CN109076077B - 具有基于姿势的访问控制的安全系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于使用诸如手环或智能电话的移动设备来基于姿势访问控制安全目标的方法、设备和系统。该方法、设备和系统包括：从移动设备的传感器接收指示用户拥有移动设备的穿戴信号数据；接收指示用户执行至少一个姿势的姿势信号数据；以及基于指示拥有移动设备的所述穿戴信号数据以及所述至少一个姿势与姿势模板匹配，生成用于提供对所述安全目标的访问的安全访问信号数据。

Description

具有基于姿势的访问控制的安全系统

相关申请的交叉引用

本申请是2016年4月20日提交的发明名称为“具有基于姿势的访问控制的安全系统”的第15/133,687号的美国专利申请的国际专利申请。

技术领域

本公开涉及移动设备、例如可穿戴设备在针对安全系统的分层管理方案中的使用，该使用包括基于姿势访问安全目标。

背景技术

移动设备和可穿戴设备，诸如智能手机、手环、手表、耳机、眼镜和平板电脑等，正日益成为常用工具，从而将计算机技术融入日常生活。这些设备可用于各种环境中，例如通过测量重要信号来监测用户的健康状况、跟踪用户的运动和健身进展、检查用户的电子邮件或社交媒体账户等。随着移动技术变得越来越流行，对使用移动技术实现改进的安全流程的需求也越来越多。

虽然移动设备和可穿戴设备可以被配置为使用例如蓝牙或类似的无线通信技术与附近的设备或对象进行交互，但是这些设备中的很多设备在能力上受到限制，感测、输入、输出或数据传输能力受限。这些受限的功能不适合取代更多传统的安全特征，例如输入密码或类似密码的屏幕模式或捕获指纹、语音模式、面部特征或心电图(ECG)签名。

发明内容

本发明公开了用于基于姿势访问控制安全目标的方法、设备和系统的实现。一个总体方面包括用于使用移动设备来基于姿势访问控制安全目标的方法，该方法包括从移动设备的传感器接收指示用户拥有移动设备的穿戴信号数据。该方面还包括从移动设备的传感器接收指示由用户执行的至少一个姿势的姿势信号数据。该方面还包括：基于指示拥有所述移动设备的穿戴信号数据以及所述至少一个姿势与姿势模板匹配，生成用于提供对所述安全目标的访问的安全访问信号数据。

实现方式可以包括一个或多个以下特征。一个特征是以下一种方法，其中：移动设备是可穿戴设备，并且拥有移动设备包括用户正穿戴着可穿戴设备。另一个特征是传感器包括红外传感器和加速计。

在一个实现方式中，提供了一种方法，其中在生成安全访问信号数据之后，移动设备的传感器接收指示没有拥有移动设备的穿戴信号数据。该方法被进一步设置为，其中响应于指示没有拥有移动设备的穿戴信号数据，停止生成安全访问信号数据。

该方法被设置为，其中响应于接收指示拥有移动设备的穿戴信号数据，生成使用户执行至少一个姿势的指示。该方法被进一步设置为，其中指示由移动设备生成并且包括针对用户的听觉、视觉或触觉的通知。

响应于接收指示拥有移动设备的穿戴信号数据以及与姿势模板匹配的至少一个姿势，生成用于向用户显示的与安全目标相关联的安全访问特征被启用的指示。

该方法被设置为，其中该移动设备对该姿势信号数据执行预处理并且对该预处理的姿势信号数据进行特征提取，并且基于该经过预处理和特征提取的姿势信号数据以及离线训练数据确定该至少一个姿势。

一个总体方面包括用于基于姿势访问控制安全目标的可穿戴设备。可穿戴设备包括被配置为与用户的一部位耦接的主体、包括红外传感器和加速计的传感器以及被配置为将由传感器生成的信号数据传送到计算设备的通信组件。可穿戴设备还包括存储器和处理器，所述处理器被配置为执行存储在存储器中的指令以从红外传感器接收指示用户穿戴着可穿戴设备的穿戴信号数据，从加速计接收指示至少一个由用户执行的姿势，并且基于指示用户穿戴着可穿戴设备的穿戴信号数据以及至少一个姿势与姿势模板匹配，生成用于提供对安全目标的访问的安全访问信号数据。

实现方式可以包括一个或多个以下特征。该设备被设置为，其中可穿戴设备是手环、戒指或吊坠中的一种。该设备被设置为，其中处理器被进一步配置为在生成安全访问信号数据之后从红外传感器接收指示用户不再穿戴可穿戴设备的穿戴信号数据。该设备被进一步设置为，其中所述处理器还被配置为响应于指示所述用户不再穿戴所述可穿戴设备的穿戴信号数据，停止生成所述安全访问信号数据。

该设备被设置为，其中处理器被进一步配置成响应于接收指示用户穿戴着可穿戴设备的穿戴信号数据，生成使用户执行至少一个姿势的指示。该设备被进一步设置为，其中指示由可穿戴设备生成并且包括针对用户的听觉、视觉或触觉的通知。

该设备被设置为，其中处理器被进一步配置为响应于接收指示用户穿戴着可穿戴设备的穿戴信号数据以及至少一个姿势与姿势模板匹配，生成表示与安全目标相关联的安全访问特征被启用的指示。该设备被进一步设置为，其中指示由可穿戴设备生成并且包括针对用户的听觉、视觉或触觉通知。

一个总体方面包括用于基于姿势访问控制安全目标的系统。该系统包括可穿戴设备，该可穿戴设备包括传感器和通信组件以及与通信组件通信的移动设备。该移动设备包括存储器和处理器，所述处理器被配置为执行存储在存储器中的指令，以通过通信部件从传感器接收指示用户穿戴着可穿戴设备的穿戴信号数据。所述处理器还被配置为：通过所述通信组件从所述传感器接收指示由所述用户执行的至少一个姿势的姿势信号数据并且基于指示所述用户穿戴着所述可穿戴设备的穿戴信号数据以及所述至少一个姿势与姿势模板匹配，生成用于提供对安全目标的访问的安全访问信号数据。

实现方式可以包括一个或多个以下特征。该系统被设置为，其中可穿戴设备是手环、戒指或吊坠中的一种。该系统被设置为，其中传感器包括红外传感器和加速计。

该系统被设置为，其中处理器被进一步配置成在生成安全访问信号数据之后，通过通信组件从传感器接收指示用户不再穿戴可穿戴设备的穿戴信号数据。该系统进一步被设置为，其中处理器还被配置为响应于穿戴信号数据指示用户不再穿戴可穿戴设备，停止生成安全访问信号数据。

该系统被设置为，其中处理器被进一步配置为响应于接收指示用户穿戴着可穿戴设备的穿戴信号数据，生成使用户执行至少一个姿势的指示。该系统被进一步设置为，其中指示由可穿戴设备或移动设备生成并且包括针对用户的听觉、视觉或触觉的通知。

该系统被设置为，其中处理器被进一步配置成响应于接收指示用户穿戴着可穿戴设备的穿戴信号数据以及至少一个姿势与姿势模板匹配，生成表示与安全目标相关联的安全访问特征被启用的指示。该系统被进一步设置为，其中指示由可穿戴设备或移动设备生成并且包括针对用户的听觉、视觉或触觉的通知。

下面介绍这些实现方式的细节、这些实现方式的修改以及其他实现方式。

附图说明

当结合附图阅读时，从以下详细描述中更好地理解本公开。需要强调的是，根据惯例，附图的各特征不是按比例绘制的。相反，为了清楚起见，各特征的尺寸被任意放大或缩小。

图1A和图1B示出了一种安全系统，该安全系统使用可穿戴设备和移动设备基于姿势访问控制安全目标。

图2是可穿戴设备的图。

图3是移动设备的图。

图4是示出处理可穿戴设备数据的示例的逻辑图。

图5是示出预处理信号数据的示例的流程图。

图6是示出用于基于姿势访问控制安全目标的方法的示例的流程图。

图7是由可穿戴设备捕获的红外信号数据的图示。

图8A至图8D是用户指定的姿势的加速信号数据的图示。

具体实施方式

可以通过多种方式利用可穿戴设备，以更容易地将计算机技术融入到日常生活中。例如，可穿戴设备可用于提供用于姿势识别的信号数据。姿势识别通常指的是识别用户传达的各种姿势。姿势识别还可以指用户或设备根据姿势传达的方式以某种有意义的方式响应各种姿势的能力。例如，姿势识别可以被用作在允许访问安全目标之前，利用被配置为接收姿势指示数据的设备进行的安全访问特征。

由于在公共场合执行复杂姿势时会尴尬、需要重复姿势才能获得识别会使人厌烦、或者担心其他人观察到用户的姿势从而学习到用户如何得以访问某些安全目标等因素，一些用户可能不愿采用基于姿势的安全访问控制。本公开的系统和方法描述了在具有基于姿势的访问控制的安全系统中采用新的方式来解决这些因素，该新的方式用以传送和处理从可穿戴设备获得的信号数据。

图1A和图1B是使用可穿戴设备100和移动设备102基于姿势访问控制安全目标104的安全系统的图示。可穿戴设备100可以是如图所示穿戴在用户手腕上的手环，或者以指示可穿戴设备100佩戴在用户身上的任何其他可识别方式被穿戴。可穿戴设备100的传感器可以生成指示用户穿戴有可穿戴设备100的信号数据(即穿戴信号数据)，以及穿戴有可穿戴设备100的用户的姿势的信号数据(即姿势信号数据)。

在一个示例中，穿戴信号数据和姿势信号数据可以在可穿戴设备100靠近移动设备102时被生成。在另一个示例中，穿戴信号数据和姿势信号数据也可以在可穿戴设备100未靠近移动设备102时被生成。在第二示例中，穿戴信号数据和姿势信号数据由可穿戴设备100存储以用于稍后与移动设备102的通信。移动设备102可以从可穿戴设备100接收穿戴信号数据和姿势信号数据。然后，移动设备102可以基于穿戴信号数据确定用户是否穿戴了可穿戴设备100，并且根据姿势信号数据将使用可穿戴设备100做出的姿势跟与访问控制安全目标104相关联的姿势模板进行比较。

如果可穿戴设备100被穿戴并且识别出的姿势与姿势模板匹配，则移动设备102可以生成用于传输到安全目标104的安全访问信号数据。安全目标104可以是如图1B所示的与有限空间相关联的门、通过移动设备102可访问的程序、或能够使用电子安全特征来限制和访问的任何其他项目或对象。安全目标104可以直接从可穿戴设备100、从移动设备102或者从可穿戴设备100和移动设备102的组合接收安全访问信号数据。

例如，在如图1A所示的个人家里的私密环境中，用户在穿戴着可穿戴设备100的情况下可以执行前后挥手和/或旋转手三次(箭头所示)的个性化姿势，以便启用与他家外部的锁着的门相关联的安全访问特征，即，锁着的门是安全目标104。响应于指示用户穿戴有可穿戴设备100并且已经执行了与姿势模板匹配的适当的个性化姿势的信号数据，可穿戴设备100可以例如通过在未使用移动设备102的情况下使用触觉振动或显示一系列灯，来向用户提供与安全目标104相关联的安全访问特征已被启用的指示。在其他示例中，移动设备102可以通过在显示器上指示“启用的特征”来向用户提供安全特征已被启用的指示，如图1A所示。

一旦用户在穿戴有可穿戴设备100时执行了与安全目标104的安全访问特征相关联的个性化姿势，这里，该个性化姿势为手旋转或前后挥手三次，则可以生成安全访问信号数据，并且只要可穿戴设备100保持穿戴状态，用户就可以依靠可穿戴设备100和/或移动设备102接近安全目标104来获得对安全目标104的访问。例如，用户可以离开家去上班，然后遇到如图1B所示的锁着的门，即安全目标104。可穿戴设备100、移动设备102或两者的组合可以将安全访问信号数据传输到安全目标104，并且不需要用户的进一步姿势或输入，基于从可穿戴设备100和/或移动设备102接收到的安全访问信号数据，锁着的门可以解锁和/或打开(如图1B中的箭头所示)。

图2是例如用于图1A和图1B的安全系统中的可穿戴设备200的图。可穿戴设备200可以以任何合适的形式例如支架、手环、臂环、腿带、戒指、头带等实现。在一个实现方式中，可穿戴设备200包括被配置为与用户的一部分联接的主体。例如，主体可以是可穿戴在用户的手腕、脚踝、手臂、腿或用户身体的任何其它合适部分上的带子。用于可穿戴设备200的操作的各种组件可以设置在主体部分内或以其他方式联接到主体部分。在可穿戴设备200的主体包括带子的实现方式中，可以使用束缚机构以将带子束缚到用户。束缚机构可以包括例如槽和钩挂构造、卡扣构造或用于将带子束缚到用户的任何其他合适的构造。

在一个实现方式中，可穿戴设备200包括CPU 202、存储器204、传感器206、通信组件208和输出端210。CPU 202的一个例子是传统的中央处理单元。CPU 202可以包括单个或多个处理器，每个处理器具有单个或多个处理核。或者，CPU 202可以包括现在存在或今后开发的能够操纵或处理信息的其它类型的设备或多个设备。尽管可穿戴设备200的实施可以如图所示用单个CPU来实现，但是可以使用多于一个的CPU，从而获得速度和效率方面的优势。

可穿戴设备200中的存储器204可以包括随机存取存储器设备(RAM)或任何其他合适类型的存储设备。存储器204可以包含用于CPU 202直接访问的可执行指令和数据，诸如与传感器206相关地生成和/或处理的数据。存储器204可以包括一个或多个DRAM模块，例如DDR SDRAM。或者，存储器204可以包括现在存在或今后开发的其它类型的设备或多个设备，其能够存储CPU 202处理的数据。CPU 202可以经由总线(未示出)访问和操作存储器204中的数据。

传感器206可以是设置在可穿戴设备200内或以其他方式联接到可穿戴设备200的一个或多个传感器，例如用于识别、检测、确定或生成信号数据，该信号数据指示了与可穿戴设备200和/或穿戴着可穿戴设备200的用户相关的测量。在一个实现方式中，传感器206可以包括一个或多个EMG传感器、加速计、相机、红外传感器、触摸传感器等。加速计可以是三轴、六轴、九轴或任何其他合适的加速计。相机可以是RGB相机、红外相机、单色红外相机或任何其他合适的相机。灯可以是红外发光二极管(LED)、红外激光器或任何其他合适的灯。传感器206的实施方式可以包括单个传感器，前述各个传感器中的一个或前述传感器的任意组合。

指示用户姿势的信号数据可以从可穿戴设备200中的传感器206被传送到移动设备或其他计算设备，在所述其他计算设备上或通过所述其他计算设备执行安全访问管理。可穿戴设备200可以根据需要被保持、穿戴或以其他方式联接到用户，以通过传感器206准确地识别或生成信号数据。信号数据在从可穿戴设备200被传送之前、在被移动设备接收时、或者在其他某一时点，可以被处理以准确地识别由用户做出的姿势。例如，从加速计传送的信号数据可经过用于去除无关信号特征的预处理，用于分离可用于识别姿势的信号特征的特征提取，以及用于确定姿势的姿势识别(例如，使用基于标记数据的离线训练)，如下面进一步描述的。

通信组件208是被配置为将从传感器206传送的数据(例如，测量结果等)传送到一个或多个外部设备(例如移动设备或计算设备)的硬件组件，例如，如上面关于参见图1论述的。在一个实现方式中，通信组件208包括有源通信接口，例如调制解调器、收发器、发射器-接收器等。在另一实现方式中，通信组件208包括无源通信接口，例如快速响应(QR)码、蓝牙标识、射频识别(RFID)标签、近场通信(NFC)标签等等。通信组件208的实现可以包括单个组件、前述各组件之一或前述组件的任何组合。

可穿戴设备200的输出端210可以包括一个或多个输入/输出设备，诸如显示器。在一个实现方式中，显示器可以经由总线联接到CPU 202。在另一个实现方式中，除显示器之外或作为显示器的替代，还可以包括其他输出设备。当输出端210是显示器或包括显示器时，该显示器可以以各种方式(包括通过LCD、CRT、LED、OLED等方式)实现。在一种实施方式中，显示器可以是触摸屏显示器，该触摸屏显示器被配置为例如在对输出到显示器的数据进行处理中接收基于触摸的输入。

图3是例如用于图1A和图1B的安全系统中的移动设备300的图。在一个实现方式中，移动设备300包括CPU 302、存储器304、总线306、存储器308、输入设备310和输出设备312。与图2的可穿戴设备200一样，移动设备300可以包括至少一个处理器，例如CPU 302。或者，CPU 302可以是现在存在或今后开发的任何其他类型的设备或多个设备，其能够处理信息。尽管本文的示例可以用所示的单个处理器来实现，但是使用多于一个的处理器可以实现速度和效率方面的优势。

与如图2所示的可穿戴设备200的存储器204一样，存储器304可以包括RAM或任何其他合适类型的存储设备。存储器304可以包括用于CPU 302直接访问的可执行指令和数据。存储器304可以包括一个或多个DRAM模块，例如DDR SDRAM。或者，存储器304可以包括现在存在或今后开发的其它类型的设备或多个设备，其能够存储供CPU 302处理的数据。CPU302可以经由总线306访问和处理存储器304中的数据。

移动设备300可以任选地包括采用任何合适的非暂时性计算机可读介质(诸如硬盘驱动器、存储器设备、闪存驱动器或光驱)形式的存储介质308。存储介质308可以在存在高处理需求时提供辅助存储器。存储介质308可以包括可执行指令以及其他数据。可执行指令的示例可以包括例如操作系统以及全部或部分地加载到存储器304中待由CPU 302执行的一个或多个应用。操作系统可以是例如Windows、Mac OS X、Linux或适用于本公开的细节的其他操作系统。应用可以是可执行指令，所述可执行指令用于处理从可穿戴设备200传送来的信号数据，用于将信号数据传送到一个或多个其他设备，或用于两者的功能。

移动设备300可以包括一个或多个输入设备310，诸如键盘、数字小键盘、鼠标、麦克风、触摸屏、传感器或姿势敏感输入设备。通过输入设备310，可以从用户或另一个设备输入数据。输入设备310也可以是任何其他类型的输入设备，包括不需要用户干预的输入设备。例如，输入设备310可以是通信组件，诸如根据用于接收信号的任何无线协议进行操作的无线接收器。输入设备310还可以使用总线306将指示输入端的信号或数据输出到CPU302。

移动设备300还可以包括一个或多个输出设备312。输出设备312可以是向用户传输可视、可听或触觉信号的任何设备，诸如显示器、触摸屏、扬声器、耳机、发光二极管(LED)指示器或振动电机。例如，如果输出设备312是显示器，则显示器可以以各种方式实现，包括通过LCD、CRT、LED、OLED或能够向用户提供可视输出的任何其他输出设备的方式。在一些情况下，例如，当触摸屏显示器被配置为接收基于触摸的输入时，输出设备312还可以用作输入设备310。输出设备312可以可选择地或另外地由用于传输信号的通信组件(未示出)，诸如调制解调器、收发器、收发两用机等形成。在一种实施方式中，通信组件可以是无源通信接口，例如快速响应(QR)码、蓝牙标识、射频识别(RFID)标签、近场通信(NFC)标签等等。

图4是示出处理可穿戴设备传感器数据的示例的逻辑图400。逻辑图400的实现可以完全在可穿戴设备200上、可穿戴设备200和移动设备300上、或者与可穿戴设备200或移动设备300通信的任何其他计算设备(未示出)上执行，在所述可穿戴设备200上生成传感器数据。例如，逻辑图400的信号处理方面可以通过在移动设备300上可执行的指令来执行。在一个实现方式中，可以通过在移动设备300以及一个或多个其他设备(诸如与图1的安全目标104相关联的安全设备)上可执行的指令来执行逻辑图400的各部分。

在一个示例中，源信号数据402由可穿戴设备200的传感器206生成。例如，源信号数据402可以包括与可穿戴设备200相关联的分别从一个或多个红外传感器生成的红外数据404和加速计生成的加速计数据406。红外数据404可以用于检测可穿戴设备200是否被穿戴着，并且加速计数据406可以用于识别穿戴着可穿戴设备200的用户执行的预定义姿势。其他传感器也可以用来提供源信号数据402。例如，基于电路的传感器可以被配置为检测可穿戴设备200是否被扣紧或扣住，电流感测传感器可以被配置为检测来自可穿戴设备200的电流是否能够通过用户的身体接地，或运动传感器可以被配置成检测可穿戴设备200是静止的还是在具有固定的朝向的表面上。

可以通过诸如信号预处理408和特征提取410之类的各种操作来处理源信号数据402，以便从源信号数据402去除无关信号特征，诸如对于确定用户是否穿戴着可穿戴设备200或是否使用可穿戴设备200完成姿势来说不必要的特征。进一步参照图5描述信号预处理408。

可以对预处理的信号数据执行特征提取410，以通过提取时域特征和空间特征来分离信号特征。从预处理的信号数据中可提取的时域特征包括例如时间平均特征、指定或未指定时间窗内的特征变化、局部最小时间特征、局部最大时间特征、时间变化和中值、平均超越率(mean-crossing rate)等等。时域特征可以例如基于与可穿戴设备200相关联的传感器之间的相关性来识别。

从预处理的信号数据中可提取的空间特征包括例如小波特征、快速傅立叶变换特征(例如，峰值位置)、离散余弦变换特征、算术余弦变换特征、希尔伯特-黄变换特征、频谱子带能量特征或比率等。空间特征还可以包括谱熵，其中可以基于指示均匀数据分布的不活动(例如，平稳性)来辨别高熵，并且可以基于指示非均匀数据分布的活动(例如，运动)来辨别低熵。

用户识别412可以使用特征提取的信号数据来执行，以识别用户是否穿戴着可穿戴设备200。对用户识别412有用的特征提取信号数据可以包括例如红外数据404、当前数据或运动数据。可以使用特征提取信号数据来执行姿势识别414，以例如使用特征提取信号数据和离线训练数据来确定使用可穿戴设备200做出的实际姿势，从而基于标签化的数据处理特征提取信号数据。

姿势识别414可以包括通过参考包括与一个或多个安全目标相关联的数据的库来识别姿势概率。在一个实现方式中，姿势概率可以指示发出相应的姿势信号以访问特定的安全目标的概率。例如，概率可以是基于频率，该频率为需要做出来用于与安全目标相关联的姿势的频率，可以是基于可穿戴设备200联接到的用户的身体部位做出的姿势的可能性等。在一个实现方式中，离线训练数据包括指示活动组合及其相应姿势概率(例如，基于每个身体部位的姿势、过去用户数据等)的数据。在另一实现方式中，指示身体部位姿势概率的生物力学模型可被包括在离线训练数据中或用作离线训练数据的补充参考。

姿势识别414还可以包括将预处理和特征提取的信号数据与识别的姿势概率进行比较。例如，在预处理和特征提取的信号数据被确定为与离线训练数据内表示的姿势数据相似或相同的情况下，可以确定预处理和特征提取的信号数据指示对应于该姿势数据的姿势。在一个实现方式中，将预处理和特征提取的信号数据与识别的姿势概率进行比较可以通过覆盖相应数据并量化差异来完成，其中较小数量的差异可以指示数据之间的较高相似性。

可以发送来自用户识别412和姿势识别414的输出，以用于安全访问管理416。例如，如果通过用户识别412检测到用户穿戴着可穿戴设备200，则可穿戴设备200可以向用户发送关于准备接收姿势的指示，诸如通过使用输出端210产生的触觉振动或一系列LED灯。一旦利用姿势识别414确定用户执行了与姿势模板相匹配的预定义姿势，安全访问管理416可以将预定义安全信息加密成例如适合于发送给设备诸如移动设备300的无线电传输协议格式的安全访问信号数据。可穿戴设备200不需要靠近移动设备300来生成这样的安全访问信号数据。例如，当安全目标是应用时，移动设备300可以接收该协议格式的信号数据并将其解密以用作密码、安全密钥或支付确认。

图5是示出与图4的信号预处理操作408一致的预处理信号数据的示例的流程图500。可以完成信号预处理以去除不必要的数据，例如，所传送的源信号数据402中与确定可穿戴设备200的使用或源信号数据402指示的姿势无关或不重要的方面。在一个实现方式中，执行信号预处理包括使用滤波器，例如基于滑动窗口的平均滤波器或基于滑动窗口的中值滤波器、自适应滤波器、低通滤波器等来去除不必要的数据。

在流程图500的操作502，将第一滤波器应用于源信号数据402以去除数据异常值，所述数据异常值可以例如表示所传送的源信号数据402的不指示穿戴设备被穿戴着或者实际做出的姿势的部分。在一个实现方式中，第一滤波器可以是基于滑动窗口的滤波器，诸如基于滑动窗口的平均滤波器或基于滑动窗口的中值滤波器。

在流程图500的操作504，针对经过滤波的信号数据执行自适应滤波。在一个实现方式中，使用独立分量分析来执行自适应滤波，例如以区分从可穿戴设备200的不同传感器传送的信号数据特征。在另一实现方式中，对经滤波的信号数据执行自适应滤波包括确定经滤波的信号数据的较高质量部分，并且使用该较高质量部分处理经滤波的信号数据以对较低质量部分进行去噪。

在流程图500中的操作506中，可以例如使用低通滤波器来去除包括在经滤波的信号数据内的指示外力的数据。在一个实现方式中，外力可以是与所做姿势不相关的任何力，例如重力。可以去除外力以区分指示用户使用或用户活动的经滤波的信号数据的特征与指示非活动的特征。例如，可以从经滤波的信号数据中去除指示非活动的特征，以更好地集中于可以指示所做姿势的数据。

在流程图500的操作508中，对经滤波的信号数据进行分段以完成预处理。例如通过将经滤波的信号数据分成或以其他方式识别其为包括指示不同穿戴特征和姿势特征的不同数据组，可以进行分段以更好地指示或识别经滤波的信号数据的方面，所述经滤波的信号数据包括指示可穿戴设备200被穿戴着或可穿戴设备200的用户做出的姿势的数据。在一个实现方式中，可以通过将基于滑动窗口的滤波器应用于经滤波的信号数据来进行分段。

图6是示出基于姿势访问控制安全目标(例如，图1的安全目标104)或与图3的移动设备300相关联的安全应用的过程的示例的流程图600。在操作602，接收穿戴信号数据。在一个示例中，穿戴信号数据可以从可穿戴设备(诸如图2的可穿戴设备200)被接收。以下参照图7描述使用与可穿戴设备200相关的红外传感器以捕获穿戴信号数据。在另一个示例中，可以从诸如图3的移动设备300的移动设备接收穿戴信号数据。穿戴信号数据可以使用例如与移动设备相关的基于触摸的传感器、图像传感器、温度传感器等来指示用户是否持有移动设备300、靠近移动设备300还是以其他方式拥有移动设备300。因此，可以使用可穿戴设备200和/或移动设备300来完成接收穿戴信号数据的操作602。

在决策树604，确定穿戴信号数据是否指示拥有可穿戴设备200和/或移动设备300。同样，拥有可穿戴设备200可能要求用户正穿戴着可穿戴设备200，拥有移动设备300可能要求用户正持有、靠近或以其他方式拥有移动设备300。如果穿戴信号数据不指示拥有，则该过程转到操作606，并且停止生成安全访问信号数据。换句话说，如果不能确认拥有可穿戴设备200和/或移动设备300，则在该过程中不会发生进一步的操作，并且不生成安全访问信号数据。

如果穿戴信号数据确实指示拥有可穿戴设备200和/或移动设备300，则该过程移动到操作608，在操作608处接收指示由用户执行的至少一个姿势的姿势信号数据。在一些示例中，一旦确定拥有可穿戴设备200和/或移动设备300，可穿戴设备200或移动设备300就可以生成关于用户执行至少一个姿势的指示。该指示可以是可听的，包括使用可穿戴设备200的输出端210产生的触觉振动、闪烁LED灯序列，或者在移动设备300的输出设备312上向用户显示消息。这些只是邀请用户执行一个或多个姿势的可能指示的几个示例。此外，用户可以执行各种不同的姿势。参照图8A至图8D，描述了指示姿势的姿势信号数据的几个示例。

在判定步骤610，将姿势信号数据与存储的姿势模板进行比较以确定是否匹配。匹配可以包括例如确定加速信号数据和姿势模板之间的相似度的阈值水平。可以应用诸如动态时间规整(DTW)算法等姿势识别分类器来确定接收到的姿势信号数据是否匹配姿势模板以识别姿势。只要用户以与用户创建并存储姿势模板时相似的方式重复姿势，姿势识别分类器就可以识别姿势信号数据中表示的姿势。可以在姿势信号数据和用户存储的每个姿势模板之间计算标准化的DTW距离。可以通过选择与处理的姿势信号数据相比具有最小距离的姿势模板来识别姿势匹配。

如果姿势与任何存储的姿势模板都不匹配，则该过程转到操作606，并且停止生成安全访问信号数据。如果姿势与至少一个姿势模板匹配，则该过程转到操作612。在操作612中，基于指示拥有可穿戴设备200和/或移动设备300的穿戴信号数据以及由用户执行的与姿势模板匹配的姿势来生成安全访问信号数据。例如，安全访问信号数据可以包括被加密到无线电传输协议中并由可穿戴设备200、移动设备300或两者传输的安全访问信息，使得附近的设备可以接收这种协议格式的信息并将其解密以用作密码、安全密钥或付款确认。

通过使用分层或层叠安全系统，其中该系统需要拥有移动设备并且需要执行姿势，用户可以选择在私人区域中执行这样的姿势以便启用移动设备(它是可穿戴设备200、移动设备300或两者)，以无论何时用户遇到与所执行的姿势相关联的指定安全目标时，将该姿势用作密码、安全密钥或支付确认。一旦安全访问特征已经被启用，即，一旦确认用户拥有该移动设备并且该姿势与姿势模板匹配时，移动设备可以提供确认可以访问安全目标的指示。同样，如果不再拥有移动设备，分层或层叠安全系统可以取消对安全目标的访问。

在已经生成安全访问信号之后，该过程移动到决策树614，并且再次确定穿戴信号数据是否指示拥有可穿戴设备200和/或移动设备300。如果穿戴信号数据继续指示用户拥有可穿戴设备200和/或移动设备300，例如，如果用户正在穿戴着可穿戴设备200或者持有移动设备300，则处理返回到操作612，并且继续生成安全访问信号，从而允许可穿戴设备200、移动设备300或二者准备访问安全目标。

相反，如果穿戴信号数据指示没有拥有可穿戴设备200和/或移动设备300，例如，如果用户不再穿戴可穿戴设备200或者不接近移动设备300，则处理返回到操作606，并且停止生成安全访问信号。例如，返回参考图1A和图1B，用户可以在家中穿戴手环版本的可穿戴设备100并在工作中执行与解锁作为安全目标104的门相关联的姿势，从而启用可穿戴设备100、移动设备102或者两者的组合以提供对例如门的安全目标104的解锁命令。如果用户在去往安全目标104的路上继续移除可穿戴设备100或丢失可穿戴设备100，则将停止生成安全访问信号，并且用户将被阻止打开安全目标104。在操作606之后，该过程结束。

图7是由可穿戴设备200捕获的红外信号数据的图示。当可穿戴设备200中的传感器206包括红外传感器时，该传感器的模拟输出可以被转换为数字输出(ADC输出)并且与阈值进行比较以确定用户是否实际正穿戴着可穿戴设备200。如图7所示，当用户正实际穿戴着可穿戴设备200时，红外信号数据的ADC输出或大小在7,000至9,000之间波动。当用户没有穿戴可穿戴设备200时，红外信号的大小在0至3000之间波动。这些范围代表了示例性红外传感器，可以使用其他范围或其他传感器206来确定用户是否穿戴着可穿戴设备200。

图8A至图8D是关于用户指定姿势的加速信号数据的图示。例如，当可穿戴设备200的传感器206或移动设备300的传感器包括一个或多个加速计时，可以捕获加速信号数据。在图8A中，当用户在遵循数字8形状的运动路径中移动可穿戴设备200或移动设备300时，示出了针对三个轴线x，y，z的加速度值(以g为单位)。在图8B中，示出了用户在遵循正方形的运动路径中移动可穿戴设备200或移动设备300的加速度值。

加速信号数据也可以例如使用与可穿戴设备200或移动设备300相关联的例如触敏显示器或姿势敏感显示器的输入设备来捕捉。在图8C中，示出了用户沿着遵循用户个人签名的运动路径使用移动设备300的显示器执行基于触摸或基于姿势的输入的加速度值。在图8D中，示出了用户在可穿戴设备200的表面或移动设备300的输入设备310上执行一系列轻叩和暂停的加速度值。

图8A至图8D中示例表示具有不同复杂度和灵活度的用户指定姿势。图8A至图8B中示例的姿势遵循数字和形状的运动路径，在复杂度上是简单的，容易被其他人辨别的。图8C至图8D中的姿势比较复杂，对于可能在用户周围的其他人来说不太明显。不同的应用或安全目标可能需要不同级别的姿势复杂度。例如，移除移动设备上的锁定屏幕可能仅需要简单的姿势，而授权支付应用可能需要更复杂的姿势。

通过使包括作为传感器206之一的加速计的可穿戴设备200沿着运动路径移动，在图8A至图8D中描述的所有姿势可以被容易地执行。或者，可穿戴设备200或移动设备300可包括输入设备310或被配置为接收相同类型的姿势的基于触摸输入的传感器。可以基于用户的个人选择和/或对应用安全性的复杂度等级要求来选择与安全目标相关联的特定姿势。一些用户甚至可以将多个姿势与给定的安全目标关联以增加安全性。另外，可穿戴设备200可以与多个安全目标相关联，每个安全目标通过不同姿势或一组姿势来访问。

虽然已经结合某些实施例和实现方式描述了本公开，但应理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，旨在覆盖包括在所附权利要求书的范围内的各种修改和等同布置，所附权利要求书的范围被赋予最宽泛的解释，以涵盖法律允许的所有这些修改和等同结构。

Claims (20)

1.一种使用移动设备来基于姿势访问控制安全目标的方法，包括：

在所述移动设备接近所述安全目标之前，从所述移动设备的传感器接收指示用户正携带或穿戴着所述移动设备的穿戴信号数据；

在所述移动设备接近所述安全目标之前，从所述移动设备的所述传感器接收指示由所述用户执行的至少一个姿势的姿势信号数据；

基于指示所述用户正携带或穿戴着所述移动设备的所述穿戴信号数据以及所述至少一个姿势与姿势模板匹配，生成用于提供对所述安全目标的访问的安全访问信号数据，其中，所述姿势模板用于对访问控制所述安全目标的认证；以及

响应于所述移动设备接近所述安全目标时仍然从所述移动设备的传感器接收到所述穿戴信号数据，将所述安全访问信号数据发送到所述安全目标，以使得所述用户获得对所述安全目标的访问。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述移动设备是可穿戴设备。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述传感器包括红外传感器和加速计。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在生成所述安全访问信号数据之后，从所述移动设备的传感器接收指示所述用户不再携带或穿戴所述移动设备的穿戴信号数据。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：

响应于指示所述用户不再携带或穿戴所述移动设备的所述穿戴信号数据，停止生成所述安全访问信号数据。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

响应于接收指示所述用户正携带或穿戴着所述移动设备的所述穿戴信号数据，生成使所述用户执行所述至少一个姿势的指示。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述指示由所述移动设备生成并且包括针对所述用户的听觉、视觉或触觉的通知。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括：

响应于接收指示所述用户正携带或穿戴着所述移动设备的所述穿戴信号数据以及与所述姿势模板匹配的所述至少一个姿势，生成用于向所述用户显示与所述安全目标相关联的安全访问特征被启用的指示。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括：

所述移动设备对所述姿势信号数据进行预处理，并对所述预处理后的姿势信号数据进行特征提取；以及

所述移动设备基于所述预处理和特征提取后的姿势信号数据以及离线训练数据来确定所述至少一个姿势。

10.一种用于基于姿势访问控制安全目标的可穿戴设备，包括：

主体，被配置为与用户的一部位耦接；

传感器，包括红外传感器和加速计；

通信组件，被配置为将由所述传感器生成的信号数据传送给计算设备；

存储器；和

处理器，被配置为执行存储在所述存储器中的指令以：

在所述可穿戴设备接近所述安全目标之前，从所述红外传感器接收指示所述用户正携带或穿戴着所述可穿戴设备的穿戴信号数据；

在所述可穿戴设备接近所述安全目标之前，从所述加速计接收指示由所述用户执行的至少一个姿势的姿势信号数据；

基于指示所述用户正携带或穿戴着所述可穿戴设备的所述穿戴信号数据以及所述至少一个姿势与姿势模板匹配，生成用于提供对所述安全目标的访问的安全访问信号数据，其中，所述姿势模板用于对访问控制所述安全目标的认证；以及

响应于所述可穿戴设备接近所述安全目标时仍然从所述可穿戴设备的传感器接收到所述穿戴信号数据，将所述安全访问信号数据发送到所述安全目标，以使得所述用户获得对所述安全目标的访问。

11.根据权利要求10所述的可穿戴设备，其中，所述可穿戴设备是手环、戒指或吊坠中的一种。

12.根据权利要求10所述的可穿戴设备，其中，所述处理器进一步被配置以：

在生成所述安全访问信号数据之后，从所述红外传感器接收指示所述用户不再携带或穿戴所述可穿戴设备的穿戴信号数据；以及

响应于指示所述用户不再携带或穿戴所述可穿戴设备的所述穿戴信号数据，停止生成所述安全访问信号数据。

13.根据权利要求10所述的可穿戴设备，其中，所述处理器进一步被配置以：

响应于接收指示所述用户正携带或穿戴着所述可穿戴设备的所述穿戴信号数据，生成使所述用户执行所述至少一个姿势的指示，

其中，所述指示由所述可穿戴设备生成并且包括针对所述用户的听觉、视觉或触觉的通知。

14.根据权利要求10所述的可穿戴设备，其中，所述处理器进一步被配置以：

响应于接收指示所述用户正携带或穿戴着所述可穿戴设备的所述穿戴信号数据以及所述至少一个姿势与所述姿势模板匹配，生成表示与所述安全目标相关联的安全访问特征被启用的指示，

其中，所述指示由所述可穿戴设备生成并包括针对所述用户的听觉、视觉或触觉的通知。

15.一种用于基于姿势访问控制安全目标的系统，包括：

可穿戴设备，包括传感器和通信组件；

与所述通信组件通信的移动设备，包括存储器和处理器，所述处理器被配置为执行存储在所述存储器中的指令以：

通过所述通信组件在所述移动设备接近所述安全目标之前，从所述传感器接收指示用户正携带或穿戴着所述可穿戴设备的穿戴信号数据；

通过所述通信组件在所述移动设备接近所述安全目标之前，从所述传感器接收指示由所述用户执行的至少一个姿势的姿势信号数据；

基于指示所述用户正携带或穿戴着所述可穿戴设备的所述穿戴信号数据以及所述至少一个姿势与姿势模板匹配，生成用于提供对所述安全目标的访问的安全访问信号数据，其中，所述姿势模板用于对访问控制所述安全目标的认证；以及

响应于所述移动设备接近所述安全目标时仍然从所述移动设备的传感器接收到所述穿戴信号数据，将所述安全访问信号数据发送到所述安全目标，以使得所述用户获得对所述安全目标的访问。

16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述可穿戴设备是手环、戒指或吊坠中的一种。

17.根据权利要求15所述的系统，其中，所述传感器包括红外传感器和加速计。

18.根据权利要求15所述的系统，其中，所述处理器还被配置为：

在生成所述安全访问信号数据之后，通过所述通信组件从所述传感器接收指示所述用户不再携带或穿戴所述可穿戴设备的穿戴信号数据；以及

响应于指示所述用户不再携带或穿戴所述可穿戴设备的所述穿戴信号数据，停止生成所述安全访问信号数据。

19.根据权利要求15所述的系统，其中，所述处理器还被配置为：

响应于接收指示所述用户正携带或穿戴着所述可穿戴设备的所述穿戴信号数据，生成使所述用户执行所述至少一个姿势的指示，

其中，所述指示由所述可穿戴设备或所述移动设备生成，并且包括针对所述用户的听觉、视觉或触觉的通知。

20.根据权利要求15所述的系统，其中，所述处理器还被配置为：

响应于接收指示所述用户正携带或穿戴着所述可穿戴设备的所述穿戴信号数据以及所述至少一个姿势与所述姿势模板匹配，生成表示与所述安全目标相关联的安全访问特征被启用的指示，

其中，所述指示由所述可穿戴设备或移动设备生成，并且包括针对所述用户的听觉、视觉或触觉的通知。

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