CN113407921B - 一种笔迹识别的登录方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种笔迹识别的登录方法，包括笔迹注册、笔迹登录等步骤，通过用户的笔迹信息来完成登录系统的注册和登录。本发明利用用户名和用户笔迹进行登录，整个登录过程迅速，系统只需要识别笔迹就能匹配用户，密码登录方式时不需要进行用户名和密码两种数据的匹配；适用性高，不需要摄像头或者指纹生物识别设备；识别算法较简单，笔迹特征易于掌握；可靠性、安全性好，笔迹输入使用渐隐模式他人无法完整观测笔迹总体，针对异地等异常模式登录，系统会进行二次验证提高安全性。

Description

一种笔迹识别的登录方法
技术领域
本发明涉及信息安全技术领域，具体涉及一种笔迹识别的登录方法。
背景技术
目前，网络信息技术的高速发展，为用户提供各种服务的网络平台、APP越来越多，为了用户账户的隐私性即安全性，通常都需要用户注册账户，在注册账户时，需要设置登录名和登录密码等账户信息，并基于注册的账户登录后台服务器，从而使用后台服务器提供的服务。
在实际的生活中，用户登录软件系统主要依靠用户名密码、指纹和人脸，在不具备摄像头和指纹读取设备的情况下，仅能依靠输入用户名和密码进行登录。而键盘输入的字符，容易被偷窥或其他痕迹检测技术手段破解，无法满足日益更新的密码破解手段下的高安全验证性能。密码、人脸信息和指纹生物信息在目前环境中非常容易被各种植入的病毒、非法的软件程序和一些未经授权就进行数据收集的软件所记录。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种笔迹识别的登录方法，以解决现有技术通过登录名和登录密码安全性不高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种笔迹识别的登录方法，包括如下步骤：
1）笔迹注册：创建唯一的身份识别号，用户通过手写输入设备进行若干次书写并提交注册笔迹组，所述注册笔迹组为用户对某一个标准字符进行若干次书写的若干个注册笔迹样本集合，系统通过计时器和图像识别记录每个注册笔迹样本的笔迹信息，形成用户注册笔迹信息集合；根据身份识别号，将用户依次书写并提交的注册笔迹样本集合以及注册笔迹信息集合一一对应的存入数据库中，注册过程结束；
2）笔迹登录：用户输入身份识别号后，通过手写输入设备进行若干次书写并提交登录笔迹组，所述登录笔迹组为用户对笔迹注册时提交的注册笔迹样本进行若干次书写的若干个登录笔迹样本集合，系统记录登录笔迹信息，并与注册笔迹信息进行对比，计算登录笔迹样本集合中的登录笔迹样本与注册笔迹信息的匹配度；
3）登录成功：当匹配度大于或等于设定值时，笔迹登录成功，表明待登录用户是用户识别号所代表的用户，登录过程结束；
4）登录失败：当匹配度小于设定值时，笔迹登录失败，表明待登录用户不是用户识别号所代表的用户，重复进行步骤2）；
5）发送预警信息：当步骤2）重复进行五次后，且匹配度仍小于设定值时，系统向用户发送预警信息，并提醒用户及时修改用户表示信息并扩充注册笔迹组，同时向用户发送辅助验证，通过辅助验证表明待登录用户是用户识别号所代表的用户，登录成功，登录过程结束。
优选地，所述笔迹信息包括用户在书写每个注册笔迹样本时笔迹顺序集合、笔迹轨迹坐标集合、笔迹速度集合、笔迹角度集合和笔迹轮廓集合。
优选地，所述笔迹顺序集合为用户对某一标准字符进行书写时，对该字符的每一笔画的落笔顺序一一对应进行编号的落笔顺序集合；所述笔迹轨迹坐标集合为（x，y，z）集合，表示用户书写某一标准字符时每一笔画基于获取图像区域上x轴和y轴的坐标集合，z则代表该坐标位置处笔迹的最大宽度像素值集合；所述笔迹速度集合为用户书写某一标准字符中某一笔画所需的时间集合；所述笔迹角度集合为用户书写的某一标准字符中某一笔画与x轴之间的夹角合集；所述笔迹轮廓集合为用户书写某一标准字符时图像识别所记录的笔迹轮廓集合。
优选地，将用户登录时提交的登录笔迹组中每个字符的笔迹顺序集合、笔迹轨迹坐标集合、笔迹速度集合、笔迹角度集合和笔迹轮廓集合分别与注册笔迹组中对应字符的笔迹顺序集合、笔迹轨迹坐标集合、笔迹速度集合、笔迹角度集合和笔迹轮廓集合进行对比，获得笔迹顺序集合的匹配率a、笔迹轨迹坐标集合的匹配率b、笔迹速度集合的匹配率c、笔迹角度集合的匹配率d和笔迹轮廓集合的匹配率e。
优选地，所述匹配度通过以下公式计算获得：
N=(a×40%)+(b×20%)+(c×10%)+(d×10%)+(e×20%)
其中，N为匹配度。
优选地，所述笔迹顺序为对用户笔迹中未进行弯折的直线轨迹的落笔顺序进行编号，如存在弯折，则将弯折拆解成多条直线轨迹再进行编号；所述笔迹顺序集合的匹配率a=用户登录笔迹组中笔迹编号与注册笔迹组中笔迹编号相同的笔迹数量÷用户注册笔迹组笔迹编号的总数量。
优选地，所述笔迹轨迹坐标集合的匹配率b=用户登录笔迹组中笔迹轨迹坐标与注册笔迹组中笔迹轨迹坐标相同的笔迹数量÷用户注册笔迹组中笔迹的总数量。
优选地，所述笔迹速度集合的匹配率c=用户登录笔迹组中用户书写每一笔画所需时间与注册笔迹组中用户书写每一笔画所需时间相同的笔画数量÷用户注册笔迹组中笔画的总数量。
优选地，所述笔迹角度集合的匹配率d=用户登录笔迹组中每一笔画和x轴之间的夹角与注册笔迹组中每一笔画和x轴之间的夹角相同的笔画数量÷用户注册笔迹组中笔画的总数量。
优选地，所述笔迹轮廓集合的匹配率e=用户登录笔迹组中与注册笔迹组中字符笔迹轮廓匹配达标的字符数量÷用户注册笔迹组中所有字符的数量。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明利用用户名和用户笔迹进行登录，整个登录过程迅速，系统只需要识别笔迹就能匹配用户，密码登录方式时不需要进行用户名和密码两种数据的匹配；适用性高，不需要摄像头或者指纹生物识别设备；识别算法较简单，笔迹特征易于掌握；可靠性、安全性好，笔迹输入使用渐隐模式他人无法完整观测笔迹总体，针对异地等异常模式登录，系统会进行二次验证提高安全性。
附图说明
图1为本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
一种笔迹识别的登录方法，结合附图1，包括如下步骤：
1）笔迹注册：用户在系统上创建唯一的身份识别号，用户通过手写输入设备进行若干次书写并提交注册笔迹组，所述注册笔迹组为用户对某一个标准字符进行若干次书写的若干个注册笔迹样本集合，系统通过计时器和图像识别记录每个注册笔迹样本的笔迹信息，形成用户注册笔迹信息集合，用户注册笔迹信息集合会成为后续用户登录时所需的重要比对信息。根据身份识别号，将用户依次书写并提交的注册笔迹样本集合以及注册笔迹信息集合一一对应的存入笔迹数据库中，注册过程结束。
其中，用户在手写输入设备进行书写时，笔迹输入使用渐隐模式，避免周围其他人观测笔迹总体。笔迹样本是指用户书写的一个笔迹，以汉字为例，笔迹由一组有序的笔划构成，笔划是指汉字的基本构成单位，例如横、竖、撇、捺、点、折等。标准字符是目前已被广泛使用的具有标准书写样式和表现形式的字符，广泛使用的字符包括但不局限于汉字、英文单词等，汉字字符的表现形式包括但不限于宋体、楷体等，英文单词的表现形式包括但不限于Times New Roman、Calibri等。
2）笔迹登录：用户输入身份识别号后，通过手写输入设备进行若干次书写并提交登录笔迹组，所述登录笔迹组为用户对笔迹注册时提交的注册笔迹样本进行若干次书写的若干个登录笔迹样本集合，系统记录登录笔迹信息，并与注册笔迹信息进行对比，计算登录笔迹样本集合中的登录笔迹样本与注册笔迹信息的匹配度。
3）登录成功：当匹配度大于或等于设定值时，笔迹登录成功，表明待登录用户是用户识别号所代表的用户，登录过程结束。在登录成功的同时，保存用户该次登录所提供的登录笔迹样本集合以及登录笔迹信息集合，将其存入笔记数据库，并融入注册笔迹样本集合中，为用户下次登录提供对比笔迹样本。
4）登录失败：当匹配度小于设定值时，笔迹登录失败，表明待登录用户不是用户识别号所代表的用户，重复进行步骤2）。
5）发送预警信息：当步骤2）重复进行五次后，且匹配度仍小于设定值时，系统向用户发送预警信息，并提醒用户及时修改用户表示信息并扩充注册笔迹组，同时向用户发送辅助验证，通过辅助验证表明待登录用户是用户识别号所代表的用户，登录成功，登录过程结束。其中，辅助验证可以是根据用户提供的联系方式向用户发送系统随机生成的验证码，通过输入验证码证明待登录用户是用户识别号所代表的用户，还可以让用户输入注册时提供的用户身份信息来进行辅助验证。
在具体实施时，所述笔迹信息包括用户在书写每个注册笔迹样本时笔迹顺序集合、笔迹轨迹坐标集合、笔迹速度集合、笔迹角度集合和笔迹轮廓集合。其中，所述笔迹顺序集合为用户对某一标准字符进行书写时，对该字符的每一笔画的落笔顺序一一对应进行编号的落笔顺序集合。当用户对某一标准字符进行书写时，系统通过图像识别记录书写该字符的过程中每一笔画，并对每一笔画的落笔顺序一一对应进行编号。所述笔迹轨迹坐标集合为（x，y，z）集合，表示用户书写某一标准字符时每一笔画基于获取图像区域上x轴和y轴的坐标集合，z则代表该坐标位置处笔迹的最大宽度像素值集合。所述笔迹速度集合为用户书写某一标准字符中某一笔画所需的时间集合。所述笔迹角度集合为用户书写的某一标准字符中某一笔画与x轴之间的夹角合集。所述笔迹轮廓集合为用户书写某一标准字符时图像识别所记录的笔迹轮廓集合。
将用户登录时提交的登录笔迹组中每个字符的笔迹顺序集合、笔迹轨迹坐标集合、笔迹速度集合、笔迹角度集合和笔迹轮廓集合分别与注册笔迹组中对应字符的笔迹顺序集合、笔迹轨迹坐标集合、笔迹速度集合、笔迹角度集合和笔迹轮廓集合进行对比，获得笔迹顺序集合的匹配率a、笔迹轨迹坐标集合的匹配率b、笔迹速度集合的匹配率c、笔迹角度集合的匹配率d和笔迹轮廓集合的匹配率e。如果用户登录时提交登录笔迹组中的字符与注册笔迹组中的字符完全不相同，系统则会提醒用户与注册笔迹不同，并让用户重新输入。
表1
上表为笔迹信息中笔迹顺序、笔迹轨迹坐标、笔迹速度、笔迹角度和笔迹轮廓的权重占比。所述匹配度通过以下公式计算获得：
N=(a×40%)+(b×20%)+(c×10%)+(d×10%)+(e×20%)
其中，N为匹配度，匹配度达到80%以上时，系统认定登录笔迹与注册笔迹相匹配。
所述笔迹顺序为对用户笔迹中未进行弯折的直线轨迹的落笔顺序进行编号，如存在弯折，则将弯折拆解成多条直线轨迹再进行编号。所述笔迹顺序集合的匹配率a=用户登录笔迹组中笔迹编号与注册笔迹组中笔迹编号相同的笔迹数量÷用户注册笔迹组笔迹编号的总数量。例如，在注册时，用户书写“专”字作为注册笔迹，系统通过图像识别记录用户书写“专”字时的笔画顺序为“一”、“一”、“丨”、“乛”、“丶”，并对其进行编号，即①“一”、②“一”、③“丨”、④“乛”、⑤“丶”，笔迹编号总数为5，以此形成注册笔迹组笔迹编号集合。用户登录时书写该汉字，系统对其采用上述相同方法进行编号，然后与注册笔迹组笔迹编号集合进行比较，确认用户是否按照上述笔迹顺序进行书写，如果按照上述顺序进行书写，则用户登录笔迹组中笔迹编号与注册笔迹组中笔迹编号相同的笔迹数量为5，与用户注册笔迹组笔迹编号的总数量相同，此时匹配率a为1。如果用户并没有按照上述顺序进行书写，例如，按照①“一”、②“丨”、③“一”、④“乛”、⑤“丶”该顺序进行书写，则用户登录笔迹组中笔迹编号与注册笔迹组中笔迹编号相同的笔迹数量为3，此时匹配率为0.6。
所述笔迹轨迹坐标集合的匹配率b=用户登录笔迹组中笔迹轨迹坐标与注册笔迹组中笔迹轨迹坐标相同的笔迹数量÷用户注册笔迹组中笔迹的总数量。在注册时，用户书写“专”字作为注册笔迹，通过图像识别记录用户在书写“专”时每一笔画在图像区域上x轴和y轴的坐标，同时记录每一笔画在其对应坐标位置处最大宽度像素值，形成（x，y，z），该字符笔迹的总数量为5。用户登录时书写该字符，系统将登录时用户书写该字符每一笔画的（x，y，z）与注册时每一笔画的（x，y，z）进行对比，如果相同则为1，如果相同的数量为4，则匹配率为0.8。
所述笔迹速度集合的匹配率c=用户登录笔迹组中用户书写每一笔画所需时间与注册笔迹组中用户书写每一笔画所需时间相同的笔画数量÷用户注册笔迹组中笔画的总数量。用户在注册时书写“专”字，系统记录用户在书写笔画“一”、“一”、“丨”、“乛”、“丶”对应所耗时间计为t1、t2、t3、t4、t5，所耗时间精确到毫秒，同时记录注册笔迹组中笔画总数量为5。登录时用户再次书写“专”字，系统记录用户书写笔画对应消耗的时间为t1’、t2’、t3’、t4’、t5’，将t1’、t2’、t3’、t4’、t5’与t1、t2、t3、t4、t5进行对比，两者之间的差值在1s以内，则认为登录笔迹组中用户书写每一笔画所需时间与注册笔迹组中用户书写每一笔画所需时间相同。
所述笔迹角度集合的匹配率d=用户登录笔迹组中每一笔画和x轴之间的夹角与注册笔迹组中每一笔画和x轴之间的夹角相同的笔画数量÷用户注册笔迹组中笔画的总数量。用户在注册时书写“专”字为注册笔迹，系统通过图像识别记录其中一个笔画“一”在图像区域上与x轴之间的偏折角度为A。用户登录时书写的该笔画在图像区域上与x轴之间的偏折角度为A’，系统将A和A’进行比较，两者之间的差值在1~2°之内，则认为用户登录笔迹组中该笔画和x轴之间的夹角与注册笔迹组中该笔画和x轴之间的夹角相同。
所述笔迹轮廓集合的匹配率e=用户登录笔迹组中与注册笔迹组中字符笔迹轮廓匹配达标的字符数量÷用户注册笔迹组中所有字符的数量。用户在注册时书写“专”字为注册笔迹，系统通过图像识别记录用户书写出该汉字的轮廓，系统记录用户登录时再次书写该字符的轮廓，将两者进行对比，识别精确度达到80%以上，则认为用户登录笔迹组中与注册笔迹组中字符笔迹轮廓匹配达标。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种笔迹识别的登录方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）笔迹注册：创建唯一的身份识别号，用户通过手写输入设备进行若干次书写并提交注册笔迹组，所述注册笔迹组为用户对某一个标准字符进行若干次书写的若干个注册笔迹样本集合，系统通过计时器和图像识别记录每个注册笔迹样本的笔迹信息，形成用户注册笔迹信息集合；根据身份识别号，将用户依次书写并提交的注册笔迹样本集合以及注册笔迹信息集合一一对应的存入数据库中，注册过程结束；
2）笔迹登录：用户输入身份识别号后，通过手写输入设备进行若干次书写并提交登录笔迹组，所述登录笔迹组为用户对笔迹注册时提交的注册笔迹样本进行若干次书写的若干个登录笔迹样本集合，系统记录登录笔迹信息，并与注册笔迹信息进行对比，计算登录笔迹样本集合中的登录笔迹样本与注册笔迹信息的匹配度；
3）登录成功：当匹配度大于或等于设定值时，笔迹登录成功，表明待登录用户是用户识别号所代表的用户，登录过程结束；
4）登录失败：当匹配度小于设定值时，笔迹登录失败，表明待登录用户不是用户识别号所代表的用户，重复进行步骤2）；
5）发送预警信息：当步骤2）重复进行五次后，且匹配度仍小于设定值时，系统向用户发送预警信息，并提醒用户及时修改用户表示信息并扩充注册笔迹组，同时向用户发送辅助验证，通过辅助验证表明待登录用户是用户识别号所代表的用户，登录成功，登录过程结束；
其中，所述笔迹信息包括用户在书写每个注册笔迹样本时笔迹顺序集合、笔迹轨迹坐标集合、笔迹速度集合、笔迹角度集合和笔迹轮廓集合；
所述笔迹顺序集合为用户对某一标准字符进行书写时，对该字符的每一笔画的落笔顺序一一对应进行编号的落笔顺序集合；所述笔迹轨迹坐标集合为（x，y，z）集合，表示用户书写某一标准字符时每一笔画基于获取图像区域上x轴和y轴的坐标集合，z则代表该坐标位置处笔迹的最大宽度像素值集合；所述笔迹速度集合为用户书写某一标准字符中某一笔画所需的时间集合；所述笔迹角度集合为用户书写的某一标准字符中某一笔画与x轴之间的夹角合集；所述笔迹轮廓集合为用户书写某一标准字符时图像识别所记录的笔迹轮廓集合；
将用户登录时提交的登录笔迹组中每个字符的笔迹顺序集合、笔迹轨迹坐标集合、笔迹速度集合、笔迹角度集合和笔迹轮廓集合分别与注册笔迹组中对应字符的笔迹顺序集合、笔迹轨迹坐标集合、笔迹速度集合、笔迹角度集合和笔迹轮廓集合进行对比，获得笔迹顺序集合的匹配率a、笔迹轨迹坐标集合的匹配率b、笔迹速度集合的匹配率c、笔迹角度集合的匹配率d和笔迹轮廓集合的匹配率e；
所述匹配度通过以下公式计算获得：
N=(a×40%)+(b×20%)+(c×10%)+(d×10%)+(e×20%)
其中，N为匹配度；匹配度达到80%以上时，系统认定登录笔迹与注册笔迹相匹配；
所述笔迹顺序为对用户笔迹中未进行弯折的直线轨迹的落笔顺序进行编号，如存在弯折，则将弯折拆解成多条直线轨迹再进行编号；所述笔迹顺序集合的匹配率a=用户登录笔迹组中笔迹编号与注册笔迹组中笔迹编号相同的笔迹数量÷用户注册笔迹组笔迹编号的总数量；
所述笔迹轨迹坐标集合的匹配率b=用户登录笔迹组中笔迹轨迹坐标与注册笔迹组中笔迹轨迹坐标相同的笔迹数量÷用户注册笔迹组中笔迹的总数量；
所述笔迹速度集合的匹配率c=用户登录笔迹组中用户书写每一笔画所需时间与注册笔迹组中用户书写每一笔画所需时间相同的笔画数量÷用户注册笔迹组中笔画的总数量；
所述笔迹角度集合的匹配率d=用户登录笔迹组中每一笔画和x轴之间的夹角与注册笔迹组中每一笔画和x轴之间的夹角相同的笔画数量÷用户注册笔迹组中笔画的总数量；
所述笔迹轮廓集合的匹配率e=用户登录笔迹组中与注册笔迹组中字符笔迹轮廓匹配达标的字符数量÷用户注册笔迹组中所有字符的数量。
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