观和手机的使用以及携带。在一些公共的场合，比如公交车、商场、商店、地铁等等，如果他人有意观察手机持有者的隐私信息，持有者的隐私信息很可能就会泄露出去。鉴于上面所述部分情况，一些研究者开始从手机屏幕着手，尝试去解决这一些问题。比如专利cn201510885750.6，他们研究出一种防窥膜，使荧幕显示出的资料专供使用者正面阅读,可视区域是60度，任何人在两侧旁观只能看到漆黑画面，并对防窥膜进行图像清晰度的优化。但是它存在的问题是只能实现60度，且只能是两旁观察。如果由于身高原因或者在比较拥挤的场合，不法分子可以从持有者后方或者其他可视角度窃取密码，因此防窥膜的作用并不明显。

(2)服务行业。密码键盘是金融收银系统必不可少的计算机外部设备之一，广泛应用在通讯、政府、交通、工商、税务、超市等服务行业，配合银行系统、pos机和管理系通使用，主要是用来输入密码。这些场所来往人群繁多，诸如在商店，人们在购买完商品后，通过卡类支付。需要用到密码输入器，这些数字按键一般是固定的位置，按键并不能被遮挡，无法起到防窥视的作用，所以使用者在输入密码的同时，常常要防止周围有人窥视密码，造成的财产的损失。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于频域图像混合的移动终端触摸屏密码键盘防窥视方法，在不同的距离看到不同的图像，能够在视觉上达到模糊效果。将图像处理和密码键盘相结合，能够弥补密码键盘不具有防窥视功能的缺陷。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于频域图像混合的移动终端触摸屏密码键盘防窥视方法，该方法包括以下步骤：

s1：根据图像的频域，通过高斯滤波器提取图像的高频和低频图像信息，频域对应图像维度，生成高频图片和低频图片，并合成一张混合图像，作为密码键盘的按钮信息；

s2：通过滤波算法提取生成主键位图和图键位图，并存储主键位数据作为使用者能够看到的按键信息，为高频信息，获取按钮图像；

s3：获取按钮的高低频图像；

s4：对只具有高频和低频的图像进行图像混合；

s5：对混合图像进行维度调节，即对混合图像的每一个像素取周边像素的平均值；通过调节平滑程度参数sigma，在图像特征过分模糊或过分平滑、与平滑图像中由于噪声和细纹理引起的过多的突变量之间取中间值，sigma值越低，具有的低频信息部分更加突出；sigma值越高，具有的高频信息部分更加突出；

s6：根据得到的混合图像，是否与按钮信息相匹配，进行高低频图像生成的调节。

进一步，在所述s2中，采用0～9数字键，但数字键信息不固定的方式。

进一步，所述s3具体为：将二维零均值离散高斯函数作平滑滤波器，二维零均值高斯函数为：g(x,y)＝exp(-(x²+y²)/(2sigma²)，其中，高斯分布参数sigma决定高斯函数的宽度，sigma越大，高斯滤波器的频带越宽，平滑程度越好；高斯平滑滤波器通过原始的图像减去图像的低频或高频，得到图像的高频或低频信息。

进一步，所述s4具体为：在对具有高频和低频的图像进行图像混合情况下，通过算法实现两张图像进行混合，满足图像的维度一样，大小一样；在开始设计键位图的大小全部一致或者集体的缩放，当无法混合时，采取两种措施：①开始时对图像进行按比例放大缩小；②设计过程中提取图像的特征点进行匹配，部分进行拉伸和缩小。

本发明的有益效果在于：

①传统移动终端不具备防窥视的功能。如果在设备的外观或者是硬件部分进行的改进，实现防窥视，增加了设备的体积，会造成设备使用不方便，影响使用者的使用心情。本发明针对软件改进，弥补传统设备的触摸屏不具备防窥视的功能。

②传统移动终端的键位信息可以直接观察。本发明的按键数字使用混合图像代替。因为肉眼近距离看到的是图像的高频信息，图像细节是图像变化尖锐的部分，图像变化的越尖锐高频频谱越多，高频对应着图像的高频信息；远距离看到图像的低频信息，除去图像细节，剩下就是图像的低频信息。一张图像的信息由低频到高频的信息组成，本发明利用这个原理把不同图像的高频和低频分别提取，合成混合图像，替换键位图。这张混合图像在近远处看到的图片不一样。因为混合图像近距离看到的是图像的高频部分，远距离看到的是图像的低频部分或看到模糊的图像，除了在一定角度范围内，同等距离的其他角度也具有模糊的效果，所以实现了防窥视的功能。

③传统移动终端的键位固定。本方法采用键位的信息不固定，键位的位置与传统位置一样，近距离可视的0～9键位随机排列。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为方案的流程图；

图2为程序的流程图；

图3为防窥视触摸屏密码键盘效果图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

一种防窥视触摸屏密码键盘实施包含如下步骤。

(1)图1为本发明的方案的流程图，其特征在于根据图像的频域，通过高斯滤波器提取图像的高频和低频图像信息(频域对应图像维度)，生成高频图片和低频图片，并合成一张混合图像，作为密码键盘的按钮信息。程序的流程图如图2所示，该步骤如下。

(2)获取按钮图像：通过算法生成主键位图和图键位图，并存储主键位数据作为使用者能够看到的按键信息，这组数据作为高频信息，高频信息是使用者近距离能够看到的清晰的图像，以方便用户的使用。

(3)获取按钮块的高低频图像：由于图像是二维，所以常用二维零均值离散高斯函数作平滑滤波器，二维零均值高斯函数为：g(x,y)＝exp(-(x²+y²)/(2sigma²)，其中，高斯分布参数sigma决定了高斯函数的宽度。高斯平滑滤波器无论在空间域还是在频率域都是十分有效的低通滤波器，由于图像的高频和低频信息都存储在图像里，可以通过原始的图像减去图像的低频或高频，就可以得到图像的高频或低频信息。高斯模糊的原理是根据高斯曲线调节像素色值，有选择地模糊图像。就是高斯模糊能够把某一点周围的像素色值按高斯曲线统计起来，采用数学上加权平均的计算方法得到这条曲线的色值，最后能够留下人物的轮廓，即曲线。

(4)合成高低频图像：在对具有高频和低频的图像进行图像混合情况下，通过算法实现两张图像进行混合，必须满足图像的维度一样，也就是图片大小必须一样，否者就会出现无法混合的现象。对于这种情况，可以采取两种措施：①在开始阶段对图像进行按比例放大缩小，但是会出现图像变形。②设计过程中提取图像的特征点进行匹配，部分进行拉伸和缩小，但是也会出现图像变形。介于上面两种情况，在开始设计图片按钮大小全部一致或者集体的缩放。

(5)调节混合图像：对图片的高频和低频进行混合，混合的图片具有模糊效果。这里的“模糊”是每一个像素取周边像素的平均值。高斯滤波器宽度(决定着平滑程度)是由参数sigma表征的。而且sigma和平滑程度的关系非常简单，sigma越大，高斯滤波器的频带就越宽，平滑程度就越好.通过调节平滑程度参数sigma，可在图像特征过分模糊(过平滑)与平滑图像中由于噪声和细纹理所引起的过多的突变量(欠平滑)之间取得中间值，sigma值越低，它具有的低频信息部分更加突出；sigma值越高，它具有的高频信息部分更加突出。

(6)调整按钮信息的匹配与调节：根据得到的混合图像，是否与按钮信息相匹配，进行高低频图像生成的调节。使用者在使用防窥视触摸屏密码键盘时，按键信息必须能够根据使用者的需求进行调节。一组混合按键图像长时间使用，同样会造成隐私的泄露，所以必须能够调节。混合按键图像的sigma值能够根据使用者的需要，实现键位信息的调节，不同的用户对模糊效果要求不一样或者是感受不一样，都可以根据自己的需求进行调节。

图3为防窥视触摸屏密码键盘效果图。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。