CN110114777B - 使用注视信息进行的用户的识别、认证和/或导引 - Google Patents

Abstract

根据本发明，公开一种用于对装置的用户进行认证的系统。系统可包含第一图像传感器、确定单元和认证单元。第一图像传感器可用于捕捉用户的至少一部分的至少一个图像。确定单元可用于至少部分基于由第一图像传感器捕捉的至少一个图像而确定与用户的眼睛相关的信息。认证单元可使用与用户的眼睛相关的信息而认证用户。

Description

使用注视信息进行的用户的识别、认证和/或导引

相关申请的交叉引用

本申请主张2016年12月30日申请的名为“使用注视信息进行的用户的识别、认证和/或导引(IDENTIFICATION,AUTHENTICATION,AND/OR GUIDING OF AUSER USING GAZEINFORMATION)”的第15/395,502号美国专利申请的优先权，所述美国专利申请的全部公开内容出于全部目的以引用方式并入本文中，如同完全阐述在本文中一样。

背景技术

本发明总的来说涉及使用来自用户的注视信息进行的用户的识别和/或认证的系统和方法，并且明确地说，涉及用于允许用户使用此注视信息而登录到装置的系统和方法。

安全性在现代计算中至关重要。随着计算装置的移动性和能力增大，越来越多的装置由多个用户使用。因此，准确地识别多个用户并使多个用户能够登录到装置至关重要。

传统识别和认证系统依赖于例如口令或通行码认证等简单机制。因为系统依赖于用户记住用户名和/或口令两者的准确语构的能力，这样做是麻烦的。并且通常用户必须针对不同系统记住许多潜在不同的用户名和口令。此外，此信息可潜在地被学习、提取、复制或以其它方式从用户获得以便用于虚假地作为用户而登录。

先前已提出使用其它形式的识别和认证以允许用户登录到计算装置。例如，许多计算装置现包括用于扫描用户的指纹以有助于装置的登录的指纹传感器。这些系统的问题在于，用户必须将其手指在感测表面上保持静止持续某段时间，并且因此急躁以及额外问题(例如，感测表面或手指上的污物和其它障碍物)可妨碍系统正确地起作用。

此外，已提出视网膜扫描技术作为替代认证技术。在这些系统中，用户的视网膜由相机等扫描并与所保存的视网膜简档匹配，因此允许正确的用户登录到计算装置。此系统也需要用户在扫描期间保持静止，并且因此存在系统失效的可能性。

视网膜扫描和其它面部扫描系统也可被例如扫描人的照片或人眼睛的照片等方法所欺骗。因此，需要将用户认证为活人并允许登录装置的改进的系统。

此外，需要一种的无接触登录过程，该无接触登录过程单独用于用户并允许用户向计算装置认证，即使在被第三方看到时也能如此。

发明内容

在一个实施例中，提供一种用于对装置的用户进行认证的系统。系统可包含第一图像传感器、确定单元和认证单元。第一图像传感器可用于捕捉用户的至少一部分的至少一个图像。确定单元可用于至少部分基于由第一图像传感器捕捉的至少一个图像而确定与用户的眼睛相关的信息。认证单元可使用与用户的眼睛相关的信息而对用户进行认证。

在另一实施例中，提供一种用于对装置的用户进行认证的方法。所述方法可包含用第一图像传感器捕捉用户的至少一部分的至少一个图像。所述方法可还包含至少部分基于由第一图像传感器捕捉的至少一个图像而确定与用户的眼睛相关的信息。所述方法可还包含使用与用户的眼睛相关的信息而对用户进行认证。

在另一实施例中，提供一种非暂时性机器可读介质，所述非暂时性机器可读介质上存储有指令，该指令对应于对装置的用户进行认证的方法。所述方法可包含用第一图像传感器捕捉用户的至少一部分的至少一个图像。所述方法可还包含至少部分基于由第一图像传感器捕捉的至少一个图像而确定与用户的眼睛相关的信息。所述方法可还包含使用与用户的眼睛相关的信息而对用户进行认证。

附图说明

结合附图来描述本发明：

图1是用于对装置的用户进行认证的本发明的一个实施例的一个系统的框图；

图2是用于对装置的用户进行认证的本发明的一个实施例的一个方法的框图；

图3是能够用于本发明的设备或系统的至少某一部分中或实施本发明的方法的至少某一部分的示范性计算机系统的框图；

图4是用于对装置的用户进行认证的本发明的一个实施例的一个系统的框图；以及

图5是用于对装置的用户进行认证的本发明的一个实施例的一个方法的框图。

具体实施方式

下文描述仅提供示范性实施例，并且不希望限制本公开的范围、适用性或配置。相反，对示范性实施例的下文描述将向本领域的技术人员提供用于实施一个或更多个示范性实施例的充分描述。应理解，可对各种要素的功能和布置进行各种改变而不偏离如本文所阐述的本发明的精神和范围。

在下文描述中给出了特定细节以便全面理解实施例。然而，本领域的技术人员应理解，可在不存在这些具体细节的情况下实践实施例。例如，在本文所论述的任何给定实施例中，此实施例的任何具体细节可存在于或可不存在于此实施例的所有预期版本中。同样，关于一个实施例论述的任何细节可存在于或可不存在于本文所论述的其它实施例的任何可能版本中。此外，可在没有不必要的细节的情况下论述电路、系统、网络、过程、熟知电路、算法、结构和技术以及本发明中的其它要素，以便使实施例变得晦涩难懂。

术语“机器可读介质”包含(但不限于)便携或固定的存储装置、光学存储装置、无线信道和/或能够存储、包含或携载指令和/或数据的各种其它介质。代码段或机器可执行指令可代表进程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类，或指令、数据结构或程序语句的任何组合。代码段可通过传递和/或接收信息、数据、变元、参数或存储器内容而耦接到另一代码段或硬件电路。信息、变元、参数、数据等可经由包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传输等任何适当手段来传递、转发或传输。

此外，可至少部分手动地或自动地实施本发明的实施例。可通过使用机器、硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或其任何组合执行或至少辅助手动或自动实施方案。当以软件、固件、中间件或微代码实施时，用于执行必要任务的程序代码或代码段可存储在机器可读介质中。处理器可执行必要的任务。

在一些实施例中，提供一种用于对用户进行认证的系统，因此系统利用来自注视确定装置的信息。在示范性实施例中，注视确定装置是基于红外线的眼睛追踪装置，例如，可在市场上从托比(www.tobii.com)或其它供应商购得的系统。也可以使用并入到例如虚拟现实或增强现实头戴设备等可穿戴系统中的眼睛追踪装置。

广泛地说，本发明的实施例涉及用于根据以下方法而对用户进行认证的系统：(1)使用来自图像传感器或眼睛追踪装置的信息而验证出现在装置之前的用户，(2)基于面部识别而验证用户是装置的适当用户，和/或通过接收并分析注视和/或眼睛信息而提供用户作为装置的适当用户的增强的验证，并且(3)基于来自先前步骤的信息而对用户进行认证。

由图像传感器捕捉的图像可仅包括用户的一只或两只眼睛，或可还含有例如用户的面部等额外信息。本发明的明确目标是允许使用能够由眼睛追踪装置捕捉的任何信息。此信息包含(但不限于)眼睛睁开度、眼睛位置、眼睛取向和头部取向。可使用本领域的技术人员容易理解的面部识别算法来分析含有用户的面部的图像，以识别用户。

此外，可有利的是确定所捕捉的图像属于活人。根据一些实施例，这样做的一种方法可以是分析所捕捉的图像以判断是否存在从用户的角膜反射的红外光。通过使用基于红外光的眼睛追踪装置，闪光可出现在用户的一只或两只眼睛的角膜上，这可使用适当配置的图像传感器来捕捉。

用于确定所捕捉的图像是否属于活人的另一方法可以是检查一系列所捕捉的图像。可分析此系列的所捕捉的图像以确定用户的注视点是否是静态的。非静态的注视点通常将指示活人。分析可甚至追寻并识别活人眼睛的已知移动，例如，扫视和/或凝视，包含微动扫视。

用于确定所捕捉的图像是否属于活人的另一方法可以是比较在不同光源被激活时捕捉的图像。例如，在与图像传感器同轴布置的红外光源被激活时捕捉的图像可具有所谓的亮瞳效应，而与图像传感器非同轴布置的红外光源被激活时捕捉的图像将具有所谓的暗瞳效应。可执行亮瞳图像与暗瞳图像的比较以确定瞳孔的存在。以此方式，可难以将假瞳孔提供给系统。

一旦系统已确定用户是活人并识别了此用户，那么可选择地加载个人校准简档，该个人校准简档定义人的双眼中的至少一只眼的特性。此校准简档可用于更改所确定的用户注视方向，例如，校准简档可提供将被应用到来自用户的所有确定的注视方向的标准偏移。或者，校准简档可含有关于用户的一只或两只眼睛的特性的数据，例如，中央凹相对于眼睛的光轴的偏移或眼睛的角膜曲率。用户可接着注视显示器上的指示物，这个注视指示用户希望登录到系统，例如，表示“登录”的按钮、小醒目图标等将是合适的。

在另一改进中，校准简档可含有其它信息，例如，瞳孔间距离、瞳孔大小、瞳孔大小变化、亮瞳对比度、暗瞳对比度、角膜半径等。此信息可事先存在于校准简档中，或可在分析时并入到校准简档中以确定用户是否是活人。为了执行登录(认证)过程，用户可取决于系统的配置而进行以下各者之一：

在第一实施例中，查看以预定次序显示的一系列图像或文字，因此基本上注视图案。所述图案在这之前——例如在系统的设置阶段期间——已由用户定义、指派给用户或由用户选择。先前定义的图案与当前检测的图案之间的比较可用于确定用户是否被认证。

在第二实施例中，用用户的眼睛(双眼)跟随移动对象，其有可能是一系列移动对象中的单个移动对象。特定移动对象在这之前在系统的设置阶段期间已由用户定义、指派给用户或由用户选择，并且如果被用户的一只或两只眼睛跟随该特定对象而不是跟随同时显示的其它对象，那么允许登录装置。

在第三实施例中，以预定义次序注视一系列移动对象中的不同移动对象(预定义次序在系统的设置阶段期间由用户定义、指派给用户或由用户选择)。

在第四实施例中，凝视预定对象、图像或图像的一部分(对象在系统的设置阶段期间由用户定义、指派给用户或由用户选择的预定义对象、图像或图像的一部分)。

注视移动的序列中的具体点可根据用户的注视停在每一点上的时间来定义。此外，结束该序列所花费的时间总量可也用作决定序列是否合法的决策点。

可能需要包含用于开始登录过程的“重置”功能，这可以是显示在屏幕上的图标等，其中用户必须注视或以其它方式激活所述图标等以向系统指示用户希望开始登录过程。

在本发明的另一改进中，可由用户定义“恐慌”认证模式。在此模式中，用户可设定不同于其常规认证序列的认证序列。当进入此选用序列时，计算装置可例如通过限制功能和所显示的信息(银行账户信息、敏感信息等)更改其功能，或计算装置可联系预先识别的紧急联系人，例如，警务部门或受信任联系人。此联系可经由电子邮件、电话、文字消息等而进行。

之前已描述的认证过程可针对计算装置的操作或针对在计算装置上执行的服务而进行识别或/或认证。举例来说，本文所述的识别和认证过程适用于向网站、应用程序等对用户进行认证。

已知校准简档有益于登录过程，但这不是必需的。在未加载校准简档的状况下，可以在若干不同静态对象和/或一个或更多个移动对象之间比较注视图案以将注视图案与图像的已知布局匹配。在一些实施例中，注视图案可同时用于产生装置的校准。

在一些实施例中，系统可包括具有多个照明源的眼睛追踪装置。系统可操作眼睛追踪装置，以使得在激活不同照明源时捕捉图像，这将产生所捕捉的图像中的阴影的变化。此阴影图像可用于将用户的面部建模以进行较准确的面部识别。此实施例的另一益处在于，可难以使用印刷图像等平面图像来冒充真人，这是因为此印刷图像上的阴影将不会基于变化的照明源而改变。

在一些实施例中，三维头部姿势信息可由图像传感器捕捉。此头部姿势信息在一系列图像之间可以变化，并且可用于确保活人由图像传感器捕捉并且可用于由面部识别算法使用。

在一些实施例中，所述系统中的眼睛追踪装置可包括两个或更多个图像传感器。如本领域的技术人员应理解的，通过使用两个或更多个图像传感器而捕捉图像，可产生距离图。此距离图可用于识别用户，并专属于所述用户，因此使得较难以在所捕捉的图像中冒充用户的存在。

或者，通过使用两个或更多个图像传感器而捕捉图像，可通过以下方式使用来自两个或若干个(可能已知)视点的图像，而不需要产生距离图：确保在单个时间点从多个角度对人进行成像并将这些图像与表示所述人的面部和/或至少一只眼睛的某些方面的预先记录的模型匹配，因此使得较难以在所捕捉的图像中冒充用户的存在。作为另一改进，一旦用户已被认证并登录到系统，装置便可执行执行一过程以确保系统的用户仍是先前认证的同一用户。此重新认证过程可被周期性地执行，或可响应于具体事件(例如，来自眼睛追踪装置的眼睛追踪信息的丢失)而执行。此过程可包括本文所述的任何内容，以便将所捕捉的图像或一系列所捕捉的图像中的用户与所认证的用户的身份进行比较。如果系统检测到装置的用户并非所认证的用户，那么系统可执行以下动作中的一个或更多个：通知用户、关闭装置上的应用程序、从装置上的显示器移除项目、从装置退出登录、关闭装置和/或将通知消息发送给另一系统或个人。

在一实施例中，当周期性地执行一过程以验证使用系统的用户仍与在认证或登录过程期间认证的用户相同时，系统可进一步执行一动作。所述动作可以是前一段中所述的动作中的一个或以下动作中的一个：通知第三方，第三方可以是安全部门或警察部门，建议操作系统或另一应用程序拍摄使用装置的未授权用户的图像或甚至发起大楼的封锁。图像可由集成在装置中的相机或连接到装置的相机拍摄。所述动作可经由认证单元而发起并由操作系统执行。在另一实施例中，所述动作可直接由认证单元例如经由操作系统而执行。

在一实施例中，可按规则间隔执行用户的重新认证。在装置之前的用户的周期性验证/认证的间隔可取决于当前使用的应用程序、模块或软件并且还取决于用户是一直坐在装置前还是会离开一段时间。这段时间的持续时间可确定当用户回到装置处时是否需要认证。取决于用户的安全许可，这段时间可缩短或延长。

不管所描述的用户的离开的持续时间或时间段如何，系统或认证都可在用户使用装置时按规则间隔执行认证，即使用户在此时间并未离开其工作场所和装置也是如此。操作系统或另一应用程序可直接控制这些间隔并使这些间隔取决于所使用或开始的软件、模块或应用程序而变化。取决于在装置中显示或打开的内容的安全关联性，间隔可缩短或延长。例如，在打开并使用银行应用程序、记账应用程序或文件管理应用程序等的状况下，用于验证用户的间隔可缩短，并且可在打开应用程序之前执行初始认证。当使用例如影视应用程序或游戏应用程序或其它娱乐应用程序等其它应用程序时，在打开此类应用程序时，用于认证的这些间隔可延长或甚至不被执行。然而，当例如使用大型多人在线角色扮演游戏(MMORPG)时，对使用装置的用户进行认证的间隔可缩短，如稍后所解释的那样。

在一实施例中，上述周期性间隔也可在登录到具体应用程序、软件或其它在线服务时直接由操作系统调整和改变。操作系统可例如连续验证并评估由所使用的网页浏览器显示的网站或经由电影流媒体应用程序观看的电影。一旦检测到例如展示银行内容的网站，操作系统可就在展示内容之前发起用户的认证，并且同时在展示银行内容时缩短认证的间隔。为了这样做，操作系统可电耦接到认证单元和确定单元。

在一实施例中，操作系统可包含儿童安全功能，其中儿童安全功能与认证单元相联系以使得网站或应用程序上的某些内容仅在用户的身份被证实并且进一步证实用户并非未成年人的情况下才被显示。如果检测到用户(即使可能已被认证)是未成年人，那么操作系统可关闭应用程序或关闭网页浏览器的窗口。

总的来说，每当丢失和再次找到头部姿势信息/面部取向或与用户的双眼相关的信息，都执行重新认证，以便确保经授权用户使用装置。当未检测到头部姿势或面部或眼睛信息时，重新认证将失败。一旦识别用户的头部姿势或面部或眼睛信息或在丢失之后再次找到用户的头部姿势或面部或眼睛信息，便将执行重新认证。

在高度安全环境中，认证单元或确定单元可用于产生记录用户的每一认证并标记认证是否成功的日志簿等。此日志簿也可关注用户和其面部或双眼分别在认证之后在装置之前停留多长时间。日志簿可进一步注明哪一用户何时坐在装置之前和坐在装置之前多长时间，并且可还注明此用户是否被认证。

在一些实施例中，本文所述的系统和方法中的任一个可用于登录到具体应用程序或程序而不是登录到装置。举例来说，在大型多人在线角色扮演游戏(MMORPG)中，用户花费大量时间和精力通过玩游戏来提高计算机/虚拟角色的能力和属性。本发明可用于认证MMORPG中的角色的拥有者或经授权操作员。当然，本发明的实施例可适用于任何形式的游戏或任一其它软件。

本发明的实施例可适用于需要识别用户以及认证所述用户是系统的经授权用户的任何系统中。这些系统的实例包含(但不限于)计算机、膝上型计算机、平板计算机、移动电话、传统陆线电话、车辆、机器、安全入口通道、虚拟现实头戴设备和增强现实头戴设备。

在本发明的一些实施例中，可在虚拟现实或增强现实环境中执行认证过程。在此环境中，可以经由头戴设备等并且以二维或模拟三维格式向用户呈现对象。用户可接着通过注视环境中(例如，二维或模拟三维空间中)的静止对象或运动对象而执行登录过程。此外，用户可关注环境中处于不同深度的对象。用户可定义用户希望注视的序列或对象作为独特登录序列。之后使用所述序列，装置可对用户进行认证(以先前所述的方式)。

在一些实施例中，可与注视组合地使用其它手段以允许产生唯一的登录过程。这些手段可包含键盘、鼠标或基于触摸的接触件，例如，触摸板或触摸屏。此外，所述手段可包含3D手势、语音、头部姿势或诸如按钮的具体机械输入。用户可定义需要一过程，该过程要求用户注视显示器上或虚拟现实/增强现实环境内的特定对象并同时实施一不同的手段。举例来说，用户可注视对象，并同时讲出具体通行码和/或执行特定手势。

在一些实施例中，为了确定用户是活人，本文中的系统可产生一事件，该事件触发用户的一只或两只瞳孔的扩大。例如，显示器可从极暗切换到极亮或从极亮切换到极暗，可接着分析所捕捉的用户瞳孔的图像以确定瞳孔是否对光强度的改变作出反应。此外，事件的序列、类型或时序可规则地改变或在会话之间改变，以便使得较难以在事件中考量某人正尝试欺骗/避开系统。

用户的简档、认证过程、身份等可在计算装置上被本地存储并被编码，或其可远程存储并传递到本地装置。捕捉用户的图像的装置(例如，注视追踪装置)必须是可靠的，这是因为某人可能将预先捕捉的图像引入到系统以进行认证的变通方案是不可行的。

在本发明的另一实施例中，用户的识别可与计算系统收集的其它数据组合。例如，通过使用眼睛追踪装置等，根据本发明的系统可确定用户注意的对象并将此与用户的身份组合。根据描述，系统可按以下方式起作用：(a)根据本发明来识别用户，(b)通过检查用户的注视图案与反映在记录用户的注视图案的同时显示在屏幕上的信息的数据相结合而得到用户注意的对象并记录之，(c)将用户的身份与用户注意的对象组合以定义注意数据。

此注意数据可在计算机系统上本地存储，或远程存储在远程服务器上。注意数据可与相同或不同用户的注意数据组合，以确定对信息的注意的表征图。

为了进一步说明，现将在可能用途的背景下描述本发明的此实施例。如之前已描述的，配备眼睛追踪装置的计算机系统允许基于用户的注视来进行识别和认证。一旦已识别并认证用户，眼睛追踪装置便关联于显示在屏幕上的信息来确定用户的注视方向。例如，信息可以是广告。关于此广告的用户注视的元素由系统记录，所述元素包含注视的日期和时间、停留的持续时间、扫视方向、频率等。这些元素与用户的身份组合并由系统存储。或者在计算机系统上进行本地存储，或经由因特网等而传输到远程服务器。这可针对在同一位置、在不同位置的同一广告或针对不同的广告重复许多次。信息可以是能够由计算机系统显示的任何形式，而不仅仅是广告，其可包含图像、文字、视频、网页等。

一旦已收集了针对信息的至少两个项目的数据或从至少两个用户收集了数据，可对比所述信息以呈现表征图。例如，通过已知用户的身份以及相关联的信息(例如，年龄、性别、位置等)，本发明可针对各段信息而产生报告，例如，“15到19岁的男性的停留时间”。本领域的技术人员将容易认识到，通过将用户的身份与此用户的注意力的对象组合在一起，可收集、存储、分析并报告信息的许多组合。

在本发明的另一改进中，根据本发明的系统可利用眼睛或注视追踪装置以识别和/或认证用户，以便允许用户操作计算装置。一旦认证，系统可连续监视由注视追踪装置捕捉的信息，并检查所述信息以发现在计算装置之前是否存在除所认证用户之外的人。如果另一人位于计算装置之前，那么系统可导致一些信息被遮挡或不被计算装置显示。不需要知晓至少一个其他人的身份，仅需知晓存在另一人这一事实就足够了。以此方式，当不仅仅是所认证用户正在观看计算装置时，例如银行账户信息等敏感信息可被隐藏并受到保护。认证用户可选择通过软件忽略而忽略此功能，或使用本发明或任一其它已知识别和认证过程而识别并认证另一(其它)人。

本发明可进一步识别并收集行为生物特征，包含(但不限于)头部移动、眨眼频率、眼睛移动(例如，扫视)、眼睛睁开度、瞳孔直径、眼睛取向和头部取向。可在用户的识别和认证期间收集此信息，也可在用户使用计算机期间连续收集此信息。此信息中的一些或全部可按简档的形式保存以供用户的之后识别和认证。

此外，根据本发明，一旦已识别用户并向计算装置认证用户并且此用户移动离开计算装置，便可能需要在用户返回到计算装置之后重新认证用户。为了这样做，可定义一时间段，其中在所述时间段内，如果所认证用户返回，那么不需要重新认证，但如果超出所述时间段，则需要重新认证。此外，系统可使用任何先前描述的行为生物特征来识别返回的用户，并且如果系统将新用户识别为具有不同于所认证用户的身份或具有未识别的身份，那么必须进行重新认证过程。

在另一关联的方面，一旦已根据本发明而识别并认证了用户并且此用户停止使用计算装置持续预定时间段，那么计算装置可进入“锁定”模式。为了解锁计算机，可使用例如跟随移动对象等简化过程。

在本发明的另一改进中，系统可使用由注视追踪装置收集的信息以确定用户的状态。例如，系统可确定用户所在的环境中的亮度等级、从计算装置的显示器发出的亮度等级，并计算用户的预期瞳孔大小。系统可另行地或代替地使用关于特定用户的瞳孔大小的历史信息。系统可接着基于用户的瞳孔大小而确定用户的精神状态。例如，放大的瞳孔可指示惊讶或激动状态或甚至存在心智改变物质。

本发明中对注视或眼睛信息的任何引用在一些情形下可用与用户的头部相关的信息来取代。例如，虽然分辨率可能不那么高，但可以仅使用用户的头部取向信息来识别并认证用户。这可进一步扩展到用户的面部上的表情、眨眼、使眼色等。

虽然关于具有眼睛追踪装置(包括图像传感器)的计算装置而描述本发明，但应理解这些系统以许多形式存在。例如，眼睛追踪装置可包含所有必须的计算能力以便直接控制显示器或计算装置。例如，眼睛追踪装置可包含专用集成电路(ASIC)，所述专用集成电路可执行如本发明所需的必要算法判定的全部或一部分。

可能在装置的认证期间发生如下情况，用户由于其头部可能并未正确地与图像传感器对准等而面临问题。在此状况下，头部、面部或眼睛识别以及因此的认证可能无法正确地工作。

在另一实施例中，可存在导引单元，其中导引单元帮助想要登录到装置的用户将其头部/面部/双眼定位在允许由系统进行认证的位置中。导引单元可以是方向指引单元，并且可有助于认证过程。导引单元可在系统的背景中处于有效状态，以使得一旦操作系统或认证单元需要用户的认证，导引单元可立即被激活。优选地，导引单元是独立操作或作为操作系统的一部分操作的软件代码的项目。或者，导引单元可在未执行认证时闲置，并且一旦操作系统和/或认证单元发起用户的认证，导引单元则可被激活。

导引单元可用于例如经由显示器或通过光源的光束而在视觉上对用户作出导引。此视觉导引可包含(但不限于)通过使用颜色、标记、明暗对比度或其它光学度量(例如，透明区域或模糊区域所构成的区域)来导引用户。

可使用至少第一图像传感器和确定单元经由注视检测来确定用户的视场。视场通常由用户/人的双眼在看向某一方向时涵盖的视野定义。在本文的背景中，视场指示用户可清晰明白地看到的区域。视场可以是人/用户将注意力放在某区域或区块时清晰的视觉区域。视场可由处理器计算，因此，处理器使用来自至少第一图像传感器和/或确定单元的输入。第二图像传感器可进一步用于确定用户的视场。视场可使用与用户的头部姿势、面部取向相关的信息或与用户的眼睛相关的信息通过确定单元来计算。视场可使用颜色、标记、光对比度或其它光学度量(例如，透明图案的区域)来形象化。未被视场覆盖的区域或区可由另一颜色、暗化区域、模糊图案来表示，如本文中进一步解释的那样。

可关联于显示器或屏幕而展示或用信号表示视场。或者，可关联于至少第一和/或第二图像传感器而展示或用信号表示视场。

作为实例，明亮区或暗化区可用于指示坐在装置处(例如，坐在装置之前)的用户的视场，并且用户的视场可用明亮区块指示，而其它区域可被展示为暗化的。上述操作可例如用显示器或屏幕完成；然而，这也可用其它光源完成，例如，例如以一定模式围绕相机、成像装置或图像传感器布置的光源，因此所述相机、成像装置或图像传感器可用于认证用户。这种模式的光源可围绕所述相机、成像装置或图像传感器对称地布置并通过使合适的光源发光而指示用户的头部姿势/面部取向或与用户的眼睛或注视相关的信息。也可在屏幕或显示器用于导引用户时使用具有亮化和暗化区域的这些图案。

在一实施例中，用户可由颜色导引，例如，由绿色导引，此绿色或绿色区域用于在显示器或屏幕上视觉地展示用户的视场，并且另一颜色(例如，红色)用于指示用户当前未注意的区域。可使用任何颜色组合和模糊度。

在另一实施例中，导引单元的视觉导引可涉及使当前未处于用户的视场中的区域模糊并使处于用户的视场中的区域清晰。

在一实施例中，第二图像传感器可用于提高导引单元的准确性和/或提供三维信息。

在一实施例中，可由系统定义追踪框，其中追踪框表示一个或更多个图像传感器的某个区域，在所述区域中，图像传感器能够追踪用户，特别是用户的头部姿势。追踪框可具有三维形状或可以是二维的。优选的是三维形状。追踪框可由系统定义或由经授权用户或另一经授权第三方定义。追踪框的形状可替代地通过图像传感器的灵敏度、孔径和其它技术特征来定义。追踪框可定位在离图像传感器某一距离处。所述距离可由一区域定义，在该区域中，图像传感器可如同人眼那样“清楚地”看到，或者所述距离可由系统或经授权用户/第三方选择。如从图像传感器所见的追踪框的横截面形状可以是长方形、圆形、椭圆形或其任何组合。追踪框的横截面形状也可由系统或经授权用户/第三方选择。在一实施例中，当剖切得到的横截面与图像传感器之间的距离增大时，如从图像传感器所见的追踪框的横截面增大。然而，追踪框也可具有距离限制。在一实施例中，距离限制也可由系统或经授权用户/第三方选择。在另一实施例中，距离限制可由图像传感器给出，并且可表示图像传感器不再能够清晰地识别或“看到”对象的距离。因此，在用户的头部过于接近图像传感器并因此处于朝向传感器的追踪框的边界之外或用户的头部过于远离图像传感器并因此处于远离传感器的追踪框的边界之外这两种状况下，图像传感器可仍能够识别用户的头部，但无法识别其取向或姿势。在这些状况下，当用户的头部处于远离图像传感器的追踪框之外时，导引单元可朝向图像传感器导引用户的头部，或当用户的头部处于朝向图像传感器的追踪框之外时，导引单元可远离图像传感器导引用户的头部。头部姿势或位置可因此关于追踪框和/或图像传感器来确定。

在用户的头部过于远离图像传感器并因此处于追踪框的边界之外或用户的头部过于接近图像传感器并因此处于追踪框的边界之外这两种状况下，到追踪框中的导引可按视觉、听觉或触觉方式进行。视觉导引可例如包括将明亮的区块/区域朝向例如屏幕上的对象移动或将其远离例如屏幕上的对象移动。在此状况下，明亮的区块或另一视觉信号可朝向与用户已超过的追踪框的边缘相对的显示器的一侧移动。例如，如果用户已移动至追踪框的右侧，那么明亮的区块或视觉信号可朝向显示器的左侧移动。以此方式，明亮的区块或视觉信号可吸引用户的眼睛，并且用户可能无意中向区块靠近，因此重新进入追踪框。听觉导引可例如包括所产生的声音的各种音量。高音量可用信号通知用户远离图像传感器移动，而低音量可用信号通知用户朝向图像传感器移动。触觉信号可包含使用例如低频振动和高频振动的类似模式。因此，包含落入本发明的范围内的其它可能导引方法和模式。

在一实施例中，导引单元可使用听觉或声音信号以便导引用户。听觉或声音信号可包含任何音调或声音。这可在用户是盲人时特别有利。听觉信号可从耦接到导引单元的环绕声系统发出。或者，导引单元可耦接到多个扬声器，其中多个扬声器被定位成使得它们允许在认证期间在听觉上导引用户。

在实施例中，导引单元可将触觉信号用于导引用户。这些触觉信号可以是浮凸印刷/盲文或任一种类的振动。浮凸信号或振动可例如分别鉴于装置和/或第一图像传感器和/或第二图像传感器而指示用户的视场。

作为一实例，如果检测到用户的视场或头部/面部/眼睛取向朝向图像传感器的左侧，那么可向用户的左侧产生明亮的、彩色的或清晰的区域或区块、听觉信号或振动以向用户指示其必须将其头部转向其右侧。如果检测到用户的视场或头部/面部/眼睛取向朝向地面或向下，那么可产生明亮的、彩色的或清晰的区域或区块、听觉信号或振动以使得它们来源于地面或下方以向用户指示其必须向上抬起其头部。用户的导引当然可以如下文所解释的那样以相反方式进行，因此如果检测到用户的视场过多朝向其左侧，那么可向其右侧产生信号以向用户指示其必须转动其头部/面部/眼睛以便进行认证的方向。

作为另一实例，如果检测到用户的视场或头部/面部/眼睛取向朝向图像传感器的左侧，那么可向用户的右侧产生明亮的、彩色的或清晰的区域或区块、听觉信号或振动以向用户指示其必须将其头部转向其右侧，并将其注意力引向明亮的、彩色的或清晰的区域或区块。如果检测到用户的视场或头部/面部/眼睛取向朝向地面或向下，那么可产生明亮的、彩色的或清晰的区域或区块、听觉信号或振动以使得它们来源于用户上方的上部区域以向用户指示其必须向上抬起其头部。用户的导引可因此通过将其注意力引向对象或引离对象的任一方式来完成。对象可在屏幕上产生或经由任一种类的投影仪而产生。

总的来说，用户可通过将其注意力引向视觉、听觉或触觉信号或通过将其注意力引离视觉、听觉或触觉信号而被导引。

在使用听觉或触觉信号的实施例中，可经由具体声音或具体振动序列而用信号向用户通知成功认证或不成功认证。

当例如Windows Hello^TM等面部识别系统用于认证时，导引单元可提高用户友好性。导引单元在认证期间的辅助可导致用户的顺利的且相对快的认证。

导引单元可包括用于导引用户的光源/视觉源和/或扬声器和/或振动装置。或者，导引单元可连接到这些光源/视觉源和/或扬声器和/或振动装置。

如先前段落所指示，光源或视觉源可以是发光二极管、例如屏幕等显示器、例如屏幕等色源或任一其它种类的视觉导引装置(例如，标记等)。

导引单元可从确定单元获得关于用户的头部姿势或面部取向或注视/眼睛的信息。优选地，导引单元因此使用用户的头部姿势信息，或者，导引单元也可使用关于用户的面部取向或注视/眼睛的信息以导引用户。

在一实施例中，导引单元可实施并包含在如上所述的计算机系统中。

图1是用于认证装置的用户的本发明的一个实施例的一个系统100的框图。如上所述，系统可包含第一图像传感器110、第二图像传感器120、确定单元130、认证单元140、简档单元150和装置160(用户正对其被认证)。虽然部件之间的通信信道已被示出为各种部件之间的线路，但本领域的技术人员应理解，部件之间可存在其它通信信道，但在此特定实例中并未示出。

图2是用于认证装置的用户的本发明的一个实施例的一个方法200的框图。如上所述，所述方法可包含在步骤210中，用第一图像传感器捕捉图像。在步骤220中，可用第二图像传感器捕捉图像。在步骤230中，可从图像确定与用户的眼睛相关的信息。在步骤240中，可基于先前获取的信息和判断结果而确定用户是否是活人。在步骤250中，同样基于先前获取的信息和判断结果，可确定是否认证用户。在步骤260中，可基于用户的认证而加载用户的简档。

图3是图示可实施本发明的实施例的示范性计算机系统300的框图。此实施例图示例如可整体、部分或经过各种修改而使用以提供本文所论述的任何系统或设备的功能的计算机系统300。例如，眼睛追踪装置的各种功能可由计算机系统300控制，包含(仅举例来说)注视追踪和面部特征的识别等。

计算机系统300被示出为包括可经由总线390而电耦接的硬件元件。硬件元件可包含一个或更多个中央处理单元310、一个或更多个输入装置320(例如，鼠标、键盘等)和一个或更多个输出装置330(例如，显示装置、打印机等)。计算机系统300可还包含一个或更多个存储装置340。举例来说，存储装置340可以是盘驱动器、光学存储装置、固态存储装置，例如，随机存取存储器(RAM)和/或只读存储器(ROM)，它们可以是可编程的、可闪速更新的，等等。

计算机系统300可另外包含计算机可读存储介质读取器350、通信系统360(例如，调制解调器、网卡(无线或有线)、红外线通信装置、Bluetooth^TM装置、蜂窝式通信装置等)以及工作存储器380，其中工作存储器380可包含如上所述的RAM和ROM装置。在一些实施例中，计算机系统300可还包含处理加速单元370，其中处理加速单元370可包含数字信号处理器、专用处理器等。

计算机可读存储介质读取器350可进一步连接到计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质一起(并且，视情况与存储装置340结合)广泛地表示用于暂时和/或较永久地含有计算机可读信息的远程、本地、固定和/或可移除的存储装置加存储介质。通信系统360可允许与网络、系统、计算机和/或上文所述的其它部件交换数据。

计算机系统300可还包括被示出为当前位于工作存储器380内的软件元件，包含操作系统384和/或其它代码388。应了解，计算机系统300的替代实施例可具有相对于上文所述的内容的各种变化。例如，也可使用定制硬件，和/或可将特定元件实施在硬件、软件(包含便携式软件，例如，小程序等)或上述两者中。此外，也可出现与例如网络输入/输出和数据获取装置等其它计算装置的连接。

计算机系统300的软件可包含用于实施如本文所述的架构的各种元件的任何或全部功能的代码388。例如，存储在例如系统300等计算机系统上和/或由其执行的软件可提供例如上文所论述的本发明的眼睛追踪装置和/或其它部件的功能。上文已更详细地论述可由软件在这些部件中的一些上实施的方法。

如参照图3所述的计算机系统300可还包含如参照图4和图5所示出并描述的导引单元435。

图4是用于认证装置的用户的本发明的一个实施例的一个系统400的框图。如上所述，系统可包含第一图像传感器410、第二图像传感器420、确定单元430、导引单元435、认证单元440、简档单元450和装置460(用户正对其被认证)。虽然部件之间的通信信道已被示出为各种部件之间的线路，但本领域的技术人员应理解，可存在部件之间的其它通信信道，但在此特定实例中并未示出。

图5是用于认证装置的用户的本发明的一个实施例的一个方法500的框图。如上所述，所述方法可包含：在步骤510中，用第一图像传感器捕捉图像。在步骤520中，可用第二图像传感器捕捉图像。在步骤530中，可从图像确定与用户的眼睛、面部取向或头部姿势相关的信息。在步骤535中，可导引用户，以使得其眼睛/注视、面部取向或头部姿势处于用于认证的良好位置中，如上所述。在步骤540中，可基于先前获取的信息和判断结果而确定用户是否是活人。在步骤550中，也基于先前获取的信息和判断结果，可确定是否认证用户。在步骤560中，可基于用户的认证而加载用户简档。

图4和图5图示导引单元435布置在确定单元430之后并且导引步骤535发生在确定步骤530之后。然而，这些单元和步骤以任何其它顺序布置的情况落入本发明的范围内。

虽然图1、图2、图4和图5所示的系统和方法被图示为包括并使用第一图像传感器和第二图像传感器，但系统/方法以及本发明分别仅包括和使用单个图像传感器的情况落入本发明的范围和精神内。另一种可能性当然是系统和方法包括且使用两个以上图像传感器。图1、图2、图4和图5所图示的实施例图示本发明的一个可能实施例。本领域的技术人员可预期的任何其它实施例落入本发明的范围内。

已为了清楚起见和便于理解而详细描述本发明。然而，应了解，可在随附权利要求书的范围内实践某些改变和修改。

Claims (48)

1.一种用于对装置的用户进行认证的系统，所述系统包括：

第一图像传感器，所述第一图像传感器用于捕捉用户的至少一部分的至少一个图像；

确定单元，所述确定单元被配置为至少部分基于由所述第一图像传感器捕捉的至少一个图像而确定与所述用户的眼睛相关的信息；以及

认证单元，所述认证单元被配置为使用与所述用户的眼睛相关的所述信息而认证所述用户，其中所述认证单元被配置为在检测到未授权用户时执行动作；以及

简档单元，所述简档单元被配置为：

基于所述用户被所述认证单元认证而加载眼睛追踪校准简档，所述眼睛追踪校准简档存储有偏移量；

使用所述眼睛追踪校准简档和由所述确定单元确定的注视信息作为登录过程的一部分来执行所述登录过程，其中所述登录过程包括：

呈现一个或多个虚拟对象；

从所述确定单元接收所述注视信息，所述注视信息定义了当观看所述一个或多个虚拟对象时所述眼睛的特征；以及

利用所述眼睛追踪校准简档中的眼睛信息来确认所述眼睛的所述特征；以及

至少部分基于所述眼睛追踪校准简档来更改所述用户的所述眼睛的未来注视信息，在所述登录过程完成后，所述未来注视信息被所述确定单元确定作为追踪所述用户的所述眼睛的一部分。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述确定单元进一步被配置为至少部分基于由所述第一图像传感器捕捉的至少一个图像而确定所述用户是否为活人。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述认证单元在使用所述装置的所述用户离开所述装置并随后返回到所述装置时或在与所述用户的眼睛相关的所述信息从眼睛追踪装置丢失时执行对所述用户的重新认证。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述重新认证仅在定义的时间段之后执行，在所述定义的时间段期间，所述用户的眼睛的信息从眼睛追踪装置丢失。

5.根据权利要求1所述的系统，包括：第二图像传感器，用于捕捉所述用户的至少一部分的至少一个图像。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述确定单元将由所述第一图像传感器捕捉的图像与由所述第二图像传感器捕捉的图像进行比较。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述动作包含通知所述用户。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述动作包含关闭所述装置上的应用程序。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述动作包含从所述装置上的显示器移除项目。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述动作包含从所述装置退出登录。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述动作包含通知第三方。

12.根据权利要求1所述的系统，其中所述动作由所述装置的操作系统执行，并且其中所述操作系统由所述认证单元通知。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述操作系统关闭所述装置。

14.根据权利要求1所述的系统，其中所述动作包含由至少所述第一图像传感器拍摄所述未授权用户的照片。

15.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述认证单元以规则时间间隔执行对所述用户的重新认证。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述时间间隔取决于当前由所述装置显示的内容而缩短或延长。

17.一种用于对装置的用户进行认证的系统，所述系统包括：

第一图像传感器，所述第一图像传感器用于捕捉用户的至少一部分的至少一个图像；

确定单元，所述确定单元被配置为至少部分基于由所述第一图像传感器捕捉的至少一个图像而确定与所述用户的头部姿势和双眼相关的信息；以及

认证单元，所述认证单元被配置为使用与所述用户的双眼相关的信息而认证所述用户；以及

导引单元，其中：

所述确定单元进一步被配置为至少部分基于由所述第一图像传感器捕捉的至少一个图像而确定所述用户是否为活人；并且

其中所述头部姿势信息由所述导引单元使用以在所述认证期间导引所述用户，以使得所述用户的头部处于用于认证的正确位置中；以及

简档单元，所述简档单元被配置为：

基于所述用户被所述认证单元认证而加载眼睛追踪校准简档，所述眼睛追踪校准简档存储有偏移量；

使用所述眼睛追踪校准简档和由所述确定单元确定的注视信息作为登录过程的一部分来执行所述登录过程，其中所述登录过程包括：

呈现一个或多个虚拟对象；

从所述确定单元接收所述注视信息，所述注视信息定义了当观看所述一个或多个虚拟对象时所述眼睛的特征；以及

利用所述眼睛追踪校准简档中的眼睛信息来确认所述眼睛的所述特征；以及

至少部分基于所述眼睛追踪校准简档来更改所述用户的所述眼睛的未来注视信息，在所述登录过程完成后，所述未来注视信息被所述确定单元确定作为追踪所述用户的所述眼睛的一部分。

18.根据权利要求17所述的系统，其中所述导引单元被配置为产生视觉信号以导引所述用户。

19.根据权利要求17所述的系统，其中所述导引单元被配置为产生声音信号以导引所述用户。

20.根据权利要求17所述的系统，其中所述导引单元被配置为产生触觉信号以导引所述用户。

21.根据权利要求17所述的系统，还包括：第二图像传感器，用于捕捉所述用户的至少一部分的至少一个图像。

22.根据权利要求21所述的系统，其中所述确定单元进一步用于将由所述第一图像传感器捕捉的图像与由所述第二图像传感器捕捉的图像进行比较。

23.根据权利要求21所述的系统，其中所述导引单元耦接到至少所述第一图像传感器和/或所述第二图像传感器。

24.根据权利要求17所述的系统，还包括追踪框，所述追踪框由所述系统和/或第三方定义，所述追踪框定义三维形状，所述三维形状表示一区域，在所述区域内，至少所述第一图像传感器可确定所述用户的所述头部姿势。

25.一种用于对装置的用户进行认证的方法，所述方法包括：

用第一图像传感器捕捉用户的至少一部分的至少一个图像；

由确定单元至少部分基于由所述第一图像传感器捕捉的至少一个图像而确定与所述用户的眼睛相关的信息；

由认证单元使用与所述用户的眼睛相关的信息而认证所述用户；

基于认证所述用户而加载眼睛追踪校准简档，所述眼睛追踪校准简档存储有偏移量；

使用所述眼睛追踪校准简档和由所述确定单元确定的注视信息作为登录过程的一部分来执行所述登录过程，其中所述登录过程包括：

呈现一个或多个虚拟对象；

接收所述注视信息，所述注视信息定义了当观看所述一个或多个虚拟对象时所述眼睛的特征；以及

利用所述眼睛追踪校准简档中的眼睛信息来确认所述眼睛的所述特征；

至少部分基于所述眼睛追踪校准简档来更改所述用户的所述眼睛的未来注视信息，在所述登录过程完成后，所述未来注视信息被确定作为追踪所述用户的所述眼睛的一部分；以及

在检测到未授权用户时由所述认证单元执行动作。

26.根据权利要求25所述的方法，其中所述方法还包括由所述确定单元至少部分基于由所述第一图像传感器捕捉的至少一个图像而确定所述用户是否为活人。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述方法还包括确定所述用户的头部姿势信息。

28.根据权利要求25所述的方法，其中所述方法还包括在所述用户离开所述装置并随后返回到所述装置时由所述认证单元进行的所述用户的重新认证。

29.根据权利要求25所述的方法，其中所述方法还包括在与所述用户的眼睛相关的所述信息从眼睛追踪装置丢失时由所述认证单元重新认证所述用户。

30.根据权利要求25所述的方法，其中所述方法还包括仅在定义的时间段之后由所述认证单元重新认证所述用户，在所述所定义的时间段期间，所述用户未被认证或不出现在所述装置处。

31.根据权利要求25所述的方法，其中所述方法还包括以规则时间间隔由所述认证单元重新认证所述用户。

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述时间间隔取决于当前由所述装置显示的内容而缩短或延长。

33.根据权利要求25所述的方法，其中所述方法还包括用第二图像传感器捕捉所述用户的至少一部分的至少一个图像。

34.根据权利要求25所述的方法，其中执行动作包括以下各者中的一个或多个：通知所述用户、关闭所述装置上的应用程序、从所述装置上的显示器移除项目、从所述装置退出登录和/或通知第三方。

35.根据权利要求25所述的方法，其中执行动作包括关闭所述装置。

36.根据权利要求25所述的方法，其中执行动作包括拍摄所述未授权用户的照片。

37.根据权利要求25所述的方法，其中执行动作包括发起大楼的封锁。

38.一种用于在认证期间对装置的用户进行导引的方法，所述方法包括：

用第一图像传感器捕捉用户的至少一部分的至少一个图像；

至少部分基于由所述第一图像传感器捕捉的至少一个图像而确定与所述用户的头部姿势和所述用户的眼睛相关的信息；

至少部分基于由所述第一图像传感器捕捉的至少一个图像而确定所述用户是否为活人；

使用与所述用户的头部姿势相关的所述信息而导引所述用户；

基于认证所述用户而加载眼睛追踪校准简档，所述眼睛追踪校准简档存储有偏移量；

使用所述眼睛追踪校准简档和确定的注视信息作为登录过程的一部分来执行所述登录过程，其中所述登录过程包括：

呈现一个或多个虚拟对象；

接收所述注视信息，所述注视信息定义了当观看所述一个或多个虚拟对象时所述眼睛的特征；以及

利用所述眼睛追踪校准简档中的眼睛信息来确认所述眼睛的所述特征；以及

至少部分基于所述眼睛追踪校准简档来更改所述用户的所述眼睛的未来注视信息，在所述登录过程完成后，所述未来注视信息被确定作为追踪所述用户的所述眼睛的一部分；以及

使用与所述用户的眼睛相关的信息而认证所述用户。

39.根据权利要求38所述的方法，其中所述导引包括产生视觉信号。

40.根据权利要求38所述的方法，其中所述导引包括产生声音信号。

41.根据权利要求38所述的方法，其中所述导引包括产生触觉信号。

42.根据权利要求38所述的方法，还包括经由第二图像传感器而捕捉所述用户的至少一部分的至少一个图像。

43.根据权利要求42所述的方法，还包括将由所述第一图像传感器捕捉的图像与由所述第二图像传感器捕捉的图像进行比较。

44.根据权利要求38所述的方法，其中所述导引包括产生视觉信号和/或声音信号和/或触觉信号的组合。

45.根据权利要求38所述的方法，还包括：

定义追踪框的步骤，所述追踪框表示一三维区域，在所述三维区域内，可确定所述用户的所述头部姿势，以及

关于至少所述追踪框而导引所述用户。

46.根据权利要求45所述的方法，其中关于所述追踪框而导引所述用户包含以下步骤：使用视觉、听觉或触觉信号而将所述用户导引到所述追踪框中。

47.一种非暂时性机器可读介质，所述非暂时性机器可读介质中存储有用于对装置的用户进行认证的指令，其中所述指令可由一个或多个处理器执行以执行权利要求25的步骤。

48.一种非暂时性机器可读介质，所述非暂时性机器可读介质中存储有用于在认证期间对装置的用户进行导引的指令，其中所述指令可由一个或多个处理器执行以执行权利要求38的步骤。