CN1182455C - 手写装置的加密方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手写装置的加密方法。在现有技术中，如何给网上交易者一种更简易以及更安全的签名加密机制，即是目前需要解决的问题。本发明由一计算处理单元根据该手写输入单元所感测到的轨迹而区分为至少一笔画，并依各笔画在三维空间进行特征计算的处理，该特征计算处理是以X、Y坐标作为各笔画的水平采样坐标，以Z坐标作为各笔画压感采样坐标；然后，根据由X、Y坐标所得到的各笔画的水平采样坐标资料以建立一密码样本，且根据由Z坐标所得到的各笔画压感采样坐标以建立一密码；然后，将该建立的密码样本以及密码储存于一密码数据库中，以此让以手写输入的使用者与预存于该密码数据库中的密码进行对比以确实辨别出使用者身份。因而本发明可广泛应用于电子商务等领域。

Description

手写装置的加密方法

技术领域：

本发明涉及一种手写装置的加密方法，主要是有关于使用者在进行手写输入时，例如进行数字签名，即可提供一种安全以及简易的加密机制的手写加密方法。

背景技术：

通过手写辨识方式，而改善了例如注音中文输入法或仓颉中文输入法等以键盘输入而需预先背诵字根或译码的麻烦，由此让不熟悉中文输入原则的输入者更为方便。另外，由于手写输入处理所采用的压感采样技术以及模式识别技术的运算日趋成熟，因此，手写中文字输入法势必会日渐普及且广为应用。

并且，由于计算机、电子、通讯及网络科技的蓬勃发展下，使电子商务交易更是如火如荼地广泛应用中。一些线上交易处理过程中对于重要文件例如以产品订购单的处理而言，一般的印刷签名并不能算数，须由消费者以手写签名来决定此笔线上交易的效力，如此，得以确保银行、消费者以及产品商家各方间的权益。

通过数字签名以在交换讯息及进行商业交易前确定对方的身份，以提升线上交易的安全性及可靠性。然而，目前的数字签名处理仅是单纯对手写输入中文字进行辨识(recognition)而已，况且，笔迹的模仿性也相当容易，因此，数字签名在线上传输交易上也存有安全上的顾虑。

另外，一般的线上交易系统，为能确认使用者身份以确保交易各方的权益，往往需使用者预先在该线上交易系统中建立登入帐号以及密码，其中，该密码系由几个数字(0-9)或几个英文字母(A-Z或a-z)所组成，密码组合越复杂安全性越高但却不易记住，相反，密码过于简单虽易记但却不安全。因此，如何提供使用者一种更简易以及更安全的加密机制，即是目前需要解决的问题。

发明内容：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种手写装置的加密方法，将手写输入以及数字签名整合以对手写输入的资料予以加密，以此提供使用者一种更简易以及更安全的加密机制。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种手写加密装置，所述的手写加密装置至少包括：

感测使用者手写输入的轨迹的手写输入单元10；

可根据该手写输入单元所感测到的轨迹以区分为至少一笔画，并根据各笔画在三维空间进行特征计算的处理的计算处理单元11；

储存该建立的密码样本以及密码的内存12；

所述的手写输入单元10的输出端与计算处理单元11的输入端连接，所述的计算处理单元11与内存12连接。

上述的手写加密装置设置显示单元13，显示单元13的输入端与计算处理单元11的显示输出端连接。

上述的手写加密装置的内存12中设置密码识别单元。

上述的电子装置是一个人数字助理(PDA)、一桌上型计算机装置、一笔记型计算机装置以及一掌上型个人计算机装置(Handheld personal Computer，HPC)其中任一种。

一种手写装置的加密方法，其特殊之处在于：该方法步骤如下：

(1)通过一手写输入单元10得到使用者输入手写轨迹；

(2)使电子装置由该手写输入单元10而来的手写轨迹区分为至少一笔画，以使该电子装置对取得的笔画在三维空间进行特征计算处理，以X、Y坐标作为各笔画的水平采样坐标，以Z坐标作为各笔画压感采样坐标；

(3)由该电子装置对该输入轨迹所对应的手写笔画施力力量以及其采样坐标为平滑移动部分予以保留，其余采样部分予以去除。

(4)根据X、Y坐标所得到的各笔画的水平采样坐标资料以建立一密码样本，且根据由Z坐标所得到的各笔画压感采样坐标以建立一密码，并将该建立的密码样本以及密码储存于该电子装置的密码数据库中，以此让进行手写输入的使用者与预存于该密码数据库中的密码进行对比。

上述的步骤(3)中，该X、Y坐标由于采样点而化分为复数个笔画，将相同方向的笔画予以合并，即可得到的复数组描述笔画特征点坐标资料，在Z坐标根据手写输入装置的受力而化分为复数个笔画，以各笔画在Z坐标的递增以及递减其中任一种变化来作为各笔画的头及尾端点的极值点，而每一个笔画的分割点是笔画在Z坐标上的极值点，将极值点作为笔画的分割点，计算笔画在两个分割点之间在X、Y坐标的方向值及累积的笔画长度及两个分割点压差值，由此而得到复数组笔画长度、方向及压力的数据资料。

上述的去除部分是因该手写输入装置以及电子装置其中任一装置的硬件干扰而对手写输入轨迹所产生的采样飞点。

本发明相对于现有技术，其优点如下：

本发明将手写输入以及数字签名整合以对手写输入的资料予以加密，以此提供使用者一种更简易以及更安全的加密机制；而且根据使用者需要对密码的难易程度进行控制，可提供使用者一种更简易以及更安全的加密机制。

附图说明：

图1为一方块示意图，用以显示本发明的手写加密装置的基本架构；

图2为一流程示意图，用以显示本发明的手写加密方法的运作流程图；

图3为一流程示意图，用以显示本发明的手写加密方法的运作流程图；

图4为一应用示意图，用以显示应用本发明的手写加密方法以及装置的显示画面；

图5为一应用示意图，用以显示应用本发明的手写加密方法以及装置的显示画面；

图6为一特征关系图，用以显示应用本发明的手写加密方法以及装置对使用者手写笔画所进行的特征计算的关系图；

图7为一特征关系图，用以显示应用本发明的手写加密方法以及装置对使用者手写笔画所进行的特征计算的关系图；

图8为一特征关系图，用以显示应用本发明的手写加密方法以及装置对使用者手写笔画所进行的特征计算的关系图。

具体实施方式：

参见图1，其中显示本发明的手写加密装置的基本架构方块图。本发明的手写加密装置可应用于各种提供压感采样处理功能的电子装置上，例如个人数字助理(PDA)、桌上型计算机装置或笔记型计算机装置以及掌上型个人计算机装置(Handheld personal Computer，HPC)等。该手写加密装置包含一手写输入单元10、一微处理器11、一内存12及一显示单元13。为简化图式及说明，此处的基本架构仅显示与本发明有关的构件，其它无关架构，例如键盘等，并未显示在图式中。

该手写输入单元10，其包括一块手写板以及一支输入笔(皆未图式)，用以供使用者在该手写板上以输入笔输入作为密码的数字签名，由于手写板为一般现有输入装置，因此以下将不对其功能及内部架构作进一步详细说明。

该微处理器11，用以执行该内存12中各程序，使该手写加密装置提供使用者所需的处理功能，并将处理过程中所产生处理讯息显示在例如一液晶显示器(LCD)的显示单元13上，以提供使用者在建立手写密码以及密码辨识时的操作参考(请容后述)。由于该微处理器11为一般现有数据处理组件以及该显示单元13为一般现有显示处理组件，因此以下将不对功能及内部架构作进一步详细说明。

该内存12可为任何该微处理器11得直接存取及执行程序的内存，例如包含只读存储器(Read Only Memory，ROM)或随机存取内存(Random Access Memory，RAM)，用以储存有关于本发明的手写加密方法在运作上所需的各个程序及资料，其储存包括有一主控程序120、一密码计算程序121、一密码数据库122及一密码识别程序123，用以对进行数字签名加密的使用者提供密码建立以及密码识别的相关处理，其中详细流程将揭露于下列图2及图3。

该主控程序120用以控制该手写加密装置的整体运作，其包括例如一系统程序以及应用程序(皆未图标)，该系统程序用以提供该手写加密装置运作时所需的必要程序，而该应用程序用以对本发明的手写加密方法所撰写而成的资料以及程序来发出执行请求，以使本发明所提供的方法产生相对的运作，例如对本发明的手写加密装置供电使用时，首先执行系统程序以读取系统参数，使微处理器11控制该手写输入单元10及显示单元13等的周边装置的运作状况，并且由应用程序将手写加密相关的处理画面显示在显示单元13上(如图4、图5所示)，以供使用者根据该显示画面进行手写密码的储存(即建立)或对比。在储存(即建立)或对比手写密码之前，使用者需输入一专属识别码，例如一建立帐号或一身份证字号等用以识别使用者身份的专属识别码，以供手写加密装置判断使用者是否第一次建立密码或在密码建立后供后续进行密码识别时读取使用。由于该主控程序120为电子及计算机技术者所熟知的系统，以及该专属识别码为用以识别使用者使用或登入权限的识别处理方式，因此以下将不对其作进一步详细说明。

该密码计算程序121，由微处理器11接收来自手写输入单元10传来输入轨迹所对应的手写笔画施力的均匀增加或减少以及其采样坐标的平滑移动而予以保留，其余采样部分即予以去除。该去除部分是因硬件干扰时所产生的采样飞点，也即为噪声源，可利用一种平移窗口的方法来去掉该采样飞点，而该保留部分由该密码计算程序121对各笔画在三维空间进行特征计算处理，其中，以X、Y坐标作为手写轨迹水平坐标，以Z坐标作为压感坐标，在X、Y坐标由于采样点而化分为复数个笔画，将相同方向的笔画予以合并，即可得到的一组描述笔画特征点坐标资料，在Z坐标根据手写输入装置的受力而化分为复数个笔画，各笔画在Z坐标变化都是由小而大，或由大而小，使各笔画的头及尾端点都是极值点，每一个笔画的分割点是笔画在Z坐标上的极值点，将极值点作为笔画的分割点，计算笔画在两个分割点之间在X、Y坐标的方向值及累积的笔画长度及两个分割点压差值，由此而得到复数组笔画长度、方向及压力的资料，以此根据由X、Y坐标所得到的各组描述笔画特征点坐标资料建立一密码样本，且根据由Z坐标所得到的各笔画长度、方向及压力的资料建立一密码，并将该建立的密码样本以及密码储存于密码数据库122中。

该密码数据库122中所储存的每一笔密码样本数据及密码数据皆对应有一用以供使用者开启密码样本数据及密码数据的专属识别码(未图标)，当使用者进行密码建立程序且由该微处理器11计算出经使用者手写输入的密码样本以及密码资料后，由该主控程序120使该显示单元13上显示一“是否密码提示”讯息，若使用者输入密码提示，将使后续开启密码的过程中，由该手写加密装置根据使用者专属识别码找出与其相对应的密码样本，并在该显示单元13上显示一密码外型(也即密码轮廓)，以此作为使用者在输入手写密码前的提示；反之，若使用者输入不需密码提示，后续开启密码的过程中，该手写加密装置即等待使用者直接在手写输入单元10上输入手写密码，并不提供任何的密码提示。

该密码识别程序123是在使用者通过手写输入单元10输入手写轨迹且由该微处理器11执行密码计算程序121以对该轨迹计算出密码样本数据及密码数据后，由该密码识别程序123自密码数据库122中找寻与使用者所输入的专属识别码相对应的密码样本数据以及密码数据，并进行对比，若对比相同，即在显示单元13上显示一“密码输入正确”讯息，若对比不同，则在显示单元13上显示一“密码输入不正确”讯息。

请参阅图2及图3，用以显示本发明手写加密方法的运作流程图，其中，图2用以说明本发明的手写加密方法中计算手写密码的处理程序；而图3，用以说明本发明的手写加密方法中储存或识别手写密码的处理程序。请参阅图1、图2及图3以配合下列说明。

当使用者对手写加密装置输入专属识别码后，手写加密装置即允许使用者储存手写密码或识别手写密码的处理程序，首先，进行步骤1，使用者根据个人喜好在手写输入单元10上输入手写轨迹，然后进行步骤2。

在步骤2中，由该微处理器11接收来自该手写输入单元10接收的手写轨迹所对应的手写笔画后，使密码计算程序121根据该手写笔画施力的均匀增加或减少以及其采样坐标的平滑移动而予以保留，其余采样部分即予以去除，然后进行步骤3。该去除部分是因硬件干扰时所产生的采样飞点，也即为噪声源，可利用一种平移窗口的方法来去掉该采样飞点。

在步骤3中，由该密码计算程序121对保留的各笔画在三维空间进行特征计算处理，以X、Y坐标作为手写轨迹水平坐标，以Z坐标作为压感坐标，其中，在X、Y坐标是由于采样点而化分为复数个笔画，将相同方向的笔画予以合并，即可得到的一组描述笔画特征点坐标资料，在Z坐标是根据手写输入装置的受力而化分为复数个笔画，各笔画在Z坐标变化都是由小而大，或由大而小，使各笔画的头及尾端点都是极值点，每一个笔画的分割点是笔画在Z坐标上的极值点，将极值点作为笔画的分割点，计算笔画在两个分割点之间在X、Y坐标的方向值及累积的笔画长度及两个分割点压差值，由此而得到复数组笔画长度、方向及压力的资料，然后进行步骤4。

在步骤4中，根据由X、Y坐标所得到的各组描述笔画特征点坐标资料建立一密码样本，且根据由Z坐标所得到的各笔画长度、方向及压力的资料建立一密码，然后进行步骤5。该密码样本数据用以显示密码外型(即轮廓)，以提供使用者一种提示输入的手段，而该密码资料，即包括手写输入的笔画总数，该笔画总数即包括复数个笔画所对应的各笔画长度、方向及压力值数组。

在步骤5中，由微处理器11执行密码辨别程序123以对使用者所输入的手写轨迹进行密码匹配或保存处理。其中的详细流程将揭露于下列图3。

然后，请参阅图3，首先进行步骤51，在进行如上述图2中步骤4的密码计算过程中，该显示单元13上除了显示由使用者在手写输入单元10上所输入的手写轨迹外，同时也显示由微处理器11执行主控程序120后所显示的一“结束输入”命令讯框，以让使用者与本发明的手写加密装置产生互动，由微处理器11判断该“结束输入”命令讯框是否被使用者点选，若被点选输入，即进行步骤52；若未被点选输入，即进行步骤56。

在步骤52中，由微处理器11执行密码辨别程序123以自密码数据库122中根据使用者的专属识别码找寻与其相对的密码样本数据以及密码数据，并将找到的密码样本数据以及密码数据与使用者目前手写输入且经计算后所得的密码样本资料以及密码资料进行匹配，然后进行步骤53。

在步骤53中，由微处理器11判断该密码辨别程序123对找到的密码样本资料及密码资料是否可与经计算后所得的密码样本资料以及密码资料匹配相符，若不相符，即进行步骤54；若相符，即进行步骤55。

在步骤54中，由微处理器11使显示单元13上显示一“密码有误”讯息。

在步骤55中，由微处理器11使显示单元13上显示一“通过密码匹配”讯息。

在步骤56中，在进行如上述图2中步骤4的密码计算过程中，该显示单元13上除了显示由使用者在手写输入单元10上所输入的手写轨迹外，同时也显示由微处理器11执行主控程序120后所显示的一“储存”命令讯框，以让使用者与本发明的手写加密装置产生互动，由微处理器11判断该“储存”命令讯框是否被使用者点选，若被点选输入，即进行步骤57；若未被点选输入，即返回该步骤51。

在步骤57中，由微处理器11执行密码辨别程序123以自密码数据库122中根据使用者的专属识别码找寻与其相同的专属识别码，然后进行步骤58。

在步骤58中，由微处理器11判断该密码辨别程序123是否自密码数据库122中找寻相同的专属识别码，若未找寻到相同的专属识别码，即进行步骤59；若找寻到相同的专属识别码，即进行步骤54。

在步骤59中，由该密码辨别程序123将使用者目前手写输入且经计算后所得的密码样本资料以及密码资料储存于密码数据库122中，且一笔密码样本数据以及密码数据即对应一专属识别码，并由微处理器11使显示单元13显示一“完成密码设定”讯息。

因此，上述图2即提供使用者在建立手写密码或辨别手写密码前所需进行的密码计算的处理流程；其中，若将上述图2作为辨别手写密码(使用者已预先完成手写密码建立)时，在进行步骤1前，主控程序12会根据使用者的专属识别码而自密码数据库122中判断该使用者是否预设有密码提示的请求设定，若是时，手写加密装置即会在该显示单元13上显示使用者的密码样本(即密码外型)，以此提示使用者应输入的密码。

请参阅图4及图5，其用以显示应用本发明的手写加密方法以及装置的显示画面，其中，图4用以说明使用者输入手写密码时的显示画面20；图5用以说明提示一密码外型给使用者，以利使用者输入手写密码的显示画面20’，在此须提出说明的是，本发明的手写加密装置的手写输入单元10以及显示单元13除了为分开的构件外，也可为整合式的结构，也即，该显示单元13内即提供了一种触摸式的操控接口。

如图4所示，一般显示单元13上会预显示一具有一“储存”命令讯框21以及一“结束输入”命令讯框22的显示画面20(由主控程序120提供)，当使用者在一具有触摸式操控接口(未图标)的显示单元13上或手写输入单元10上手写输入轨迹200后，使该显示画面20显示一输入轨迹200，在输入手写轨迹的同时，即由密码计算程序121执行如上述图2各步骤以求出密码样本数据以及密码数据，若使用者按下该“储存”命令讯框21后，即执行如上述图3该步骤57至该步骤59，得以建立(即储存)一笔手写密码；若使用者按下该“结束输入”命令讯框22后，即执行如上述图3该步骤52至该步骤55，得以辨别手写密码的正确与否。如图5所示，当使用者未通过密码辨别时或欲手写密码以进行辨别前，该手写加密装置即根据使用者预设定的密码提示功能，而在显示单元13上显示一密码样本200’。

请参阅图6至图8，其用以说明应用本发明的手写加密方法以及装置对使用者手写笔画所进行的特征计算的关系图。该手写笔画是根据使用者手写字“口”为例说明，首先如图6所示，当使用者手写第一笔画时，由密码计算程序121所得到密码的第一参数值，该参数值包括压力为正向增大的差值、笔画长度值及头尾的方向值；然后，如图图7所示，当使用者手写第二笔画时，由密码计算程序121所得到密码的第二参数值，其中具有二组参数值，第一组参数值包括压力为正向增大的差值、笔画长度值及头尾的方向值，而第二组参数值包括压力为正向减少的差值、笔画长度值及头尾的方向值；最后，如图8，当使用者手写最后的笔画时，由密码计算程序121所得到密码的最后一个参数值，该参数值包括压力为正向减少的差值、笔画长度值及头尾的方向值。

由上述图6至图8可知，该手写输入所得的密码共包括四组参数，因此，即使每个使用者手写输入的密码样本皆为中文字“口”，然而，此些参数会因每个人的手写方式不同，使各笔画上的使用力量也不同，因此即可得到不同的密码数据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依据本发明权利要求书所做的等效变化或修正，皆应属于本发明专利申请的保护范围。

Claims (3)

1、一种手写装置的加密方法，其特征在于：该方法步骤如下：

(1)通过一手写输入单元10得到使用者输入手写轨迹；

(2)由该电子装置对该输入轨迹所对应的手写笔画施力力量以及其采样坐标为平滑移动部分予以保留，其余采样部分予以去除；

(3)使电子装置由该手写输入单元10而来的手写轨迹区分为至少一笔画，以使该电子装置对取得的笔画在三维空间进行特征计算处理，以X、Y坐标作为各笔画的水平采样坐标，以Z坐标作为各笔画压感采样坐标；

(4)根据X、Y坐标所得到的各笔画的水平采样坐标资料以建立一密码样本，且根据由Z坐标所得到的各笔画压感采样坐标以建立一密码，并将该建立的密码样本以及密码储存于该电子装置的密码数据库中，以此让进行手写输入的使用者与预存于该密码数据库中的密码进行对比。

2.根据权利要求1所述的手写装置的加密方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，该X、Y坐标由于采样点而化分为复数个笔画，将相同方向的笔画予以合并，即可得到的复数组描述笔画特征点坐标资料，在Z坐标根据手写输入装置的受力而化分为复数个笔画，以各笔画在Z坐标的递增以及递减其中任一种变化来作为各笔画的头及尾端点的极值点，而每一个笔画的分割点是笔画在Z坐标上的极值点，将极值点作为笔画的分割点，计算笔画在两个分割点之间在X、Y坐标的方向值及累积的笔画长度及两个分割点压差值，由此而得到复数组笔画长度、方向及压力的数据资料。

3.根据权利要求1所述的手写装置的加密方法，其特征在于：所述的去除部分是因该手写输入装置以及电子装置其中任一装置的硬件干扰而对手写输入轨迹所产生的采样飞点。

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