CN106980780A - 身份验证方法及装置 - Google Patents

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CN106980780A CN201611036198.4A CN201611036198A CN106980780A CN 106980780 A CN106980780 A CN 106980780A CN 201611036198 A CN201611036198 A CN 201611036198A CN 106980780 A CN106980780 A CN 106980780A
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Abstract

本发明提供一种身份验证方法及装置。分析用户的脸部影像序列，藉以判断生物特征是否符合预置特征。在生物特征符合预置特征之后，显示输入接口。对脸部影像序列执行眼动追踪算法，藉以检测用户的眨眼动作。并通过眨眼动作来执行心智能力确认。本发明结合生物特征以及眼动追踪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。

Description

身份验证方法及装置
技术领域
本发明涉及一种身份验证机制，尤其涉及一种利用眼动输入的身份验证方法及装置。
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(search Coil)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、营销广告、计算机科学等。
藉由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，藉由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。
发明内容
本发明提供一种身份验证方法及装置，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：分析用户的影像序列，藉以判断生物特征是否符合预置特征；在生物特征符合预置特征之后，显示输入接口；对所述影像序列中的脸部影像序列执行眼动追踪算法，藉以检测用户的眨眼动作；通过眨眼动作来执行心智能力确认；当眨眼动作符合预设动作时，判定通过心智能力确认。
在本发明的一实施例中，在判定通过心智能力确认之后，还包括：对脸部影像序列执行眼动追踪算法，藉以检测用户的眼动状态；基于眼动状态，进行自主意志确认程序，藉以判断用户是处于自主意志状态或非自主意志状态；在判定使用者处于自主意志状态时，启动操作程序；以及在判定使用者处于非自主意志状态时，产生警示信号并启动操作程序。
在本发明的一实施例中，在基于眼动状态，进行自主意志确认程序的步骤中，基于眼动状态判断输入接口中的警示选项是否被触发；以及当警示选项被触发时，判定使用者处于非自主意志状态。
在本发明的一实施例中，在基于眼动状态，进行自主意志确认程序的步骤中，当密码字符串符合第一字符串时，判定用户处于自主意志状态，并且开放操作程序的全部权限；以及当密码字符串符合第二字符串时，判定用户处于非自主意志状态，并且开放操作程序的部分权限。
在本发明的一实施例中，上述输入接口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符串的输入。在基于眼动状态，进行自主意志确认程序的步骤中，基于眼动状态判断非密码点选区块是否被选择；以及在判定非点选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，上述生物特征为指纹特征、掌纹特征、脸部特征、虹膜特征或眼白血管纹路特征。
本发明的身份验证方法，包括：提供显示输入接口，供用戶進行身分驗證；分析用户的影像序列；对所述影像序列中的脸部影像序列执行眼动追踪算法，藉以检测所述使用者的眨眼动作；通过所述眨眼动作来执行心智能力确认；当所述眨眼动作符合预设动作时，判定通过所述心智能力确认。对所述脸部影像序列执行所述眼动追踪算法，藉以检测所述使用者的眼动状态；基于所述眼动状态，进行自主意志确认程序，藉以判断所述使用者是处于自主意志状态或非自主意志状态；在判定所述使用者处于所述自主意志状态时，启动操作程序；以及在判定所述使用者处于所述非自主意志状态时，产生警示信号并启动所述操作程序。
本发明的身份验证装置，包括：显示单元、影像撷取单元以及控制单元。控制单元耦接至显示单元及影像撷取单元。显示单元显示输入接口。影像撷取单元撷取用户的影像序列。控制单元分析用户的影像序列中的脸部影像序列，藉以判断生物特征是否符合预置特征，并且在生物特征符合预置特征之后，显示输入接口。控制单元对脸部影像序列执行眼动追踪算法，藉以检测用户的眨眼动作，并且通过眨眼动作来执行心智能力确认，并且当眨眼动作符合预置动作时，控制单元判定通过心智能力确认。
基于上述，结合生物特征以及眼动追踪算法来进行身份验证，不仅提高了安全性，亦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框图；
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是依照本发明另一实施例的身份验证装置的方框图。
附图标记：
100、400：身份验证装置
110、422：显示单元
120、423：影像撷取单元
130、413：储存单元
140、411、421：控制单元
131、414：影像识别模块
132、415：密码验证模块
133、416：眼球追踪模块
134、417：数据库
412、424：通信单元
410：伺服端装置
420：本地端装置
430：保全设备
N：因特网
S205～S230：身份验证方法各步骤
S305～S330：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框图。请参照图1，身份验证装置100包括显示单元110、影像撷取单元120、储存单元130以及控制单元140。控制单元140耦接至显示单元110、影像撷取单元120以及储存单元130。
显示单元110用以显示如输入接口等图形化接口，以便于用户观看显示单元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(LiquidCrystal Display，LCD)、发光二极管(Light Emitting Diode，LED)显示器或软性显示器。
影像撷取单元120用以撷取用户的脸部影像序列。影像撷取单元120例如是采用电荷耦合组件(Charge coupled device，CCD)镜头、互补式金氧半晶体管(Complementarymetal oxide semiconductor transistors，CMOS)镜头的摄影机、照相机等。
储存单元130例如是任意型式的固定式或可移动式随机存取内存(Random AccessMemory，RAM)、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、闪存(Flash memory)、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(Central Processing Unit，CPU)、图像处理单元(Graphic Processing Unit，GPU)、物理处理单元(Physics Processing Unit，PPU)、可程序化的微处理器(Microprocessor)、嵌入式控制芯片、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)或其他类似装置。
储存单元130包括影像识别模块131、密码验证模块132以及眼球追踪模块133，其分别由一或多个代码段而组成，由控制单元140执行上述模块来分别执行多个功能。而储存单元130还可进一步包括数据库134，以储存合格用户的账号数据。而在其他实施例中，影像识别模块131、密码验证模块132以及眼球追踪模块133亦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驱动并执行影像识别模块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藉由对用户的影像序列中的脸部影像序列执行眼动追踪算法，可检测用户的眨眼动作或眼部位移。当眨眼动作符合预置动作时，眼球追踪模块133判定通过心智能力确认。
此外，眼球追踪模块133检测用户于输入接口上的多个注视位置，以及检测眼动状态，藉以通过输入接口来输入密码字符串。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判断用户的眼睛在注视于输入接口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，并且基于眨眼动作来确定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符，并且用预置的眨眼动作作为确定输入指令。眨眼动作包括眨眼次数、眨眼频率以及眨眼时间等。
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符串与合格用户的预置密码是否相符。影像识别模块131用以分析用户的影像序列，以判断用户是否为身份验证装置100所允许的合格用户。例如，判断用户的生物特征是否符合预置特征。上述生物特征例如为指纹特征、掌纹特征、脸部特征、虹膜特征或眼白血管纹路特征。
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S205中，影像识别模块131分析影像序列，藉以判断用户的生物特征是否符合预置特征。即，由影像识别模块131先行判定用户是否为合格用户。若判定用户为合格用户，如步骤S215所示，显示输入接口。若判定用户为非合格用户，如步骤S230所示，结束操作流程。
在判定生物特征符合预置特征之后，在步骤S215中，控制单元140显示输入接口于显示单元110中。
在此，上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，例如，影像识别模块131基于数据库134内的预置特征来判断用户是否为合格用户，即，判断脸部特征、虹膜特征及眼白血管纹路特征其中之一或其组合等生物特征是否与预置特征相符。若判定用户不是合格用户，影像识别模块131结束身份验证的流程(步骤S230)。若生物特征与预置特征相符，初步判定用户为合格用户，进而显示输入接口，并且驱动眼球追踪模块133。而影像识别模块131还可选择性地自数据库134中读取此合格用户对应的预置密码，并将对应的预置密码传送至密码验证模块132以待后续进行比对。
接着，在步骤S220中，对用户的影像序列中的脸部影像序列执行眼动追踪算法，藉以检测用户的眨眼动作。即，控制单元140驱动眼球追踪模块133来执行眼动追踪算法。之后，在步骤S225中，眼球追踪模块133通过眨眼动作来执行心智能力确认。当眨眼动作符合预设动作时，判定通过心智能力确认。上述眨眼动作包括眨眼次数、眨眼频率以及眨眼时间。
例如，以眨眼动作为眨眼次数而言，当眼球追踪模块133检测到眨眼次数为3次时，即判定通过心智能力确认。所述预设眨眼次数(3次)仅为便于说明而列举的范例，本发明不仅限于此。更进一步地说，预设眨眼次数可为N次，而N值为可依据设计者自行选用的正整数。
例如，以眨眼动作为眨眼频率而言，并假定预置眨眼频率范围设定为1.9～2.1秒/眨眼次数。当眼球追踪模块133检测到的眨眼频率在预置眨眼频率范围内时，即判定通过心智能力确认。所述预置眨眼频率范围(1.9～2.1秒/眨眼次数)仅为便于说明而列举的范例，但本发明不仅限于此。更进一步地说，所设定的预置眨眼频率范围的上/下限可由设计者自行选定，且亦可为一特定频率(例如2秒/眨眼次数)。
例如，以眨眼动作为眨眼长度而言，当眼球追踪模块133检测到持续睁眼时间位于预设睁眼时间范围之内时，即判定通过心智能力确认。预设睁眼时间范围例如设定为3～5秒。即，当眼球追踪模块133检测到用户持续睁眼3～5秒，即判定通过心智能力确认。于此，所述预设睁眼时间范围(3～5秒)仅为便于说明而列举的范例，但本发明不仅限于此。更进一步地说，所设定之睁眼时间范围的上/下限可由设计者自行选定，或者仅设定睁眼时间范围的下限而不设定上限。
身份验证装置100还可进一步设定为，在判定通过心智能力确认之后，要求用户输入密码字符串来执行身份验证程序。例如，通过眼动输入而在输入接口中输入密码。密码验证模块132判断输入的密码字符串是否正确。若输入的密码字符串正确，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。若输入的密码字符串不正确，则结束本次的操作流程。然，上述藉由密码字符串进行身份验证程序为选择性设置，并不限定一定要执行。
另外，为了防止使用者是在受到胁迫的情况下来进行身份验证程序，身份验证装置100还会进行自主意志确认程序，藉以判断用户是处于自主意志状态或非自主意志状态。例如，控制单元140判断眼动状态是否符合预设条件，藉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。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。
在步骤S225之后，于步骤S305中，控制单元140基于眼动状态，进行自主意志确认程序，藉以判断用户是处于自主意志状态或非自主意志状态。例如，控制单元140判断眼动状态是否符合预设条件，藉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。
之后，在步骤S310中，眼球追踪模块133判断是否通过心智能力确认。若未通过心智能力确认，如步骤S230所示，结束本次的操作流程。若通过心智能力确认，在步骤S315中，判断是否处于自主意志状态。
在判定使用者处于自主意志状态时，如步骤S320所示，控制单元140启动操作程序。在步骤S320中，控制单元140并不会产生警示信号。在判定使用者处于非自主意志状态时，如步骤S325所示，控制单元140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。
在输入接口中设置一警示选项，当用户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警示选项。控制单元140基于眼动状态判断输入接口中的警示选项是否被触发。当警示选项被触发，则控制单元140判定用户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，倘若通过心智能力确认，则控制单元140仍然会启动后续的操作程序。
另外，可预先设定两组预置密码，其中一组(第一字符串)供用户以自主意志进行操作的情况下使用，而另一组(第二字符串)则供发生被威胁等非自主意志的操作时使用。并且，两组预置密码分别具有不同的权限。具体而言，使用者利用眼动输入而输入一密码字符串供密码验证模块132执行密码验证程序。当密码字符串符合第一字符串时，控制单元140判定用户处于自主意志状态，并且开放操作程序的全部权限。当密码字符串符合第二字符串时，表示用户目前处于非自主意识进行操作的状态，因此，控制单元140判定用户处于非自主意志状态，并且开放操作程序的部分权限。
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，输入接口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符串的输入。控制单元140基于眼动状态判断非密码点选区块是否被选择，并且在判定非点选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。
另外，亦可设定为利用眨眼动作来进行自主意志确认程序。例如，当检测到眨眼次数为5次或大于5次(眨眼次数可视情况来决定)，则判定使用者处于非自主意志状态。又例如，当检测到眨眼频率位于一警示频率范围内时，判定使用者处于非自主意志状态。或者，检测到使用者持续睁眼的长度超过一警示长度(例如6秒以上)时，判定使用者处于非自主意志状态。
另外，上述身份验证方法亦可由远程的伺服端装置来执行，本地端装置只负责撷取脸部影像序列，并显示输入接口及输出一结果。底下再举一例说明。
图4是依照本发明另一实施例的身份验证装置的方框图。请参照图4，身份验证装置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，且通过因特网N而进行沟通。保全设备430例如为警察局的服务器或是金融机构的服务器。
伺服端装置410包括控制单元411、通信单元412以及储存单元413。控制单元411及储存单元413分别与控制单元140及储存单元130相似。储存单元413包括影像识别模块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影像识别模块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、影像撷取单元423以及通信单元424。通信单元412及通信单元424例如为有线或无线的网络卡。
在本实施例中，本地端装置420只负责获取脸部影像序列，之后通过通信单元424将脸部影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先驱动影像撷取单元423来获得用户的影像序列，并传送脸部影像序列至伺服端装置410。接着，伺服端装置410的控制单元411分析影像序列，藉以判断生物特征是否符合预置特征，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置特征，则本地端装置420的控制单元421会在显示单元422中显示一输入接口。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置特征，则本地端装置420的控制单元421将不会显示输入接口。
在显示输入接口之后，伺服端装置410的控制单元411对用户的影像序列中的脸部影像序列执行一眼动追踪算法，藉以检测用户的眨眼动作，而通过眨眼动作来执行心智能力确认。
本发明另提出一种计算机程序产品，用于身份验证装置。上述计算机程序产品包括计算机可读取记录媒体，计算机可读取记录媒体记录至少一程序指令。上述程序指令基本上是由多数个代码段所组成的(例如建立组织结构代码段、签核窗体代码段、设定代码段、以及部署代码段)。当上述程序指令加载至一电子装置后，可完成上述身份验证方法及身份验证装置的功能。
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算法，大幅提高身份验证的可性。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。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的改动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求界定范围为准。

Claims (14)

1.一种身份验证方法，其特征在于，包括：
分析用户的影像序列，藉以判断生物特征是否符合预置特征；
在所述生物特征符合所述预置特征之后，显示输入接口；
对所述影像序列中的脸部影像序列执行眼动追踪算法，藉以检测所述使用者的眨眼动作；
通过所述眨眼动作来执行心智能力确认；以及
当所述眨眼动作符合预设动作时，判定通过所述心智能力确认。
2.根据权利要求1所述的身份验证方法，其特征在于，在判定通过所述心智能力确认的步骤之后，还包括：
对所述脸部影像序列执行所述眼动追踪算法，藉以检测所述使用者的眼动状态；
基于所述眼动状态，进行自主意志确认程序，藉以判断所述使用者是处于自主意志状态或非自主意志状态；
在判定所述使用者处于所述自主意志状态时，启动操作程序；以及
在判定所述使用者处于所述非自主意志状态时，产生警示信号并启动所述操作程序。
3.根据权利要求2所述的身份验证方法，其特征在于，基于所述眼动状态，进行所述自主意志确认程序的步骤包括：
基于所述眼动状态判断所述输入接口中的警示选项是否被触发；以及
当所述警示选项被触发时，判定所述使用者处于所述非自主意志状态。
4.根据权利要求2所述的身份验证方法，其特征在于，基于所述眼动状态，进行所述自主意志确认程序的步骤包括：
当所述密码字符串符合第一字符串时，判定所述使用者处于所述自主意志状态，并且开放所述操作程序的全部权限；以及
当所述密码字符串符合第二字符串时，判定所述使用者处于所述非自主意志状态，并且开放所述操作程序的部分权限。
5.根据权利要求2所述的身份验证方法，其特征在于，所述输入接口包括密码输入区块以及非密码输入区块，所述密码输入区块用以提供所述密码字符串的输入，而基于所述眼动状态，进行所述自主意志确认程序的步骤包括：
基于所述眼动状态判断所述非密码点选区块是否被选择；以及
在判定所述非点选区块被点选的次数符合预设次数时，判定所述使用者处于所述非自主意志状态。
6.根据权利要求1所述的身份验证方法，其特征在于，所述生物特征为指纹特征、掌纹特征、脸部特征、虹膜特征或眼白血管纹路特征。
7.一种身份验证方法，其特征在于，包括：
提供显示输入接口，供用戶進行身分驗證；
分析用户的影像序列；
对所述影像序列中的脸部影像序列执行眼动追踪算法，藉以检测所述使用者的眨眼动作；
通过所述眨眼动作来执行心智能力确认；
当所述眨眼动作符合预设动作时，判定通过所述心智能力确认；
对所述脸部影像序列执行所述眼动追踪算法，藉以检测所述使用者的眼动状态；
基于所述眼动状态，进行自主意志确认程序，藉以判断所述使用者是处于自主意志状态或非自主意志状态；
在判定所述使用者处于所述自主意志状态时，启动操作程序；以及
在判定所述使用者处于所述非自主意志状态时，产生警示信号并启动所述操作程序。
8.一种身份验证装置，其特征在于，包括：
显示单元，显示输入接口；
影像撷取单元，撷取用户的影像序列；以及
控制单元，耦接至所述显示单元及所述影像撷取单元；
其中，所述控制单元分析所述用户的所述影像序列的脸部影像序列，藉以判断生物特征是否符合预置特征，并且在所述生物特征符合所述预置特征之后，显示所述输入接口；所述控制单元对所述脸部影像序列执行眼动追踪算法，藉以检测所述使用者的眨眼动作，并且通过所述眨眼动作来执行心智能力确认，并且当所述眨眼动作符合预设动作时，所述控制单元判定通过所述心智能力确认。
9.根据权利要求8所述的身份验证装置，其特征在于，所述控制单元对所述脸部影像序列执行所述眼动追踪算法，藉以检测所述使用者的眼动状态，并基于所述眼动状态，进行自主意志确认程序，藉以判断所述使用者是处于自主意志状态或非自主意志状态；在判定所述使用者处于所述自主意志状态时，所述控制单元启动操作程序；在判定所述使用者处于非自主意志状态时，所述控制单元产出警示信号并启动所述操作程序。
10.根据权利要求9所述的身份验证装置，其特征在于，所述控制单元基于所述眼动状态判断所述输入接口中的警示选项是否被触发，当所述警示选项被触发时，判定所述使用者处于所述非自主意志状态。
11.根据权利要求9所述的身份验证装置，其特征在于，当所述密码字符串符合第一字符串时，所述控制单元判定所述用户处于所述自主意志状态，并且开放所述操作程序的全部权限；当所述密码字符串符合第二字符串时，所述控制单元判定所述用户处于所述非自主意志状态，并且开放所述操作程序的部分权限。
12.根据权利要求9所述的身份验证装置，其特征在于，所述输入接口包括密码输入区块以及非密码输入区块，所述密码输入区块用以提供所述密码字符串的输入，所述控制单元基于所述眼动状态判断所述非密码点选区块是否被选择，并且在判定所述非点选区块被点选的次数符合预设次数时，判定所述使用者处于所述非自主意志状态。
13.根据权利要求8所述的身份验证装置，其特征在于，所述生物特征为指纹特征、掌纹特征、脸部特征、虹膜特征或眼白血管纹路特征。
14.根据权利要求8所述的身份验证装置，其特征在于，包括：
本地端装置，包括：所述显示单元以及所述影像撷取单元；以及
伺服端装置，通过因特网连接至所述本地端装置，以自所述本地端装置接收所述脸部影像序列，且所述伺服端装置包括：所述控制单元，
其中，所述控制單元在判定所述生物特征符合所述预置特征之后，使得所述本地端装置显示所述输入接口至所述显示单元。
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