CN109255218A - 一种基于生物识别终端的运动感应解锁方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于生物识别终端的运动感应解锁方法和系统，所述方法包括：S1、实时检测终端的运动状态，若终端的移动状态变化量满足设定要求，则判断为用户解锁操作并进一步检测用户与终端的距离；S2、若检测到目标与终端距离达到设定距离阈值，开启摄像头与屏幕解锁页面；S3、通过密码或生物特征识别方法解锁屏幕解锁页面。通过将生物运动状态信号设置为屏幕解锁的触发信号，使得用户在晃动时即可开启解锁任务，同时采用生物特征识别技术进行智能识别并解锁，用户只需要根据智能设备提醒，配合智能终端提供生物特征即可进行屏幕解锁任务，与现有技术中的方案相比，更加智能化、自动化，且生物特征识别度高、更为精确。

Description

一种基于生物识别终端的运动感应解锁方法和系统

技术领域

本发明涉及人机交互技术领域，更具体地，涉及一种基于生物识别终端的运动感应解锁方法和系统。

背景技术

安全、和平的社会环境一直是人们所追求向往的，目前中国提出了要建设“平安中国”，从政府层面自上而下掀起和响应每个人心中的愿望。安全的保障离不开对于身份的认证，尤其是在涉及公共安全和经济命脉的关键领域，如在司法和公安、电子商务、机场高铁、金融证券、军事要地等方面的身份认证。

随着经济的快速发展，社会网络更加复杂、人员的流动性更是频繁，因此对于人员的身份安全认证的需求也更加迫切，同时认证条件也更加严苛。在众多的身份识别方法中，利用人体自有生物特性进行鉴别的优越性是其他外设方式所不可比拟的，其安全性和可靠性得到了广泛的认可。鉴于虹膜在生命个体中的唯一性和恒定性特点，在生物识别技术中成了备受推崇的技术之一。更由于它非常低的错误识别率，使得这一技术更加适用于具有高安全保障要求的领域中。基于人体生物特征的特性，提出了基于人脸、掌纹、指纹、虹膜、静脉、手型、笔迹等方面的生物特征识别技术。

目前的智能设备在待机的时候都会进入休眠状态，即锁屏后会关闭显示屏进行待机。如果用户需要对手机进行相关操作，则需要唤醒手机，然后进行解锁，其具体方式为：首先必须按下power键将手机唤醒，使智能设备处于屏幕打开状态(亮屏)，然后根据设置的解锁指令，手动解锁进入操作环境。这种方式操作方式比较繁琐，用户使用相对不便，用户的体验感较差。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于生物识别终端的运动感应解锁方法和系统，解决了现有技术中智能设备解锁方式繁琐，用户使用相对不便，用户的体验感较差的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种运动感应解锁方法，包括：

S1、实时检测终端的运动状态，若终端的移动状态变化量满足设定要求，则判断为用户解锁操作并进一步检测用户与终端的距离；

S2、若检测到目标与终端距离达到设定距离阈值，开启摄像头与屏幕解锁页面；

S3、通过密码或生物特征识别方法解锁屏幕解锁页面。

作为优选的，所述步骤S1中具体包括：

S11、检测终端的摇晃、敲击、震动动作；

S12、若检测到终端的晃动幅度和频率超过预定的阈值，则产生距离检测控制信号。

作为优选的，所述步骤S11具体包括：

通过加速度传感器检测终端相对于重力线的倾角信息，获得终端的晃动信息；或

通过陀螺仪传感器检测终端的相对运动角度信息，获得终端的晃动信息；或

通过磁感应传感器检测终端相对于磁北极的倾角信息，获得终端的晃动信息。

作为优选的，所述步骤S2中，若摄像头在设定开启时间内未探测到生物目标，或屏幕解锁页面未有操作，则自动关闭。

作为优选的，所述步骤S3中，所述生物识别方法包括指纹识别、面部识别、视网膜识别和虹膜识别中的一种或多种。

作为优选的，所述步骤S3中，采用生物识别方法时，还包括：划定采集区，并提示使生物特征对应部位完全进入采集区，采集生物特征并与已注册生物特征进行对比，若一致则进行屏幕解锁，若不一致则提示再次尝试识别。

作为优选的，所述步骤S3中，采用生物识别方法时，还包括：提示用户移除遮挡物，提示用户按要求眨眼、正视摄像头、靠近。

作为优选的，所述步骤S1还包括：

按启动键，则判断为用户解锁操作并进一步检测用户与终端的距离。

作为优选的，所述步骤S1还包括：

检测到触摸信号，则判断为用户解锁操作并进一步检测用户与终端的距离。

作为优选的，所述步骤S1为：

按启动键，并进一步检测终端的运动状态，若终端的移动状态变化量满足设定要求，则判断为用户解锁操作并进一步检测用户与终端的距离。

作为优选的，所述步骤S1为：

检测到触摸信号，并进一步检测终端的运动状态，若终端的移动状态变化量满足设定要求，则判断为用户解锁操作并进一步检测用户与终端的距离。

一种运动感应解锁装置，包括运动感应模块、距离测量模块、解锁模块、摄像头和解锁屏幕；

所述摄像头用于采集用户的生物特征图像；

所述解锁屏幕用于显示屏幕解锁页面信息；

所述运动感应模块用于实时检测终端的运动状态，若终端的移动状态变化量满足设定要求，则判断为用户解锁操作，并触发距离测量模块启动；

所述距离测量模块用于检测到目标与终端距离达到设定距离阈值时，触发开启摄像头与屏幕解锁页面；

所述解锁模块用于通过密码或生物特征识别方法解锁屏幕解锁页面。

作为优选的，所述运动感应模块为加速度传感器或陀螺仪传感器或磁感应传感器；

所述加速度传感器用于检测终端相对于重力线的倾角信息，以获得终端的晃动信息；

所述陀螺仪传感器用于检测终端的相对运动角度信息，以获得终端的晃动信息；

所述磁感应传感器用于检测终端相对于磁北极的倾角信息，以获得终端的晃动信息。

作为优选的，所述解锁模块包括密码解锁单元，所述密码解锁单元用于通过校验输入密码解锁屏幕解锁页面。

作为优选的，还包括语音提示模块，所述语音提示模块用于提示用户进入采集区，提示用户移除遮挡物，提示用户按要求眨眼、正视摄像头、靠近。

作为优选的，所述解锁模块包括生物特征解锁单元，所述生物特征解锁单元用于通过采集生物特征并与已注册的生物特征对比，进行解锁屏幕解锁页面。

作为优选的，还包括屏幕解锁模块，所述屏幕解锁模块用于在检测到解锁屏幕收到双击信号时，开启、关闭摄像头和屏幕解锁页面。

作为优选的，还包括按键解锁模块，所述按键解锁模块用于手动开启、关闭摄像头和屏幕解锁页面。

作为优选的，还包括屏幕解锁模块，所述屏幕解锁模块用于通过感应触摸信号开启运动感应，检测终端的运动状态。

作为优选的，还包括按键解锁模块，所述按键解锁模块用于通过按键信号开启运动感应，检测终端的运动状态。

本发明提出一种基于生物识别终端的运动感应解锁方法和系统，通过终端的摇晃信号设置为屏幕解锁的触发信号，使得用户需要进行解锁时晃动终端即可开启解锁任务，同时采用生物特征识别技术进行智能识别并解锁，用户只需要根据智能设备提醒，配合智能终端提供生物特征即可进行屏幕解锁任务，与现有技术中的方案相比，更加智能化、自动化，且生物特征识别度高、更为精确。

附图说明

图1为根据本发明实施例1的运动感应解锁方法流程框图；

图2为根据本发明实施例1的运动感应实例示意图；

图3为根据本发明实施例1的运动感应具体方法流程示意图；

图4为根据本发明实施例2的按键/触摸控制运动感应具体方法流程示意图；

图5为根据本发明实施例3的按键/触摸感应实例示意图；

图6为根据本发明实施例的摇晃式感应实例示意图；

图7为根据本发明实施例通过运动轨迹感应实例示意图；

图8为根据本发明实施例的注册、运动感应解锁流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

如图1所示，图中示出了一种基于生物识别终端的运动感应解锁方法，包括：

S1、实时检测终端的运动状态，若终端的移动状态变化量满足设定要求，则判断为用户解锁操作并进一步检测用户与终端的距离；

S2、若检测到目标与终端距离达到设定距离阈值，开启摄像头与屏幕解锁页面；

S3、通过密码或生物特征识别方法解锁屏幕解锁页面。

生物识别从识别方式来看可以分为指纹识别、人脸识别、声音识别、虹膜识别与静脉识别等。其中，指纹识别应用已经极为广泛，人脸识别应用正在兴起，但是指纹可以复制，人脸可以伪装，在安全和解锁上依然有风险。数据显示指纹识别的误识率约为0.8％，人脸识别约为2％。虹膜识别作为“终极BOSS”具有个体唯一性、一致性、防伪性等优势，其误识率可低至百万分之一，因此逐渐应用于对安全等级有高要求的场景中，比如医疗、社保、信用、金融等领域。此类方案通过识别用户的生物特征来判断是否为合法用户并进行解锁。生物特征主要包括生理特征和行为特征，生理特征进一步包括脸部特征、手部特征(指纹、掌纹)、眼部特征(虹膜、巩膜)、静脉特征、心电特征等；行为特征进一步包括语音特征、操作行为特征等。对生理特征的识别主要基于摄像头、图像处理技术和传感技术等，对行为特征的识别主要基于声纹识别技术和行为建模技术等。

在本实施例中，所述步骤S1中具体包括：

S11、检测终端的摇晃、敲击、震动动作；可通过运动感应传感器获得终端的晃动信息，具体可通过加速度传感器检测终端相对于重力线的倾角信息，获得终端的晃动信息；在本实施例中，采用基于MEMS加速度传感器的倾角测量方法，在地球上任何位置的物体都受到重力的作用而产生一个加速度,加速度传感器可以用来测定变化或恒定的加速度。把三轴加速度传感器固定在物体上,当物体姿态改变时,加速度传感器的敏感轴相对于重力场发生变化,加速度传感器的敏感轴输出重力在其相应方向产生的重力分量信号。在静止状态下,3个轴向的输出为重力加速度分别在3个轴向的分量,输出的大小与3个轴向与竖直方向的夹角有关。轴向与竖直方向的夹角越小,其输出就越大，反之，输出就越小。因而通过3个轴向输出的大小，就可以推出3个轴向与竖直方向的夹角,从而解算出相关的倾角信息。

或

通过陀螺仪传感器检测终端的相对运动角度信息，获得终端的晃动信息；陀螺仪是测量物体角速度的传感器，当陀螺仪随物体运动时，陀螺仪能够测量物体绕各个轴转动的角速度，通过对角速度进行积分运算，就能得到物体旋转的角度。短时间内，陀螺仪测量具有较高的精度，但陀螺仪容易受振动等因素的影响而引入测量噪声，且陀螺仪的输出存在漂移，漂移随着时间、温度及其他随机因素而变化，通过积分会使测量误差变大，因此MEMS陀螺仪不适合长时间的动态角度测量。另外，陀螺仪只能用于运动物体的角度测量，如果物体的初始位置存在一定的倾角，则陀螺仪无法感知。加速度计能够测量物体的加速度，当加速度计静止时，其输出为重力加速度在各个轴上的分量，装有加速度计的物体的倾角发生变化时，加速度计的输出也会随之变化，根据这一原理，通过测量加速度计各轴的输出便可以得出物体的倾角。对于静止物体而言，加速度计测量出来的角度十分准确，因此，陀螺仪传感器适用于本发明。

或

通过磁感应传感器检测终端相对于磁北极的倾角信息，获得终端的晃动信息。

S12、若检测到终端的晃动幅度和频率超过预定的阈值，则产生距离检测控制信号。

如图6和图7中所示，分别通过摇晃手机和计算手机的运动轨迹变化进行屏幕解锁的触发，为本发明的方法应用到手机解锁中，用户2摇晃手机终端1，通过运动传感器获取终端1的晃动频率幅度和频率，并与设定距离阈值进行比较，若晃动频率和幅度都超过设定的阈值，则产生一个距离检测控制信号，进一步进行检测用户2与终端1的距离，判断用户是否在终端1附近，同时可验证摇晃手机的是否是用户。

作为优选的，所述步骤S2中，若摄像头在设定开启时间内未探测到生物目标或屏幕解锁页面未有操作，则自动关闭；在实际使用过程中，会存在未注册用户或者误启屏幕解锁页面的情况，导致摄像头和屏幕解锁页面长时间开启，会产生设备和电量损耗、浪费，因此在本实施例中，若摄像头在设定时间内(如15秒)未检测到用户，或屏幕解锁页面未有接收到用户的操作，则自动关闭摄像头和屏幕解锁页面；摄像头可通过检测画面内是否有移动物体来判断是否检测到用户，且若长时间(本实施中设为30秒)检测到移动物体但未有识别到生物特征，则同样关闭摄像头和屏幕解锁页面。

作为优选的，所述步骤S3中，所述生物识别方法包括指纹识别、面部识别、视网膜识别和虹膜识别中的一种或多种。

在进行视觉识别(即面部识别、视网膜识别、虹膜识别)时，首先由摄像头拍摄多张生物识别图像，从中挑选出最合适的图片作为选定的生物图像，评估图像的质量(如果符合生物识别标准的图像)，则与之前注册的生物图像进行比对，看是否生物特征一致，如果一样则进入屏幕解锁，如果不一致，则提示再次尝试识别。

作为优选的，所述步骤S3中，采用生物识别方法时，还包括：划定采集区，并提示使生物特征对应部位完全进入采集区，采集生物特征并与已注册生物特征进行对比，若一致则进行屏幕解锁，若不一致则提示再次尝试识别。当用户跟摄像头的位置与距离保持最合适的时候，则开始识别生物图像。当用户的位置与距离跟摄像头不是很合适的时候，提示用户对准摄像头，通过语音(请靠近、请不要斜视、轻眨眼、移除眼镜等遮挡物等等)提示用户对准摄像头。

在本实施例中采用虹膜识别方式，人的眼睛结构由巩膜、虹膜、瞳孔晶状体、视网膜等部分组成。虹膜是位于黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状部分，其包含有很多相互交错的斑点、细丝、冠状、条纹、隐窝等的细节特征。而且虹膜在胎儿发育阶段形成后，在整个生命历程中将是保持不变的。这些特征决定了虹膜特征的唯一性，同时也决定了身份识别的唯一性。因此，可以将眼睛的虹膜特征作为每个人的身份识别对象。相比于人脸等其他生物特征，虹膜的生理学研究表明其不仅具有丰富的纹理特征，而且具有唯一性、稳定性、非侵犯性、天然防伪性、高生物活性等特征，是目前已经能够投入使用的最安全的生物识别认证技术。因此，基于虹膜的身份识别技术是目前的研究热点，将在门禁考勤、枪炮金库、身份证护照、社保体系、金融信息等安全认证要求高的领域发挥重要作用。但是由于虹膜的精细性和视觉隐藏生物特性，目前虹膜识别技术的大规模产业化、商业化仍然存在一些困难，如高质量虹膜图像的采集设备、降低用户配合度、评价虹膜图像质量、虹膜来源是否是活体以及虹膜自适应处理、有效特征匹配等。

虹膜识别就是通过对比虹膜图像特征之间的相似性来确定人们的身份。虹膜识别技术的过程一般来说包含如下四个步骤：

1.虹膜图像获取

通过摄像头对人的整个眼部进行拍摄，获取多张图像并将拍摄到的图像传输给虹膜识别系统的图像预处理软件。

2.图像预处理

对获取到的虹膜图像进行如下处理，使其满足提取虹膜特征的需求。

虹膜定位：确定内圆、外圆和二次曲线在图像中的位置。其中，内圆为虹膜与瞳孔的边界，外圆为虹膜与巩膜的边界，二次曲线为虹膜与上下眼皮的边界。

虹膜图像归一化：将图像中的虹膜大小，调整到识别系统设置的固定尺寸。

图像增强：针对归一化后的图像，进行亮度、对比度和平滑度等处理，提高图像中虹膜信息的识别率。

3.特征提取

从虹膜图像中提取出虹膜识别所需的特征点，并对其进行编码。

4.特征匹配

将特征提取得到的特征编码与数据库中的虹膜图像特征编码逐一匹配，判断是否为相同虹膜，从而达到身份识别的目的。

实施例2

如图4所示，作为优选的，本实施例中还可以为：

S1、按启动键，并进一步检测终端的运动状态，若终端的移动状态变化量满足设定要求，则判断为用户解锁操作并进一步检测用户与终端的距离；

S2、若检测到目标与终端距离达到设定距离阈值，开启摄像头与屏幕解锁页面；

S3、通过密码或生物特征识别方法解锁屏幕解锁页面。

或

S1、检测到触摸信号，并进一步检测终端的运动状态，若终端的移动状态变化量满足设定要求，则判断为用户解锁操作并进一步检测用户与终端的距离；

S2、若检测到目标与终端距离达到设定距离阈值，开启摄像头与屏幕解锁页面；

S3、通过密码或生物特征识别方法解锁屏幕解锁页面。

生物识别从识别方式来看可以分为指纹识别、人脸识别、声音识别、虹膜识别与静脉识别等。其中，指纹识别应用已经极为广泛，人脸识别应用正在兴起，但是指纹可以复制，人脸可以伪装，在安全和解锁上依然有风险。数据显示指纹识别的误识率约为0.8％，人脸识别约为2％。虹膜识别作为“终极BOSS”具有个体唯一性、一致性、防伪性等优势，其误识率可低至百万分之一，因此逐渐应用于对安全等级有高要求的场景中，比如医疗、社保、信用、金融等领域。此类方案通过识别用户的生物特征来判断是否为合法用户并进行解锁。生物特征主要包括生理特征和行为特征，生理特征进一步包括脸部特征、手部特征(指纹、掌纹)、眼部特征(虹膜、巩膜)、静脉特征、心电特征等；行为特征进一步包括语音特征、操作行为特征等。对生理特征的识别主要基于摄像头、图像处理技术和传感技术等，对行为特征的识别主要基于声纹识别技术和行为建模技术等。

在本实施例中，所述步骤S1中具体包括：

S11、检测到按键信号或触摸信号后，开启运动检测功能，检测终端的摇晃、敲击、震动动作；可通过运动感应传感器获得终端的晃动信息，具体可通过加速度传感器检测终端相对于重力线的倾角信息，获得终端的晃动信息；在本实施例中，采用基于MEMS加速度传感器的倾角测量方法，在地球上任何位置的物体都受到重力的作用而产生一个加速度,加速度传感器可以用来测定变化或恒定的加速度。把三轴加速度传感器固定在物体上,当物体姿态改变时,加速度传感器的敏感轴相对于重力场发生变化,加速度传感器的敏感轴输出重力在其相应方向产生的重力分量信号。在静止状态下,3个轴向的输出为重力加速度分别在3个轴向的分量,输出的大小与3个轴向与竖直方向的夹角有关。轴向与竖直方向的夹角越小,其输出就越大，反之，输出就越小。因而通过3个轴向输出的大小，就可以推出3个轴向与竖直方向的夹角,从而解算出相关的倾角信息。

或

通过陀螺仪传感器检测终端的相对运动角度信息，获得终端的晃动信息；陀螺仪是测量物体角速度的传感器，当陀螺仪随物体运动时，陀螺仪能够测量物体绕各个轴转动的角速度，通过对角速度进行积分运算，就能得到物体旋转的角度。短时间内，陀螺仪测量具有较高的精度，但陀螺仪容易受振动等因素的影响而引入测量噪声，且陀螺仪的输出存在漂移，漂移随着时间、温度及其他随机因素而变化，通过积分会使测量误差变大，因此MEMS陀螺仪不适合长时间的动态角度测量。另外，陀螺仪只能用于运动物体的角度测量，如果物体的初始位置存在一定的倾角，则陀螺仪无法感知。加速度计能够测量物体的加速度，当加速度计静止时，其输出为重力加速度在各个轴上的分量，装有加速度计的物体的倾角发生变化时，加速度计的输出也会随之变化，根据这一原理，通过测量加速度计各轴的输出便可以得出物体的倾角。对于静止物体而言，加速度计测量出来的角度十分准确，因此，陀螺仪传感器适用于本发明。

或

通过磁感应传感器检测终端相对于磁北极的倾角信息，获得终端的晃动信息。

S12、若检测到终端的晃动幅度和频率超过预定的阈值，则产生距离检测控制信号。

如图6和图7中所示，分别通过摇晃手机和计算手机的运动轨迹变化进行屏幕解锁的触发，为本发明的方法应用到手机解锁中，用户2摇晃手机终端1，通过运动传感器获取终端1的晃动频率幅度和频率，并与设定距离阈值进行比较，若晃动频率和幅度都超过设定的阈值，则产生一个距离检测控制信号，进一步进行检测用户2与终端1的距离，判断用户是否在终端1附近，同时可验证摇晃手机的是否是用户。

作为优选的，所述步骤S2中，若摄像头在设定开启时间内未探测到生物目标或屏幕解锁页面未有操作，则自动关闭；在实际使用过程中，会存在未注册用户或者误启屏幕解锁页面的情况，导致摄像头和屏幕解锁页面长时间开启，会产生设备和电量损耗、浪费，因此在本实施例中，若摄像头在设定时间内(如15秒)未检测到用户，或屏幕解锁页面未有接收到用户的操作，则自动关闭摄像头和屏幕解锁页面；摄像头可通过检测画面内是否有移动物体来判断是否检测到用户，且若长时间(本实施中设为30秒)检测到移动物体但未有识别到生物特征，则同样关闭摄像头和屏幕解锁页面。

作为优选的，所述步骤S3中，所述生物识别方法包括指纹识别、面部识别、视网膜识别和虹膜识别中的一种或多种。

在进行视觉识别(即面部识别、视网膜识别、虹膜识别)时，首先由摄像头拍摄多张生物识别图像，从中挑选出最合适的图片作为选定的生物图像，评估图像的质量(如果符合生物识别标准的图像)，则与之前注册的生物图像进行比对，看是否生物特征一致，如果一样则进入屏幕解锁，如果不一致，则提示再次尝试识别。

作为优选的，所述步骤S3中，采用生物识别方法时，还包括：划定采集区，并提示使生物特征对应部位完全进入采集区，采集生物特征并与已注册生物特征进行对比，若一致则进行屏幕解锁，若不一致则提示再次尝试识别。当用户跟摄像头的位置与距离保持最合适的时候，则开始识别生物图像。当用户的位置与距离跟摄像头不是很合适的时候，提示用户对准摄像头，通过语音(请靠近、请不要斜视、轻眨眼、移除眼镜等遮挡物等等)提示用户对准摄像头。

在本实施例中采用虹膜识别方式，人的眼睛结构由巩膜、虹膜、瞳孔晶状体、视网膜等部分组成。虹膜是位于黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状部分，其包含有很多相互交错的斑点、细丝、冠状、条纹、隐窝等的细节特征。而且虹膜在胎儿发育阶段形成后，在整个生命历程中将是保持不变的。这些特征决定了虹膜特征的唯一性，同时也决定了身份识别的唯一性。因此，可以将眼睛的虹膜特征作为每个人的身份识别对象。相比于人脸等其他生物特征，虹膜的生理学研究表明其不仅具有丰富的纹理特征，而且具有唯一性、稳定性、非侵犯性、天然防伪性、高生物活性等特征，是目前已经能够投入使用的最安全的生物识别认证技术。因此，基于虹膜的身份识别技术是目前的研究热点，将在门禁考勤、枪炮金库、身份证护照、社保体系、金融信息等安全认证要求高的领域发挥重要作用。但是由于虹膜的精细性和视觉隐藏生物特性，目前虹膜识别技术的大规模产业化、商业化仍然存在一些困难，如高质量虹膜图像的采集设备、降低用户配合度、评价虹膜图像质量、虹膜来源是否是活体以及虹膜自适应处理、有效特征匹配等。

虹膜识别就是通过对比虹膜图像特征之间的相似性来确定人们的身份。虹膜识别技术的过程一般来说包含如下四个步骤：

1.虹膜图像获取

通过摄像头对人的整个眼部进行拍摄，获取多张图像并将拍摄到的图像传输给虹膜识别系统的图像预处理软件。

2.图像预处理

对获取到的虹膜图像进行如下处理，使其满足提取虹膜特征的需求。

虹膜定位：确定内圆、外圆和二次曲线在图像中的位置。其中，内圆为虹膜与瞳孔的边界，外圆为虹膜与巩膜的边界，二次曲线为虹膜与上下眼皮的边界。

虹膜图像归一化：将图像中的虹膜大小，调整到识别系统设置的固定尺寸。

图像增强：针对归一化后的图像，进行亮度、对比度和平滑度等处理，提高图像中虹膜信息的识别率。

3.特征提取

从虹膜图像中提取出虹膜识别所需的特征点，并对其进行编码。

4.特征匹配

将特征提取得到的特征编码与数据库中的虹膜图像特征编码逐一匹配，判断是否为相同虹膜，从而达到身份识别的目的。

实施例3

在本实施例中，如图5所示，本实施例中可以为：

S1、按启动键或检测到触摸信号，则判断为用户解锁操作并进一步检测用户与终端的距离

S2、若检测到目标与终端距离达到设定距离阈值，开启摄像头与屏幕解锁页面；

S3、通过密码或生物特征识别方法解锁屏幕解锁页面。

作为优选的，所述步骤S2中，若摄像头在设定开启时间内未探测到生物目标或屏幕解锁页面未有操作，则自动关闭；在实际使用过程中，会存在未注册用户或者误启屏幕解锁页面的情况，导致摄像头和屏幕解锁页面长时间开启，会产生设备和电量损耗、浪费，因此在本实施例中，若摄像头在设定时间内(如15秒)未检测到用户，或屏幕解锁页面未有接收到用户的操作，则自动关闭摄像头和屏幕解锁页面；摄像头可通过检测画面内是否有移动物体来判断是否检测到用户，且若长时间(本实施中设为30秒)检测到移动物体但未有识别到生物特征，则同样关闭摄像头和屏幕解锁页面。

作为优选的，所述步骤S3中，所述生物识别方法包括指纹识别、面部识别、视网膜识别和虹膜识别中的一种或多种。

在进行视觉识别(即面部识别、视网膜识别、虹膜识别)时，首先由摄像头拍摄多张生物识别图像，从中挑选出最合适的图片作为选定的生物图像，评估图像的质量(如果符合生物识别标准的图像)，则与之前注册的生物图像进行比对，看是否生物特征一致，如果一样则进入屏幕解锁，如果不一致，则提示再次尝试识别。

作为优选的，所述步骤S3中，采用生物识别方法时，还包括：划定采集区，并提示使生物特征对应部位完全进入采集区，采集生物特征并与已注册生物特征进行对比，若一致则进行屏幕解锁，若不一致则提示再次尝试识别。当用户跟摄像头的位置与距离保持最合适的时候，则开始识别生物图像。当用户的位置与距离跟摄像头不是很合适的时候，提示用户对准摄像头，通过语音(请靠近、请不要斜视、轻眨眼、移除眼镜等遮挡物等等)提示用户对准摄像头。

在本实施例中采用虹膜识别方式，人的眼睛结构由巩膜、虹膜、瞳孔晶状体、视网膜等部分组成。虹膜是位于黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状部分，其包含有很多相互交错的斑点、细丝、冠状、条纹、隐窝等的细节特征。而且虹膜在胎儿发育阶段形成后，在整个生命历程中将是保持不变的。这些特征决定了虹膜特征的唯一性，同时也决定了身份识别的唯一性。因此，可以将眼睛的虹膜特征作为每个人的身份识别对象。相比于人脸等其他生物特征，虹膜的生理学研究表明其不仅具有丰富的纹理特征，而且具有唯一性、稳定性、非侵犯性、天然防伪性、高生物活性等特征，是目前已经能够投入使用的最安全的生物识别认证技术。因此，基于虹膜的身份识别技术是目前的研究热点，将在门禁考勤、枪炮金库、身份证护照、社保体系、金融信息等安全认证要求高的领域发挥重要作用。但是由于虹膜的精细性和视觉隐藏生物特性，目前虹膜识别技术的大规模产业化、商业化仍然存在一些困难，如高质量虹膜图像的采集设备、降低用户配合度、评价虹膜图像质量、虹膜来源是否是活体以及虹膜自适应处理、有效特征匹配等。

虹膜识别就是通过对比虹膜图像特征之间的相似性来确定人们的身份。虹膜识别技术的过程一般来说包含如下四个步骤：

1.虹膜图像获取

通过摄像头对人的整个眼部进行拍摄，获取多张图像并将拍摄到的图像传输给虹膜识别系统的图像预处理软件。

2.图像预处理

对获取到的虹膜图像进行如下处理，使其满足提取虹膜特征的需求。

虹膜定位：确定内圆、外圆和二次曲线在图像中的位置。其中，内圆为虹膜与瞳孔的边界，外圆为虹膜与巩膜的边界，二次曲线为虹膜与上下眼皮的边界。

虹膜图像归一化：将图像中的虹膜大小，调整到识别系统设置的固定尺寸。

图像增强：针对归一化后的图像，进行亮度、对比度和平滑度等处理，提高图像中虹膜信息的识别率。

3.特征提取

从虹膜图像中提取出虹膜识别所需的特征点，并对其进行编码。

4.特征匹配

将特征提取得到的特征编码与数据库中的虹膜图像特征编码逐一匹配，判断是否为相同虹膜，从而达到身份识别的目的。

实施例4

在本实施例中，如图8所示，本实施例还提供了一种基于生物识别终端的运动感应解锁方法，包括上述技术特征，其区别是本实施例中采用的是指纹识别或手势识别。

在本实施例中，还提供了一种基于生物识别终端的运动感应解锁方法的注册流程，包括开启解锁功能、开启摄像头、生物特征获取提示、生物识别注册、注册成功提示、注册失败语音提示。

启解锁功能：在终端的设置中，选择开启生物识别解锁功能，然后则进入生物识别注册页面，同时开启摄像头，当用户关闭解锁功能时候，则不出现该生物识别功能，再次开启则会继续生物识别解锁功能。

开启摄像头：开启移动终端的前置摄像头，当用户的头像一直没有在摄像头的拍摄范围内之后则5秒关闭摄像头。或者是用户再次按开机键也会使摄像头关闭。

语音提示对准摄像头：当用户跟摄像头的位置与距离保持最合适的时候，则开始识别生物图片。当用户的位置与距离跟摄像头不是很合适的时候，提示用户对准摄像头，类似的语音有(请靠近，请睁大眼镜，请不要斜视，请摘下眼镜)等等提示用户对准摄像头。

生物识别注册：由摄像头拍摄大量生物识别的图片，从中选取一种最为优质图像作为注册信息，评估图像的质量，如果符合标准，则此照片作为注册的生物图像，否则提示注册失败，重新尝试注册。

注册成功：提示注册成功，注册失败提示注册失败提示，请重新试一试，直到完成注册过程！

实施例5

本实施例中还提供了一种运动感应解锁装置，采用上述的运动感应解锁方法，包括运动感应模块、距离测量模块、解锁模块、摄像头和解锁屏幕；

所述摄像头用于采集用户的生物特征图像；

所述解锁屏幕用于显示屏幕解锁页面信息；

所述运动感应模块用于实时检测终端的运动状态，若终端的移动状态变化量满足设定要求，则判断为用户解锁操作，并触发距离测量模块启动；

所述运动感应模块为加速度传感器或陀螺仪传感器或磁感应传感器；

所述加速度传感器用于检测终端相对于重力线的倾角信息，以获得终端的晃动信息；在本实施例中，采用基于MEMS加速度传感器的倾角测量方法，在地球上任何位置的物体都受到重力的作用而产生一个加速度,加速度传感器可以用来测定变化或恒定的加速度。把三轴加速度传感器固定在物体上,当物体姿态改变时,加速度传感器的敏感轴相对于重力场发生变化,加速度传感器的敏感轴输出重力在其相应方向产生的重力分量信号。在静止状态下,3个轴向的输出为重力加速度分别在3个轴向的分量,输出的大小与3个轴向与竖直方向的夹角有关。轴向与竖直方向的夹角越小,其输出就越大，反之，输出就越小。因而通过3个轴向输出的大小，就可以推出3个轴向与竖直方向的夹角,从而解算出相关的倾角信息。

所述陀螺仪传感器用于检测终端的相对运动角度信息，以获得终端的晃动信息；通过陀螺仪传感器检测终端的相对运动角度信息，获得终端的晃动信息；陀螺仪是测量物体角速度的传感器，当陀螺仪随物体运动时，陀螺仪能够测量物体绕各个轴转动的角速度，通过对角速度进行积分运算，就能得到物体旋转的角度。短时间内，陀螺仪测量具有较高的精度，但陀螺仪容易受振动等因素的影响而引入测量噪声，且陀螺仪的输出存在漂移，漂移随着时间、温度及其他随机因素而变化，通过积分会使测量误差变大，因此MEMS陀螺仪不适合长时间的动态角度测量。另外，陀螺仪只能用于运动物体的角度测量，如果物体的初始位置存在一定的倾角，则陀螺仪无法感知。加速度计能够测量物体的加速度，当加速度计静止时，其输出为重力加速度在各个轴上的分量，装有加速度计的物体的倾角发生变化时，加速度计的输出也会随之变化，根据这一原理，通过测量加速度计各轴的输出便可以得出物体的倾角。对于静止物体而言，加速度计测量出来的角度十分准确，因此，陀螺仪传感器适用于本发明。

所述磁感应传感器用于检测终端相对于磁北极的倾角信息，以获得终端的晃动信息。

所述距离测量模块用于检测到目标与终端距离达到设定距离阈值时，触发开启摄像头与屏幕解锁页面；由于具体识别需要采集用户的生物特征，以便进行识别解锁，而运动检测有一定的局限性，引起晃动的可能是其他因素，因此，还需要检测用户与终端的距离，以便进一步进行解锁，在本实施例中，通过距离传感器检测用户与终端的距离，当用户足够接近终端时，则开启摄像头和屏幕解锁页面；具体的，在实际距离检测过程中，由于用户各部位与终端都存在距离，本实施中采用用户各部位与终端距离中最小的距离作为判断数据。

所述解锁模块用于通过密码或生物特征识别方法解锁屏幕解锁页面。所述生物识别方法包括指纹识别、面部识别、视网膜识别和虹膜识别中的一种或多种。

在进行视觉识别(即面部识别、视网膜识别、虹膜识别)时，首先由摄像头拍摄多张生物识别图像，从中挑选出最合适的图片作为选定的生物图像，评估图像的质量(如果符合生物识别标准的图像)，则与之前注册的生物图像进行比对，看是否生物特征一致，如果一样则进入屏幕解锁，如果不一致，则提示再次尝试识别。

作为优选的，采用生物识别方法时，还包括：划定采集区，并提示使生物特征对应部位完全进入采集区，采集生物特征并与已注册生物特征进行对比，若一致则进行屏幕解锁，若不一致则提示再次尝试识别。当用户跟摄像头的位置与距离保持最合适的时候，则开始识别生物图像。当用户的位置与距离跟摄像头不是很合适的时候，提示用户对准摄像头，通过语音(请靠近、请不要斜视、轻眨眼、移除眼镜等遮挡物等等)提示用户对准摄像头。

在本实施例中采用虹膜识别方式，人的眼睛结构由巩膜、虹膜、瞳孔晶状体、视网膜等部分组成。虹膜是位于黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状部分，其包含有很多相互交错的斑点、细丝、冠状、条纹、隐窝等的细节特征。而且虹膜在胎儿发育阶段形成后，在整个生命历程中将是保持不变的。这些特征决定了虹膜特征的唯一性，同时也决定了身份识别的唯一性。因此，可以将眼睛的虹膜特征作为每个人的身份识别对象。相比于人脸等其他生物特征，虹膜的生理学研究表明其不仅具有丰富的纹理特征，而且具有唯一性、稳定性、非侵犯性、天然防伪性、高生物活性等特征，是目前已经能够投入使用的最安全的生物识别认证技术。因此，基于虹膜的身份识别技术是目前的研究热点，将在门禁考勤、枪炮金库、身份证护照、社保体系、金融信息等安全认证要求高的领域发挥重要作用。但是由于虹膜的精细性和视觉隐藏生物特性，目前虹膜识别技术的大规模产业化、商业化仍然存在一些困难，如高质量虹膜图像的采集设备、降低用户配合度、评价虹膜图像质量、虹膜来源是否是活体以及虹膜自适应处理、有效特征匹配等。

虹膜识别就是通过对比虹膜图像特征之间的相似性来确定人们的身份。虹膜识别技术的过程一般来说包含如下四个步骤：

1.虹膜图像获取

通过摄像头对人的整个眼部进行拍摄，获取多张图像并将拍摄到的图像传输给虹膜识别系统的图像预处理软件。

2.图像预处理

对获取到的虹膜图像进行如下处理，使其满足提取虹膜特征的需求。

虹膜定位：确定内圆、外圆和二次曲线在图像中的位置。其中，内圆为虹膜与瞳孔的边界，外圆为虹膜与巩膜的边界，二次曲线为虹膜与上下眼皮的边界。

虹膜图像归一化：将图像中的虹膜大小，调整到识别系统设置的固定尺寸。

图像增强：针对归一化后的图像，进行亮度、对比度和平滑度等处理，提高图像中虹膜信息的识别率。

3.特征提取

从虹膜图像中提取出虹膜识别所需的特征点，并对其进行编码。

4.特征匹配

将特征提取得到的特征编码与数据库中的虹膜图像特征编码逐一匹配，判断是否为相同虹膜，从而达到身份识别的目的。

作为优选的，所述运动感应模块为加速度传感器或陀螺仪传感器或磁感应传感器；

所述加速度传感器用于检测终端相对于重力线的倾角信息，以获得终端的晃动信息；

所述陀螺仪传感器用于检测终端的相对运动角度信息，以获得终端的晃动信息；

所述磁感应传感器用于检测终端相对于磁北极的倾角信息，以获得终端的晃动信息。

作为优选的，所述解锁模块包括密码解锁单元和生物特征解锁单元；所述密码解锁单元用于通过校验输入密码解锁屏幕解锁页面；所述生物特征解锁单元用于通过采集生物特征并与已注册的生物特征对比，进行解锁屏幕解锁页面。进行生物识别时，通过划定采集区，并提示使生物特征对应部位完全进入采集区，采集生物特征并与已注册生物特征进行对比，若一致则进行屏幕解锁，若不一致则提示再次尝试识别。

作为优选的，还包括屏幕解锁模块和按键解锁模块；所述屏幕解锁模块用于在检测到解锁屏幕收到双击信号时，开启、关闭摄像头和屏幕解锁页面；所述按键解锁模块用于手动开启、关闭摄像头和屏幕解锁页面。在实际使用过程中，会存在未注册用户或者误启屏幕解锁页面的情况，导致摄像头和屏幕解锁页面长时间开启，会产生设备和电量损耗、浪费，因此在本实施例中，若摄像头在设定时间内(如15秒)未检测到用户，或屏幕解锁页面未有接收到用户的操作，则自动关闭摄像头和屏幕解锁页面；摄像头可通过检测画面内是否有移动物体来判断是否检测到用户，且若长时间(本实施中设为30秒)检测到移动物体但未有识别到生物特征，则同样关闭摄像头和屏幕解锁页面。

在本实施例中，还包括屏幕解锁模块和按键解锁模块；所述屏幕解锁模块用于通过感应触摸信号开启运动感应，检测终端的运动状态，所述按键解锁模块用于通过按键信号开启运动感应，检测终端的运动状态。

在本实施例中，所述系统还包括语音提示模块，当用户跟摄像头的位置与距离保持最合适的时候，则开始识别生物图像。当用户的位置与距离跟摄像头不是很合适的时候，提示用户对准摄像头，通过语音(请靠近、请不要斜视、轻眨眼、移除眼镜等遮挡物等等)提示用户对准摄像头。

本发明提出一种基于生物识别终端的运动感应解锁方法和系统，通过将生物运动信号设置为屏幕解锁的触发信号，使得用户靠近或解除移动终端时即可开启解锁任务，同时采用生物特征识别技术进行智能识别并解锁，用户只需要根据智能设备提醒，配合智能终端提供生物特征即可进行屏幕解锁任务，与现有技术中的方案相比，更加智能化、自动化，且生物特征识别度高、更为精确。

最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种运动感应解锁方法，其特征在于，包括：

S1、实时检测终端的运动状态，若终端的移动状态变化量满足设定要求，则判断为用户解锁操作并进一步检测用户与终端的距离；

S2、若检测到目标与终端距离达到设定距离阈值，开启摄像头与屏幕解锁页面；

S3、通过密码或生物特征识别方法解锁屏幕解锁页面。

2.根据权利要求1所述的运动感应解锁方法，其特征在于，所述步骤S1中具体包括：

S11、检测终端的摇晃、敲击、震动动作；

S12、若检测到终端的晃动幅度和频率超过预定的阈值，则产生距离检测控制信号。

3.根据权利要求2所述的运动感应解锁方法，其特征在于，所述步骤S11具体包括：

通过加速度传感器检测终端相对于重力线的倾角信息，获得终端的晃动信息；或

通过陀螺仪传感器检测终端的相对运动角度信息，获得终端的晃动信息；或

通过磁感应传感器检测终端相对于磁北极的倾角信息，获得终端的晃动信息。

4.根据权利要求1所述的运动感应解锁方法，其特征在于，所述步骤S2中，若摄像头在设定开启时间内未探测到生物目标，或屏幕解锁页面未有操作，则自动关闭。

5.根据权利要求1所述的运动感应解锁方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述生物识别方法包括指纹识别、面部识别、视网膜识别和虹膜识别中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的运动感应解锁方法，其特征在于，所述步骤S3中，采用生物识别方法时，还包括：划定采集区，并提示使生物特征对应部位完全进入采集区，采集生物特征并与已注册生物特征进行对比，若一致则进行屏幕解锁，若不一致则提示再次尝试识别。

7.根据权利要求1所述的运动感应解锁方法，其特征在于，所述步骤S3中，采用生物识别方法时，还包括：提示用户移除遮挡物，提示用户按要求眨眼、正视摄像头、靠近。

8.根据权利要求1所述的运动感应解锁方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：

按启动键，则判断为用户解锁操作并进一步检测用户与终端的距离。

9.根据权利要求1所述的运动感应解锁方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：

检测到触摸信号，则判断为用户解锁操作并进一步检测用户与终端的距离。

10.根据权利要求1所述的运动感应解锁方法，其特征在于，所述步骤S1为：

按启动键，并进一步检测终端的运动状态，若终端的移动状态变化量满足设定要求，则判断为用户解锁操作并进一步检测用户与终端的距离。

11.根据权利要求1所述的运动感应解锁方法，其特征在于，所述步骤S1为：

检测到触摸信号，并进一步检测终端的运动状态，若终端的移动状态变化量满足设定要求，则判断为用户解锁操作并进一步检测用户与终端的距离。

12.一种运动感应解锁装置，其特征在于，包括运动感应模块、距离测量模块、解锁模块、摄像头和解锁屏幕；

所述摄像头用于采集用户的生物特征图像；

所述解锁屏幕用于显示屏幕解锁页面信息；

所述运动感应模块用于实时检测终端的运动状态，若终端的移动状态变化量满足设定要求，则判断为用户解锁操作，并触发距离测量模块启动；

所述距离测量模块用于检测到目标与终端距离达到设定距离阈值时，触发开启摄像头与屏幕解锁页面；

所述解锁模块用于通过密码或生物特征识别方法解锁屏幕解锁页面。

13.根据权利要求12所述的运动感应解锁装置，其特征在于，所述运动感应模块为加速度传感器或陀螺仪传感器或磁感应传感器；

所述加速度传感器用于检测终端相对于重力线的倾角信息，以获得终端的晃动信息；

所述陀螺仪传感器用于检测终端的相对运动角度信息，以获得终端的晃动信息；

所述磁感应传感器用于检测终端相对于磁北极的倾角信息，以获得终端的晃动信息。

14.根据权利要求12所述的运动感应解锁装置，其特征在于，所述解锁模块包括密码解锁单元，所述密码解锁单元用于通过校验输入密码解锁屏幕解锁页面。

15.根据权利要求12所述的运动感应解锁装置，其特征在于，还包括语音提示模块，所述语音提示模块用于提示用户进入采集区，提示用户移除遮挡物，提示用户按要求眨眼、正视摄像头、靠近。

16.根据权利要求12所述的运动感应解锁装置，其特征在于，所述解锁模块包括生物特征解锁单元，所述生物特征解锁单元用于通过采集生物特征并与已注册的生物特征对比，进行解锁屏幕解锁页面。

17.根据权利要求12所述的运动感应解锁装置，其特征在于，还包括屏幕解锁模块，所述屏幕解锁模块用于在检测到解锁屏幕收到双击信号时，开启、关闭摄像头和屏幕解锁页面。

18.根据权利要求12所述的运动感应解锁装置，其特征在于，还包括按键解锁模块，所述按键解锁模块用于手动开启、关闭摄像头和屏幕解锁页面。

19.根据权利要求12所述的运动感应解锁装置，其特征在于，还包括屏幕解锁模块，所述屏幕解锁模块用于通过感应触摸信号开启运动感应，检测终端的运动状态。

20.根据权利要求12所述的运动感应解锁装置，其特征在于，还包括按键解锁模块，所述按键解锁模块用于通过按键信号开启运动感应，检测终端的运动状态。