CN109672933A - 基于usb接口的安卓电视验证方法及系统 - Google Patents

基于usb接口的安卓电视验证方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于USB接口的安卓电视验证方法及系统，该方法包括以下步骤：安卓智能电视按预设时间间隔检测USB接口，判断USB接口是否有USB验证设备插入；当USB验证设备插入时，读取所述USB验证设备的硬件码；基于USB验证设备的硬件码，安卓智能电视与云端服务器的指定数据库产生连接；基于USB验证设备上的指纹识别模块，安卓智能电视获取用户指纹并与所述指定数据库中的指纹数据进行匹配；所述指纹数据匹配通过后，所述指定数据库进行解锁操作，在一次通信过程中，安卓电视与所述指定数据库任意交换数据。本发明提供的基于USB接口的安卓电视实时验证方法及系统，通过硬件码实时更换和指纹实时验证的方式，保障了用户在安卓电视中个人数据的安全性。

Description

基于USB接口的安卓电视验证方法及系统
技术领域
本发明涉及到电视领域，具体涉及到一种基于USB接口的安卓电视验证方法及系统。
背景技术
由于安卓智能电视的普及以及消费理念的改变，较多的互联网牌子也加入至电视产业中。传统的电视产业赢利来源于电视产品的销售，与传统的电视产业相比，现有的电视产业更注重于持续性的盈利，例如以安卓电视为硬件载体，通过软件增值等方式不断形成购买需求，以长期持续的获取盈利。
目前有较多产家采取账号与电视捆绑的方式进行销售，用户购买的软件增值业务的购买实际是关联在电视上的。一方面，如果使用者需要更换电视，软件增值服务需要重新购买，费用成本较高；另一方面，如果使用者需要对已购买有增值业务的电视进行销售，由于每一位使用者的软件需求不一致，买卖双方的心理价格上会产生较大的落差，不利于商品的流通。
目前，还有一部分厂家生产的安卓智能电视，软件增值业务的购买主要是记录在使用者的电子账号中的，使用者可以在不同的安卓智能电视上进行电子账号的切换，从而在不同的安卓智能电视上享有同样的软件增值服务。但目前安卓智能电视的人机交互性能较差，账号和密码的输入大部分仅能通过遥控器的方向键和电视虚拟键盘的结合进行输入，输入过程较为复杂，不利于日常使用；同时，电子账号还具有一定的安全风险，容易给盗用。
因此，需要一种操作简便、智能化程度较高的安卓电视验证系统及方法。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于USB接口的安卓电视实时验证方法及系统，通过硬件码实时更换和指纹实时验证的方式，从硬件和软件层面上保障了用户在安卓电视中个人数据的安全性，在实际实施中具有良好的实用性。
相应的，本发明提供了一种基于USB接口的安卓电视验证方法，包括以下步骤：
安卓智能电视按预设时间间隔检测USB接口，判断USB接口是否有USB验证设备插入；
当USB验证设备插入时，读取所述USB验证设备的硬件码；
基于USB验证设备的硬件码，安卓智能电视与云端服务器的指定数据库产生连接；
基于USB验证设备上的指纹识别模块，安卓智能电视获取用户指纹并与所述指定数据库中的指纹数据进行匹配；
所述指纹数据匹配通过后，所述指定数据库进行解锁操作，在一次通信过程中，安卓电视与所述指定数据库任意交换数据。
当所述USB接口的D+与D-两个端子的电平差达2.5μs以上，安卓智能电视即判断有USB验证设备插入USB端口。
所述USB验证设备包括通用储存结构和验证储存结构，所述硬件码储存在所述验证储存结构中。
所述通用储存结构中储存有所述验证储存结构的驱动程序。
所述基于USB验证设备的硬件码，安卓智能电视与云端服务器的指定数据库产生连接还包括以下步骤：
USB验证设备的验证码和云端服务器中相对应的硬件码同步更新。
所述基于USB验证设备上的指纹识别模块，安卓智能电视获取用户指纹并与所述指定数据库中的指纹数据进行匹配包括以下步骤：
指纹图像采集；
指纹图像预处理；
指纹图像特征匹配。
所述指纹图像采集包括以下步骤：
基于光学指纹传感器获取原始指纹图像。
所述指纹图像预处理包括以下步骤：
指纹图像归一化；
指纹图像增强；
指纹图像二极化。
所述指纹图像特征匹配包括以下步骤：
提取特征点；
指纹特征匹配。
相应的，本发明提供了一种基于USB接口的安卓电视验证系统，包括
安卓电视：用于接入USB验证设备；
USB验证设备：用于提供验证码和基于指纹识别模块获取用户指纹信息；
云端服务器：用于基于所述验证码和所述用户指纹信息验证用户身份并开放指定数据库给身份校验成功的用户。
本发明实施例提供了一种基于USB接口的安卓电视实时验证方法及系统，通过硬件码实时更换和指纹实时验证的方式，从硬件和软件层面上保障了用户在安卓电视中个人数据的安全性，在实际实施中具有良好的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1示出了本发明实施例的基于USB接口的安卓电视验证方法流程图；
图2示出了指纹图像的预处理显示效果图；
图3示出了本发明实施例的提取特征点原理示意图；
图4示出了本发明实施例的基于USB接口的安卓电视实时验证系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明实施例的基于USB接口的安卓电视验证方法流程图。本发明实施例提供了一种基于USB接口的安卓电视验证方法，包括以下步骤：
S101：安卓智能电视按预设时间间隔检测USB接口，判断USB接口是否有USB验证设备插入；
具体的，安卓智能电视的USB端口对是否有USB设备插入是通过检测D+和D-两个端子的电平来实现的，当D+与D-两个端子的电平差达2.5μs以上，安卓智能电视即判断有USB设备插入USB端口；反之，如果D+和D-端子均为低电平，安卓智能电视即判断没有USB设备插入USB端口。
当安卓智能电视检测到有USB设备连接至USB端口时，USB设备中的MCU会完成上电复位等初始化操作；然后，USB设备将D+信号电平上拉到USB设备需要的电压。
然后，安卓智能电视发出一个至少10ms长的总线复位信号给所述USB设备，复位信号结束后，安卓智能电视和USB设备同步，安卓智能电视首先提取USB设备的固件程序中的设备描述表，判断该USB设备是否为USB验证设备。
对于目前市场上大部分安卓智能电视而言，由于USB验证设备不是标准通用设备，因此，为了便于USB验证设备的安装，本发明实施例的USB验证设备具有双层结构。
具体的，USB验证设备的第一层结构为通用储存结构，第二层结构为验证储存结构；两层结构设置在同一USB验证设备上。
第一层结构为通用储存结构，该通用储存结构与市面上的通用USB储存结构硬件标准一致，内部储存有第二层结构的驱动程序；绝大部分安卓电视都能够无障碍的读取第一层结构，以实现第二层结构的安装；由于驱动程序的代码容量较低，第一层结构中富裕的内存容量还可以用于用户的个性化配置文件储存。
第二层结构为验证储存结构，验证储存结构中储存有设备的硬件码。具体的，该硬件码不是唯一确定的。在每一次USB验证设备和云端服务器形成通信时，在前期的握手阶段，USB验证设备的识别是通过USB验证设备当前储存的硬件码进行确认的，确认过后，在执行各种通信钱，云端服务器会发送一新的硬件码至验证储存结构中，更新USB验证设备的硬件码。在下一次USB验证设备通信时，更新后的硬件码会作为USB验证设备的识别信息供云端服务器进行识别，云端服务器会再次发送新的硬件码至USB验证储存结构上。
具体的，为了保证安全性，硬件码的生成方式可采用以下方式。
按照计算机规模和USB验证设备数量，将一定数量的USB验证设备划分为一个用户组。每一个用户组对应有一个硬件码库，硬件码库中储存有数量大于对应用户组USB验证设备数量的硬件码。
一个硬件码库中，包括已用硬件码和未用硬件码，已用硬件码和未用硬件码是分区储存的。由于一个硬件码库中的已用硬件码数量是固定的，可使用固定储存地址区间作为已用硬件码的储存地址，同理，可使用固定储存地址区间作为未用硬件码的储存地址。对应的，每一个硬件码库都有自身相应的固定储存地址区间。
由上述介绍的USB验证设备的硬件码识别过程可知，USB验证设备上的硬件码为硬件码库中的其中一个已用硬件码，与该USB验证设备对应的个人用户数据库中的硬件码(数据库中的键码)指向与该USB验证设备对应的已用硬件码内存地址。
例如，当USB验证设备上凭借其硬件码与个人用户数据库形成连接后，首先，该USB验证设备的硬件码所在的已用硬件码内存地址A，通过内存交换的方式，与未用硬件码中的其中一个未用硬件码内存地址B的内容形成交换，即内存地址A和内存地址B的数据进行更换。此时，个人用户数据库的硬件码指针指向不发生改变，保持指向内存地址A，但由于内存地址A内的硬件码发生改变，所以，个人用户数据库的硬件码发生改变。
同步的，USB验证设备的硬件码同步更改为该改变后的硬件码。
当内存地址A和内存地址B数据交换后，以随机交换的方式，将该USB验证设备所在用户组的未用硬件码与其他用户组的其中一个用户组的未用硬件码进行数据交换。具体的，只需要更改未用硬件码和已用硬件码之间的指针关系，即可实现未用硬件码的数据交换。
具体的，假设两个硬件码库分别为第一硬件码库和第二硬件码库，在内存地址上连续布置；第一硬件码库中包括第一已用硬件码和第一未用硬件码，第二硬件码库包括第二已用硬件码和第二未用硬件码。第一已用硬件码内存地址区间为00～3F，第一已用硬件码内存地址区间为40～7F，第二已用硬件码内存地址区间为80～BF，第一已用硬件码内存地址区间为C0～FF。
例如，当每一次有USB验证设备从第一硬件码库中更新硬件码后，第一硬件码库中的第一未用硬件码地址区间指向会与第二硬件码库(具体实施中，会具有多个硬件码库，以随机选取的方式进行选取)中的第二未用硬件码地址区间指向交换；原第一已用硬件码内存地址和第一已用硬件码内存地址是相互对应的，交换后，原第一已用硬件码内存地址和原第二未用硬件码内存地址相对应。
具体的，构建已用硬件码内存地址和未用硬件码内存地址的目的主要在于USB验证设备的硬件码更换。假设，第一已用硬件码内存地址和第一已用硬件码内存地址是相互对应的，位于内存地址40的内存地址可通过在[-40,1]范围内选取随机数，确认用于交换的未用硬件码内存地址。
由于硬件码具有唯一确定性(硬件码库具有唯一确定性)，如果有人通过硬件码复制的形式伪造USB验证设备，一方面，由于硬件码包括未用硬件码，因此，伪造的USB验证设备很可能是无效的；另一方面，由于一个固定的硬件码对应的USB验证设备是实时变动的，因此，伪造的USB验证设备不可能通过共享的方式对个人用户账号的软件增值内容进行传播，保证了软件开发者的合法权益。
具体实施中，为了保证安全性，第一层结构和第二层结构是相互独立的，第二层结构的驱动程序设置在第一层结构中，以适配绝大部分的安卓电视。
具体的，第一层结构和第二层结构在硬件上可分立设置，即USB验证设备实际上内部设置有由第一层结构组成的通用储存设备和由第二层结构组成的验证储存设备；当该USB验证设备连接至安卓电视上时，安卓电视实际检测到两个设备地址。
在USB验证设备首次插入所述安卓电视时，安卓电视会识别到两个设备，一个为通用USB储存设备，一个为未知设备；用户通过在通用USB储存设备中安装第二层结构的驱动程序；安卓电视在更新自身驱动列表后，重新对未知设备进行识别，通过第二层结构的设备描述表准确识别出第二层结构。
后续的USB验证设备的接入，安卓电视可直接对第二层结构进行准确识别，不需再进行驱动程序的安装。当安卓电视能识别到第二层结构的设备描述表后，即判定USB验证设备插入安卓电视，可执行后续的步骤。
S102：基于USB验证设备的硬件码，与云端服务器的指定数据库产生连接。
远端服务器根据当前获取的USB验证设备的硬件码，与具有相同硬件码的个人用户数据库产生连接。
S103：基于USB验证设备上的指纹识别模块，获取用户指纹与所述指定数据库中的指纹数据进行匹配；
具体的，指纹识别模块包括光学指纹传感器，可以用于获取指纹图像。获取指纹图像后需要经过算法识别才能够判断出指纹识别模块才能够识别出特定的验证信息。
首先，使用者在使用USB验证设备前已经预录制有指纹信息，指纹信息储存在对应的个人用户数据库中，USB验证设备仅用于获取使用者的指纹信息，自身不参与指纹的识别操作。
基础的，本发明实施例的指纹识别模块的指纹识别过程如下：
图2示出了指纹图像的预处理显示效果图。
指纹图像采集：基于光学指纹传感器获取原始指纹图像，一般的，光学指纹传感器获取的原始指纹图像为256级的灰度图像，其中，较暗的线称为脊线，较亮的线为谷线
指纹图像归一化：在指纹图形采集步骤中，由于光学指纹传感器本身和手指结构的特点，以及指纹采集时用力不均等情况，容易造成图像部分区域信号太弱(颜色太淡)或者太强(颜色太黑)，给后续的指纹处理带来很大的困难。所以必须对指纹进行归一化处理，使图像中纹线灰度均值和方差接近于给定的期望均值和期望方差。
具体的，设原始指纹图像为I，其宽度为W，高度为H，则I(i,j)表示原始指纹图像第I行、第J列的灰度值，通过下式计算原始指纹图像灰度的平均值M(I)和方差VAR(I)：
指纹图像归一化后的归一化指纹图像G为：
其中，M0和VAR0分别表示归一化指纹图像G的期望均值和期望方差，M0影响归一化指纹图像G的基础灰度，VAR0影响归一化指纹图像G的灰度差异幅值。
指纹图像增强：虽然经过归一化处理后的归一化指纹图像的轮廓清晰可见，但是对于精细的计算机来说仍然是有很多偏差。这时候，可以使用算法做图像增强，目的是让指纹脊线更清晰，断裂的脊线可以连起来，并保持原来的结构。
本发明实施例中，采用的方法是滤波去噪。常用的方法为频域滤波，把归一化指纹图像转换到频域，通过滤波找到能量最大、符合指纹频率范围的区间，然后恢复至空间域，得到清晰的滤波指纹图像。
指纹图像二极化：指纹图像二极化，可理解为将指纹图像进行黑白处理，以一具体灰度为阈值，将指纹图像进行黑白化处理；指纹图像二极化处理后，指纹图像上的像素点灰度信息只有0和255两种类型(可理解为只有0和1两种类型)，计算机处理速度更加快速方便。
以上处理步骤为指纹图像的预处理步骤，接下来开始进行指纹图像的识别。
图3示出了本发明实施例的提取特征点原理示意图。
提取特征点：具体实施中，指纹的细节特征可以有150种之多，但这些特征出现的概率并不相等，很多特征是极其罕见的。一般在自动指纹识别技术中只使用两种细节特征：纹线端点和分叉点的位置。顾名思义，纹线端点是指指纹图像中脊线的端点，而纹线分叉点是指指纹图像中脊线一分为二的位置。大量统计结果和实际应用证明，这两类特征点在指纹中出现的机会最多、最稳定，而且比较容易获取.更重要的是，使用这两类特征点足以描述指纹的唯一性。在本发明实施例中，提取特征点是指通过算法检测指纹图像中这两类特征点的数量以及每个特征点的类型、位置和所在夏域的纹线方向。
指纹特征匹配：指纹匹配算法有多种，包括点模式匹配、脊模式匹配、基于图像的匹配和基于图形的匹配等。本发明实施例采取点模式匹配方法。点模式匹配就是将提取的细节点集与数据库中的细节点集进行匹配，如果通过一些旋转、尺度变换和平移变换，点集间是匹配的，那个两幅指纹图像就是匹配的。
S104：所述指纹数据匹配通过后，所述指定数据库进行解锁操作，在一次通信过程中，安卓电视可与所述指定数据库任意交换数据。
需要注意的是，每一次指纹的验证只能应用于一次通信过程中，该一次通信过程可视为安卓电视的的一次通电过程，即安卓电视的一次通电过程中只需要进行一次验证即可。安卓电视断电后，或USB验证设备拔出后，需要重新进行指纹通信验证，方可对指定数据库内容进行交换。
图4示出了本发明实施例的基于USB接口的安卓电视实时验证系统结构示意图。相应的，本发明还提供了一种基于USB接口的安卓电视实时验证系统，该系统包括：
安卓电视：用于接入USB验证设备；
USB验证设备：用于提供验证码和基于指纹识别模块获取用户指纹信息；
云端服务器：用于基于所述验证码和所述用户指纹信息验证用户身份并开放指定数据库给身份校验成功的用户。
本发明实施例提供了一种基于USB接口的安卓电视实时验证方法及系统，通过硬件码实时更换和指纹实时验证的方式，从硬件和软件层面上保障了用户在安卓电视中个人数据的安全性，在实际实施中具有良好的实用性。
以上对本发明实施例所提供的一种基于USB接口的安卓电视实时验证方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于USB接口的安卓电视验证方法，其特征在于，包括以下步骤：
安卓智能电视按预设时间间隔检测USB接口，判断USB接口是否有USB验证设备插入；
当USB验证设备插入时，读取所述USB验证设备的硬件码；
基于USB验证设备的硬件码，安卓智能电视与云端服务器的指定数据库产生连接；
基于USB验证设备上的指纹识别模块，安卓智能电视获取用户指纹并与所述指定数据库中的指纹数据进行匹配；
所述指纹数据匹配通过后，所述指定数据库进行解锁操作，在一次通信过程中，安卓电视与所述指定数据库任意交换数据。
2.如权利要求1所述的基于USB接口的安卓电视验证方法，其特征在于，当所述USB接口的D+与D-两个端子的电平差达2.5μs以上，安卓智能电视即判断有USB验证设备插入USB端口。
3.如权利要求1所述的基于USB接口的安卓电视验证方法，其特征在于，所述USB验证设备包括通用储存结构和验证储存结构，所述硬件码储存在所述验证储存结构中。
4.如权利要求3所述的基于USB接口的安卓电视验证方法，其特征在于，所述通用储存结构中储存有所述验证储存结构的驱动程序。
5.如权利要求3所述的基于USB接口的安卓电视验证方法，其特征在于，所述基于USB验证设备的硬件码，安卓智能电视与云端服务器的指定数据库产生连接还包括以下步骤：
USB验证设备的验证码和云端服务器中相对应的硬件码同步更新。
6.如权利要求1所述的基于USB接口的安卓电视验证方法，其特征在于，所述基于USB验证设备上的指纹识别模块，安卓智能电视获取用户指纹并与所述指定数据库中的指纹数据进行匹配包括以下步骤：
指纹图像采集；
指纹图像预处理；
指纹图像特征匹配。
7.如权利要求6所述的基于USB接口的安卓电视验证方法，其特征在于，所述指纹图像采集包括以下步骤：
基于光学指纹传感器获取原始指纹图像。
8.如权利要求6所述的基于USB接口的安卓电视验证方法，其特征在于，所述指纹图像预处理包括以下步骤：
指纹图像归一化；
指纹图像增强；
指纹图像二极化。
9.如权利要求6所述的基于USB接口的安卓电视验证方法，其特征在于，所述指纹图像特征匹配包括以下步骤：
提取特征点；
指纹特征匹配。
10.一种基于USB接口的安卓电视验证系统，其特征在于，包括
安卓电视：用于接入USB验证设备；
USB验证设备：用于提供验证码和基于指纹识别模块获取用户指纹信息；
云端服务器：用于基于所述验证码和所述用户指纹信息验证用户身份并开放指定数据库给身份校验成功的用户。
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