一种基于压力触控的身份认证系统及方法与流程

本发明涉及终端身份认证技术领域，具体涉及一种基于压力触控的身份认证系统及方法。

背景技术：

现有身份认证技术，以解锁为代表，主要通过设置解锁图案或者输入数字密码进行匹配验证。由于这些方法需要用户的手指进行大幅度的空间移动，容易被旁人或录像设备记录并识别，其安全性和保密性较低。也有少量通过计算触控压力值进行验证。然而，仅仅是对触控压力值的验证，其安全性依然不足，在具有同时获得多触摸点坐标和压力的触控设备中，也有通过具有防偷窥能力的认证方式，如采用人脸识别和指纹识别两种方式进行认证解锁，但对于人脸识别与指纹识别，会受到诸多因素的干扰导致识别失败，譬如戴帽子、口罩以及侧卧的姿势等会干扰人脸识别的准确性，戴手套，或手指沾水会干扰指纹识别的准确性。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供一种基于压力触控的身份认证系统及方法，本发明利用压力大小对用户按压顺序进行识别，用户按压顺序不可见，只依靠用户的个人按压的习惯，按压方式具有隐秘性，不容易被窥视或窃取，安全性高。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种基于压力触控的身份认证系统，包括：按压区域编号模块、按压数据采集模块、特征提取模块、顺序获取模块和匹配认证模块；

所述按压区域编号模块用于对触控按压区域进行固定编号；

所述按压数据采集模块用于采集触控按压区域的触控压力变化数据，并记录触控操作对应的位置坐标；

所述特征提取模块用于将初始阶段中非正式按压时段的触控压力数据去除，保留初始阶段中正式按压时段的触控压力数据，将触控压力数据中最大触控压力值对应的时刻设置为按压时刻；

所述顺序获取模块用于将按压时刻进行排序得到触控按压顺序，所述触控按压顺序包括触控按压密码顺序和触控按压认证顺序；

所述匹配认证模块用于将触控按压认证顺序与预设的触控按压密码顺序进行匹配认证。

本发明还提供一种基于压力触控的身份认证方法，包括下述步骤：

将触控按压区域进行区域划分，对划分后的触控按压区域进行固定编号；

采集触控按压区域的触控压力变化数据，并记录触控操作对应的位置坐标；

将初始阶段中非正式按压时段的触控压力数据去除，保留初始阶段中正式按压时段的触控压力数据，将触控压力数据中最大触控压力值对应的时刻设置为按压时刻；

将按压时刻进行排序，获取触控按压顺序，所述触控按压顺序包括触控按压密码顺序和触控按压认证顺序；

将触控按压认证顺序与触控按压密码顺序进行匹配认证，当触控按压顺序与预设触控按压密码顺序相同时，则判定密码输入正确，身份认证成功；若不相同，则判定密码错误，身份认证不成功，重新采集触控按压顺序。

作为优选的技术方案，所述获取触控按压顺序采用先存储后提取的方式，具体步骤为：

预设触控按压密码顺序：采集触控按压区域的触控压力变化数据，得到多个原始按压数据并进行存储，将原始按压数据中最大触控压力值对应的时刻设置为预设密码按压时刻，将所述预设密码按压时刻进行排序提取，得到触控按压密码顺序；

获取触控按压认证顺序：进行触控压力变化数据采集，将原始按压数据更新为身份认证按压数据，并进行存储，将身份认证按压数据中最大触控压力值对应的时刻设置为身份认证按压时刻，将所述身份认证按压时刻进行排序提取，得到触控按压认证顺序。

作为优选的技术方案，所述获取触控按压顺序采用边采集边处理的方式，具体步骤为：

预设触控按压密码顺序：

采集并存储正式按压时段的初始触控压力数据，当采集到触控按压区域中的触控压力值大于前一时刻的触控压力值时，更新当前触控按压区域的触控压力值和对应的预设密码按压时刻，重复更新触控压力数据，直至预设密码触控按压操作结束，将各个触控按压区域中的预设密码按压时刻排序后设置为触控按压密码顺序；

获取触控按压认证顺序：

采集触控按压数据，当触控按压区域中出现最大触控压力值时，存储当前区域的触控压力值和对应的身份认证按压时刻，身份认证触控按压操作结束后，将各个触控按压区域中的身份认证按压时刻排序后设置为触控按压认证顺序。

作为优选的技术方案，还包括报警保护步骤，当多次判定为身份认证不成功时，限制触控操作进行身份认证。

作为优选的技术方案，还包括密码复杂度验证步骤，判断密码复杂度是否满足设定的安全性要求，在每轮身份认证开始时设置按压提醒，一轮按压结束后得到当前轮次按压的顺序，将每一轮的触控按压顺序进行合并，设置为最终的触控按压密码顺序。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明利用按压动作幅度比较小的特点，解决了图形密码和数字密码为代表的认证方式所涉及的手指进行大幅度的空间移动的问题，达到了认证信息不易被窥视或窃取的技术效果。

(2)本发明操作时受外部因素的干扰较小，主要根据用户的按压动作，解决了指纹、面部识别的易受手指卫生程度，妆容和姿势等的影响，达到了稳定性更强的技术效果。

(3)本发明根据用户在具有同时获得多触摸点的坐标及压力值的压力感应设备上按压力度的变化确定认证信息，解决了指纹、面部识别等认证方式对于设备配置的高要求，可以直接利用触摸屏终端上现有的压力传感器功能器件，操作简便、整体配置简单。

(4)对比现有的主要依靠压力的认证方式，由于用户的力道控制较主观，基本只能区别相对轻和相对重两种情况导致复杂度偏低，本发明增加多点多触控，达到了密码复杂度更高，安全性更高的技术效果。

附图说明

图1为本实施例基于压力触控的身份认证系统的结构框架示意图；

图2为本实施例基于压力触控的身份认证方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

如图1所示，本实施例提供一种基于压力触控的身份认证系统，包括：

按压区域编号模块、按压数据采集模块、特征提取模块、顺序获取模块和匹配认证模块；

在本实施例中，按压区域编号模块用于对触控按压操作区域进行固定编号，按压数据采集模块用于采集触控按压操作中的压力变化数据，并记录触控操作对应的位置坐标，在按压前将屏幕划分五个区间，然后根据位置坐标所在区间确定手指编号；特征提取模块用于将开始阶段中触控压力不稳定的时段去除，保留按压特征时刻，将触控区域中触控压力最大的时刻设置为按压时刻；顺序获取模块用于将按压时刻进行排序得到按压顺序；匹配认证模块用于将触控按压认证顺序与预设触控按压密码顺序进行匹配认证；

在本实施例中，基于压力触控的身份认证系统内还设有处理器、存储器、压力传感器和时间记录器，处理器用于执行所述程序时实现以及对数据处理，存储器用于存储程序和数据，现有的触摸屏即使是不同种类都能够通过不同的方式定位触摸的位置响应xy坐标，时间则通过利用系统函数从时间记录器中获取。

如图2所示，本实施例提供一种基于压力触控的身份认证方法，包括下述步骤：

s1：将触控区域划分为n个互不重叠的手指区域并固定编码，其中，区域数量可根据设备大小和用户习惯自行调整，每一个手指区域的中心对应一根手指自然摆放时的指尖位置，认证系统通过循环扫描的方式从触控设备获取所有触摸点的在具体时间下的位置及压力数值；

本实施例的触控设备也可以采用具有显示功能(如触摸屏幕)的设备，在手指区域显示如圆圈等的特定标志，提示使用者手指应该按压的位置；

本实施例对手指按压区域进行固定编号的原因在于，假设用户使用食指、中指、无名指三只手指进行按压，若不固定编号，三只手指的序号会随机产生，设定密码时，食指被分配序号为1，中指被分配序号为2，无名指被分配序号为3，而设定成功后需要进行身份认证时，食指被分配序号为3，中指被分配序号为1，无名指被分配序号为2，这样，即使用户两次都按照食指中指无名指的顺序进行按压，得到的按压次序却是123或312这两种截然不同的情况，导致认证失败，因而需要通过固定每只手指按压区域的编号来避免这种情况；

在本实施例中，对手指按压区域进行固定编号的具体实现方式为：若用户选择使用n只手指进行按压，则自动将触控区域按坐标值划分并使划分区域可视，再按区域顺序固定编号，每一部分固定编号为1、2、3…这样，在1部分按压的手指自动编号为1，在2部分按压的手指自动编号为2…以此类推，采用这种方式，无论何时，只要手指对应的屏幕的区域不变，各手指的编号就一直是固定的，而手指具体位于哪个区域，就是靠按压数据采集模块采集到的手指坐标信息来确定的；

s2：输入按压密码顺序的流程如下：身份认证系统提示将n根手指同时放在各自的手指区域的中心，身份认证系统从检测到用户最后一根手指触碰到设备起，提示用户维持姿势等待一小段时间(如2秒)，以排除初期压力信号不稳定的影响，等待结束后，提示用户可以开始正式按压，每个手指区域必须且只被按压一次，按压顺序由用户自行决定(即为按压密码顺序)，当系统检测到所有手指区域已经被按压过一次后，提示用户本轮按压密码输入结束；

在本实施例中，整个按压的过程由于手指不离开触摸屏，所以每只手指的压力一直存在，且由于用户用力习惯存在差异，所以无法通过设置固定的压力差来判断是否按压，经过多轮实验测试，同一手指按压时的压力会高于其在其他状态下的压力(不按压状态的压力或其他手指按压时的联动压力)，且手指的压力随时间变化的波形是非常不稳定的，主要存在三方面的干扰，一是在手指刚接触设备但还未开始正式按压的阶段，压力感应数据不稳定，容易出现未开始正式按压阶段的触控压力高于正式按压阶段的最大压力值；二是手指之间存在着联动性，某一手指按压时会导致另外的手指发力，使得无法将某一时刻压力最大的手指来简单作为此时刻按压的手指，对最终的压力波形也会产生干扰；三是不同用户在具体使用过程中，会产生一系列干扰波形，通过将开始阶段中触控压力不稳定的时段去除，找到各手指压力最大的时刻作为按压时刻，可以排除初期压力信号不稳定的影响，规避了手指联动的影响；

在本实施例中，正式按压阶段结束后，系统将各个手指区域中压力最大的时刻设置为该区域的按压时刻，然后将各个手指区域的按压时刻按时间先后进行排序，获得按压密码顺序；

s3：用户使用该系统设置按压密码的流程如下：系统提示用户设置密码，用户依照步骤s2完成密码的输入后，系统将获取的按压顺序储存为预设密码；

在本实施例中，获取触控按压顺序设置有两种工作模式，其中，第一种工作模式在获取按压顺序时对手指按压的信息进行先存后取，步骤包括：检测一轮触控按压操作后得到多个按压数据，将按压数据保存在按压数据单元中，进行数据的处理和提取后得到触控按压顺序，此为预设触控按压密码顺序，然后检测后续的触控按压操作，更新按压数据单元内的按压数据，进行提取后得到触控按压顺序，设置为本次触控按压认证顺序；

设置密码时，在获取按压顺序时对手指按压的信息进行先存后取，先将一轮按压的所有手指数据保存在数据存储单元中，假设存储于“手指数据文件”中(下文均使用“手指数据文件”代替数据存储单元，方便理解)，再调用“手指数据文件”进行按压特征提取与顺序获取，获取按压顺序后保存这一顺序，假设保存为“密码顺序文件”，身份认证时，同样采用先存后取的方式，“手指数据文件”里的内容会被新的按压产生的手指数据覆盖，调用新的“手指数据文件”进行按压特征提取与顺序获取，获取按压顺序后保存这一顺序，假设保存为“解码顺序文件”。再次进行身份认证时，以同样的方式，新的数据覆盖“手指数据文件”，新的顺序覆盖“解码顺序文件”，重置密码时，以同样的方式，新的数据覆盖“手指数据文件”，新的顺序覆盖“密码顺序文件”，每次进行身份认证时输出“密码顺序文件”与“解码顺序文件”到匹配认证模块；

第二种工作模式为：将第一种工作模式中对数据进行先存后取改为边采集边处理，在一轮触控按压操作中，采集最开始数据作为初始值存入数据单元中，当某一触控区域中出现触控压力大于前一个时刻的压力时，更新原有数据单元内的数据中的时刻及压力为当前区域的按压时刻和压力，当所有的手指区域均检测不到压力数值时即视为触控按压操作结束，然后将各个区域的按压时刻排序设置为预设触控按压密码顺序，在新的一轮触控按压操作中，当触控区域中出现触控压力最大时，保存为当前区域的按压时刻，触控按压操作结束后，将各个区域的按压时刻排序设置为触控按压顺序，即认证密码；

按压数据采集模块、按压区域编号模块、顺序获取模块在对每个手指进行数据采集与数据处理的同时，当压力值出现新的最大值时，保存这一时刻，而将其他非最大压力值时刻的相关数据(时间、坐标、压力等)直接删除，手指按压结束之后，将各手指保存下来的时刻进行比较，得出顺序，将顺序按照“密码顺序”、“解码顺序”等同第一种方式进行保存，其他手指数据完全删除，每次认证时输出“密码顺序”与“解码顺序”两个文件到匹配认证模块；

s4：系统进行身份认证的流程如下：先重复s2的步骤获取本次触控按压操作的顺序，再从数据储存单元中读取用户预设的压力密码顺序，将本次获取的密码顺序与s3步骤中存储的密码顺序进行比较，当触控按压顺序与预设触控按压密码顺序相同时，则判定密码输入正确，身份认证成功；若不相同，则判定密码错误，身份认证不成功，重新采集触控按压顺序。

在本实施例中，还设有报警保护步骤，当多次判定为身份认证不成功时，限制触控操作进行身份认证。

在本实施例中，还设有密码复杂度验证步骤，密码复杂度是否足够根据用户对于设备安全性的需求不同进行判断，当用户对设备安全要求较高时，可自行增加按压的轮数，在每轮开始时设置一个提醒按压，一轮按压结束后即能得到此轮按压的顺序，将每轮按压进行特征提取和顺序获取后，将得到的按压顺序进行合并即为此次的按压顺序。

本实施例基于压力触控的身份认证方法通过若干只手指接触屏幕，在手指不离开屏幕的情况下，用户按照自己的主观意愿，以一定的顺序按压屏幕，进行识别并记录下这一按压顺序，将其作为密码，用于之后对用户的身份识别，在使用这种方式时，用户及其身边的人通过观看，只能看见手指触及屏幕并且位置固定，无法看出具体是哪只手指发力按压了屏幕，由此具备了相应的防偷窥能力。

本实施例利用压力大小对用户按压顺序进行识别，在按压时，用户手指不离开触摸屏且手指位置不移动，用户按压顺序不可见，通过用户依照主观意愿按压屏幕，从而匹配按压顺序，完成身份认证。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。