EP2304641A1 - Verfahren und vorrichtung zur identifizierung einer person mittels ihres tippverhaltens unter berücksichtigung der örtlichen verteilung der tasten einer tastatur - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur identifizierung einer person mittels ihres tippverhaltens unter berücksichtigung der örtlichen verteilung der tasten einer tastatur

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Publication number
EP2304641A1
EP2304641A1 EP09765458A EP09765458A EP2304641A1 EP 2304641 A1 EP2304641 A1 EP 2304641A1 EP 09765458 A EP09765458 A EP 09765458A EP 09765458 A EP09765458 A EP 09765458A EP 2304641 A1 EP2304641 A1 EP 2304641A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
keys
key
data
keyboard
person
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09765458A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Wölfl
Thomas Grundner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Psylock GmbH
Original Assignee
Psylock GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Psylock GmbH filed Critical Psylock GmbH
Publication of EP2304641A1 publication Critical patent/EP2304641A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F21/30—Authentication, i.e. establishing the identity or authorisation of security principals
    • G06F21/31—User authentication
    • G06F21/32—User authentication using biometric data, e.g. fingerprints, iris scans or voiceprints

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for identifying a person in which a keyboard is provided with a plurality of keys to which the person to be identified makes an input in which a plurality of keys are operated, so that due to the characteristic of the key operation identification of the Person takes.
  • the invention is based on the recognition that an improvement of the identification possibility and thus increase the identification security and reliability is given by the local position of the keys to be operated is included in the evaluation. As a result, further characteristics of the typing behavior of a user, which are due to the spatial distribution of the keys on a keyboard, can be utilized for the identification or influences when using different keyboards can be avoided.
  • the invention can be used in combination with all known methods and devices for identifying a user on the basis of his typing behavior, the prior art methods and devices usually having detection devices which record tipproh data upon actuation of the keyboard, which information about the actuated buttons and / or or the time of the operation and / or the duration and the nature of the operation.
  • the type of operation can be on the one hand, the information about whether it is the pressing and / or releasing the button and / or with what pressure the button or a touch-sensitive typing field or the like is actuated.
  • the method may provide information about the distance of the keys from each other, the distance of groups of keys to each other, for example keypads such as the numeric keypad on a PC keyboard Distance of the keys or groups of keys to each other, for example along coordinate axes, as well as the coordinates of keys are provided in a coordinate system. Further information about the local position or distribution of the keys can be found in the information about the Order along certain lines, columns, rows, the arrangement in certain fields and in turn the position within the rows, columns or fields and / or neighborhood information to the individual keys include. Overall, a wide variety of information about the local position of the actuated buttons can be provided and used.
  • the error frequency or frequency for example, displayed by using the delete key or the tip rate, which provides information about how many words are written in a certain time, can also be used, wherein
  • the tip rate can be determined by the number of typed spaces.
  • the attack frequency ie the number of key presses per unit time, as well as other information regarding the frequency of use of certain function keys, the selection of certain keys that are provided on the keyboard repeatedly, such as the use of the left or right shift key , are used.
  • the consideration of the local position of the actuated keys can now take place in such a way that the local position of the keys, ie corresponding coordinates or distance values or the like, are set in relation to determined raw tip data and / or features so as to generate location-related features.
  • a transition speed can be generated as a location-related feature.
  • this can also lead to directional speeds as location-related features.
  • distance characteristics and time characteristics can be used to determine speed characteristics as location-related features that can contribute to improved identification.
  • the features for multiple key presses i. H. both the location-related features and the non-location-related features may be further processed, for example, to feature data items representing, for example, averages or totals or the like for particular determined data.
  • an average value can be formed as a function data feature for the holding duration of the keys for all keys.
  • corresponding function data characteristics such as average holding durations, can also be taken over into the feature fields or vectors.
  • a detection device for acquiring raw tip data and a storage unit for storing reference data and a comparison unit for comparing the reference data with data from the typing sequence entered in the access request
  • the device has information about there must be a local distribution of keys on the keyboard or there must be an opportunity to gain access to this information. This can be done, for example, by must be entered into the device control, which keyboard is used.
  • the device can determine itself by means of an automatic identification of the connected keyboard corresponding information, for example, from a central memory location, for example via remote data communication, the position data of the keys are queried to a keyboard type.
  • the detection device additionally or alternatively to the keyboard associated sensors can be realized in particular by a data processing program which detects the electrical signals of the keyboard or a typed field with appropriate operation.
  • the identification device and in particular the evaluation unit and / or comparison unit is formed by a programmatically designed data processing device or integrated into this.
  • Figure 1 is a schematic representation of a device according to the invention with a keyboard for entering the typing sequence for identification;
  • Figure 2 is a plan view of a keyboard for use with the present invention;
  • Figure 3 is a plan view of another embodiment of a keyboard for use with the present invention.
  • Figure 4 is a diagram illustrating the timing of a keyboard operation using the example of the keys for the letters x, y and z.
  • PREFERRED EMBODIMENTS 1 shows a schematic representation of a keyboard 1, which is operatively connected to a data processing device, such as a personal computer PC 2, wherein the data processing device 2, a display device 3, such as a monitor or screen can be arranged.
  • a data processing device such as a personal computer PC 2
  • a display device 3 such as a monitor or screen
  • the keyboard 1 comprises a plurality of keys or keypads 4, which can be operated by pressing with a finger.
  • the keyboard 1 shown in FIG. 1 may, for example, be a restricted number block which is only used for access control for a room or the like.
  • the keyboards for use in the present invention may be of a different type.
  • FIG. 2 shows a keyboard commonly used with a personal computer PC.
  • the keyboard 10 has a control and data line 11 for connection to a corresponding data processing device (not shown).
  • the keyboard 10 also has a plurality of keys or keypads 14 arranged in two key blocks 12 and 13.
  • a common PC keyboard may be the so-called numeric keypad (keypad 13) and a keypad with keys that include the letters of the alphabet, function keys, etc. (keypad 12).
  • the keys 14 are arranged in the keyboard of the embodiment of FIG. 2 in columns 15 and rows 16 arranged perpendicular to one another, so that they extend along the axes of a Cartesian coordinate system x-y.
  • each key or each typing field 14 can be assigned an x-y coordinate, wherein due to the spatial extent of the key or typing field 14, the center or center point of a corresponding key 14 can be selected as the reference point.
  • the keys may also be arranged in staggered rows or columns or in oblique rows or columns or in any desired shape.
  • the key for the letter x indicates the xy coordinates (3, 4). while the key for the letter y has the xy coordinates (6, 3) and the key 14 for the letter z has the xy coordinates (7, 1).
  • all keys 14 of keypad 12 and keypad 13 can be assigned unique spatial locations.
  • the distance or the distance d 3 between the keys for the letters x and y can be determined from the xy coordinates.
  • d ⁇ the distance of the keys for the letters x and y in the x-direction
  • d 2 the distance of the keys for the letters x and y in the y-direction
  • a relation of the keys 14 can also be determined separately for the x and y directions, that is, for example, distances in the x and y directions, or in other arbitrary directions.
  • keys such as keypads 12 and 13 of the keyboard of FIG. 2
  • relationships of groups of keys such as keypads 12 and 13 of the keyboard of FIG. 2 may also be determined.
  • the distance d 4 of the key fields can be used.
  • the keypads or groups of keys may be arbitrarily selected and are not limited to physically separate keypads such as the numeric keypad and the remaining keys of the keypad of FIG. Rather, keypads within an array of adjacent keys or keypads 14 may also be defined.
  • any other arbitrarily shaped keyboard can also be used for the invention, in which case also the local distribution of the keys, for example using a Cartesian coordinate system, can be clearly identified.
  • a Cartesian coordinate system instead of a Cartesian coordinate system, another coordinate system, such as a polar coordinate system, may be used.
  • the keyboard 100 which in turn comprises a data and control line 111 to a data processing device, not shown, similar to the embodiment of Figure 2, a keypad 112 and a keypad 113, which are spatially separated by a Distance are separated.
  • Keypads 112 and 113 include a plurality of keys or tine pads 114 which, however, are not arranged in straight and mutually perpendicular rows and columns, as in Figure 2, but in angularly spaced columns 115 and rows 116 which are curved. Accordingly, it is appropriate to use a polar coordinate system ( ⁇ , r) according to the radius of gyration to define the exact local distribution of the keys 114.
  • the individual positions of the keys can be described exactly and determine appropriate distances between the individual keys, the direct distance of the keys to each other and the directional distance along a specific axis or direction can be determined defined.
  • the position of the individual keys can be defined by assigning them to certain rows and columns and specifying the position in the corresponding row or column by means of position numbers, for example.
  • a distance d 4 between the keypads 12 and 13 can also be determined and used to evaluate the typing behavior.
  • FIG. 4 shows in a flow chart along a time axis t the sequence of a typing sequence with the typing sequence xyzxy in which the corresponding keys for the letters x, y and z are pressed in the corresponding sequence.
  • an actuation of the keys or tip pads 4, 14, 114 is carried out at the times a to j.
  • the key for the letter x is pressed, while at time c, the key x is released.
  • the key y is pressed and released at time e.
  • the key z is depressed at time d and released at time f, while the key x is pressed again at time g and released at time h.
  • the key y is pressed a second time at time i and released again at time j.
  • the pressure p can be determined, with which the keys 4, 14, 114 are acted upon by the user. This is likewise illustrated in FIG. 4, whereby here it is indicated purely schematically that there is a constant pressure between pressing and releasing. However, the pressure can also have a certain time course, which can also be used as a characteristic for the typing behavior. As the diagram of Figure 4 shows, the key x is subjected to a lower pressure than the key y or the key z, in turn, the key y is operated with a lower pressure than the key z.
  • the detection device of a device which can be realized, for example, in a data processing device 2 by a corresponding data processing program in such a way that values determined by sensors on the keyboard are detected, information as to which buttons are actuated at what time is determined and stored , This information represents the raw tip data. From the raw tip data, corresponding features, such as transition durations t 2, t 3 or holding duration t 1? be determined, which in turn can be further processed for all key presses or for specific keys to average values (function data characteristics). Similarly, many different features, such as transition durations, transition speeds or holding durations, or like features, such as holding durations for various specific keys, can be summarized into feature fields or vectors.
  • the data determined in this way can be used to identify a person who makes a key input, wherein the corresponding data, which are determined during access control, are compared with reference data which are deposited for a specific user.
  • the comparison can be made in a variety of ways by a direct pattern comparison or by statistical or other mathematical methods. It is essential that in the present invention, the position of the actuated keys is included, so that an improvement in the characterization of the typing behavior is possible. This results from the fact that the typing behavior is influenced by the local arrangement of the various keys, it being understood that, with consecutive keys that are close to each other, the transition durations are much shorter than with widely spaced keys.
  • the key sequence shows that with a key sequence xyz the subsequent keys are pressed much faster so that overhauls occur; H. the key y is already pressed before the key x is released and the key z is already pressed before the key y is released, while in the key sequence zx, in which there is a large distance between the successive keys, no overhaul takes place and the transition period accordingly is long.
  • corresponding speeds can also be determined, for example for the transition period t 2 from the transition of the key x to the key y by dividing the distance d 3 by the transition duration t 2 .
  • Directional velocities can also be determined, such as transition velocities in the x-direction or in the y-direction. For this purpose, the distances in the x-direction d] or in the y-direction d 2 must be divided by the corresponding transition duration t 2 .
  • This transition speed can also be referred to as the Manhattan Speed as the keyboard is compared to the block layout in Manhattan and the shift from one key to another can be considered moving from one block in Manhattan to another.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Identifizierung einer Person mittels ihres Tippverhaltens, wobei bei der Auswertung der Tastenbetatigung die örtliche Position der betatigten Tasten (14) berücksichtigt wird.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR IDENTIFIZIERUNG EINER PERSON MITTELS IHRES TIPPVERHALTENS UNTER BERÜCKSICHTIGUNG DER ÖRTLICHEN VERTEILUNG DER TASTEN EINER TASTATUR
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Identifizierung einer Person, bei welchen eine Tastatur mit mehreren Tasten bereitgestellt wird, aufweicher die zu identifizierende Person eine Eingabe macht, bei der mehrere Tasten betätigt werden, so dass aufgrund der Charakteristik der Tastenbetätigung eine Identifizierung der Person erfolgt.
STAND DER TECHNIK
Aus dem Stand der Technik sind Identifϊzierungsverfahren und -Vorrichtungen für Personen bekannt, die das Tippverhalten der zu identifizierenden Person auf einer Tastatur heranziehen. Beispiele sind in der WO 98/06020 A2 bzw. der US 6,151,593 A gegeben.
Obwohl diese Identifϊzierungsverfahren und -Vorrichtungen bereits sehr gute Ergebnisse erzielen, besteht ein beständiger Bedarf, die Sicherheit und Zuverlässigkeit derartiger Verfahren und Vorrichtungen zu erhöhen und die Komfortabilität durch Eingabe kurzer Tippfolgen zu verbessern. Diese Ziele, die sich eigentlich unvereinbar gegenüberstehen, da eine hohe Si- cherheit üblicherweise mit einer langen Tippfolge erzielt werden kann, machen es erforderlich, ständig über Verbesserungen dieser Verfahren nachzudenken.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Identifizierung einer Person anhand ihres Tippverhaltens bereitzustellen, welche die gegenläufigen Ziele einer hohen Sicherheit und Zuverlässigkeit und einer komfortablen Nutzung, insbesondere durch kurze Tippfolgen, besser erfüllen als die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren.
TECHNISCHE LÖSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass eine Verbesserung der Identifizierungsmöglichkeit und somit Erhöhung der Identifizierungssicherheit und -Zuverlässigkeit dadurch gegeben ist, wenn die örtliche Position der zu betätigenden Tasten mit in die Auswertung einbezogen wird. Dadurch können weitere Charakteristika des Tippverhaltens eines Nutzers, die durch die örtliche Verteilung der Tasten auf einer Tastatur bedingt sind, für die Identifϊzie- rung nutzbar gemacht werden bzw. Einflüsse bei Verwendung unterschiedlicher Tastaturen vermieden werden.
Die Erfindung kann in Kombination mit allen bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Identifizierung eines Nutzers anhand seines Tippverhaltens eingesetzt werden, wobei bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen üblicherweise Erfassungseinrichtungen vorhanden sind, die bei der Betätigung der Tastatur Tipprohdaten erfassen, die Informationen über die betätigten Tasten und/oder den Zeitpunkt der Betätigung und/oder die Zeitdauer sowie die Art der Betätigung enthalten. Die Art der Betätigung kann dabei einerseits die Information darüber sein, ob es sich um das Drücken und/oder das Loslassen der Taste handelt und/oder mit welchem Druck die Taste oder auch ein berührungsempfindliches Tippfeld oder dergleichen betätigt wird.
Um die örtliche Position der betätigten Tasten in die Auswertung mit einfließen zu lassen, kann bei dem Verfahren Information über die Distanz der Tasten zueinander, über die Distanz von Gruppen von Tasten zueinander, beispielsweise von Tastenfeldern wie dem Nummernblock auf einer PC-Tastatur, die richtungsgebundene Distanz der Tasten oder Gruppen von Tasten zueinander, beispielsweise entlang von Koordinatenachsen, sowie die Koordinaten von Tasten in einem Koordinatensystem zur Verfügung gestellt werden. Weitere Informationen über die örtliche Position bzw. Verteilung der Tasten kann die Information über die An- Ordnung entlang bestimmter Linien, Spalten, Reihen, die Anordnung in bestimmten Feldern sowie wiederum die Position innerhalb der Reihen, Spalten oder Felder und/oder Nachbarschaftsinformationen zu den einzelnen Tasten umfassen. Insgesamt können unterschiedlichste Informationen über die örtliche Position der betätigten Tasten bereitgestellt und verwendet werden.
Bei der Auswertung der Tastenbetätigung können aus den Rohtippdaten unterschiedlichste charakteristische Merkmale ermittelt werden, wie beispielsweise die Haltedauer einer Taste, die Übergangsdauer vom Loslassen einer Taste zum Drücken der nächsten Taste, die Über- gangsdauer vom Loslassen einer Taste zum Loslassen der nächsten Taste, die Übergangsdauer vom Drücken einer Taste zum Drücken der nächsten Taste, etc. Ferner kann auch die Fehlerfrequenz oder -häufigkeit, beispielsweise angezeigt durch Verwendung der Löschtaste oder die Tipprate, die Auskunft darüber gibt, wie viele Wörter in einer bestimmten Zeit geschrieben werden, herangezogen werden, wobei beispielsweise die Tipprate durch die Anzahl der getippten Leerzeichen ermittelt werden kann. Außerdem kann auch die Anschlagfrequenz, also die Anzahl der Tastenbetätigungen pro Zeiteinheit, sowie weitere Informationen bzgl. der Häufigkeit der Nutzung bestimmter Funktionstasten, der Auswahl bestimmter Tasten, die mehrfach auf der Tastatur vorgesehen sind, wie beispielsweise der Gebrauch der linken oder rechten Shift-Taste, herangezogen werden. Auch besondere Auffälligkeiten, wie zeitliche oder tastenbezogene Werte, die aus dem üblichen Rahmen fallen, können besonders herangezogen werden. Beispielsweise können auch Überholungen, d. h. das Drücken der nächsten Taste bevor die vorangegangene Taste losgelassen wird, als charakteristisches Merkmal für das Tippverhalten einer Person verwendet werden, wobei diese Überholungen auch mehrfach, also mit mehreren Tasten hintereinander, erfolgen können.
Die Berücksichtigung der örtlichen Position der betätigten Tasten kann nun so erfolgen, dass die örtliche Position der Tasten, also entsprechende Koordinaten oder Distanzwerte oder dergleichen, in Relation zu ermittelten Rohtippdaten und/oder Merkmalen gesetzt werden, um so ortsbezogene Merkmale zu erzeugen.
So kann beispielsweise durch die Relation der Distanz aufeinanderfolgender Tasten und einer Übergangsdauer eine Übergangsgeschwindigkeit als ortsbezogenes Merkmal erzeugt werden. Dies kann bei richtungsbezogenen Distanzwerten auch zu richtungsbezogenen Geschwindigkeiten als ortsbezogene Merkmale führen. Insgesamt können aus Distanzwerten und Zeitmerkmalen Geschwindigkeitsmerkmale als ortsbezogene Merkmale ermittelt werden, die zu einer verbesserten Identifizierung beitragen können.
Die Merkmale für mehrere Tastenbetätigungen, d. h. sowohl die ortsbezogenen Merkmale als auch die nicht-ortsbezogenen Merkmale, können weiterverarbeitet werden, und zwar beispielsweise zu Funktionsdatenmerkmalen, die beispielsweise Durchschnittswerte oder Summenwerte oder dergleichen für bestimmte ermittelte Daten darstellen. So kann beispielsweise für die Haltedauer der Tasten für alle Tasten ein Durchschnittswert als Funktionsdatenmerkmal gebildet werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, Merkmale zu Merkmalfeldern oder Vektoren zu gruppieren, wobei entweder gleichartige oder gleiche Merkmale für verschiedene Tastenbetätigungen gruppiert oder zusammengefasst werden können, wie beispielsweise die Haltedauern für alle bei einer Eingabe ermittelten Tastenbetätigungen oder unterschiedliche Merkmale derselben Tastenbetätigung, wie beispielsweise Haltedauern, Übergangsdauern, Übergangsgeschwindigkeiten usw. Hierbei können dann auch entsprechende Funktionsdatenmerkmale, wie durchschnittliche Haltedauern, in die Merkmalfelder oder -vektoren übernommen werden. Insgesamt ist eine vielfältige Aufbereitung von Rohtippdaten und Merkmalen möglich.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, die Identifizierung für Personen auch bei unterschiedlichen Tastaturen zu ermöglichen, so dass Personen, die sich beispielsweise weltweit an verschiedenen Rechnersystemen in ein bestimmtes System einloggen möchten und dabei identifiziert werden müssen, unterschiedliche Tastaturen, wie sie weltweit zum Einsatz kommen, verwenden können, da die unterschiedliche Anordnung der jeweiligen Tasten mit dem erfindungsgemäßen Verfahren berücksichtigt wird.
Bei einer entsprechenden Vorrichtung muss neben einer Tastatur zur Eingabe einer entsprechenden Tippfolge eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung von Rohtippdaten sowie eine Speichereinheit zur Speicherung von Referenzdaten und eine Vergleichseinheit zum Vergleich der Referenzdaten mit Daten aus der bei der Zugangsanfrage eingegebenen Tippfolge gegeben sein, wobei der Vorrichtung Informationen über die örtliche Verteilung der Tasten auf der Tastatur vorliegen müssen oder die Möglichkeit gegeben sein muss, Zugang zu diesen Informationen zu erhalten. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass vor der Zugangs- kontrolle in die Vorrichtung eingegeben werden muss, welche Tastatur Verwendung findet. Alternativ kann die Vorrichtung mittels einer automatischen Identifizierung der angeschlossenen Tastatur entsprechende Informationen selbst ermitteln, wobei z.B. von einem zentralen Speicherplatz, beispielsweise über Datenfernkommunikation, die Positionsdaten der Tasten zu einem Tastaturtyp abgefragt werden. Dies ist vor allem dann leicht möglich, wenn eine Auswerteeinheit der Vorrichtung durch programmtechnische Gestaltung einer Datenverarbeitungseinheit gebildet ist, da dann Kommunikationsmittel der Datenverarbeitungseinheit, wie z.B. Netzwerkanschlüsse und dergleichen genutzt werden können. Entsprechend kann auch die Erfassungseinrichtung zusätzlich oder alternativ zu der Tastatur zugeordneten Sensoren insbesondere durch ein Datenverarbeitungsprogramm verwirklicht sein, welches die elektrischen Signale der Tastatur oder eines Tippfeldes bei entsprechender Betätigung erfasst.
Vorzugsweise ist die Identifizierungsvorrichtung und insbesondere die Auswerteeinheit und/oder Vergleichseinheit durch ein programmtechnisch gestaltetes Datenverarbeitungsgerät gebildet oder in dieses integriert.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen deutlich. Die Zeichnungen zeigen hierbei in rein schematischer Weise in
Figur 1 eine Schemadarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Tastatur zur Eingabe der Tippfolge für die Identifizierung; Figur 2 eine Draufsicht auf eine Tastatur zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung;
Figur 3 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Tastatur zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung;
Figur 4 ein Diagramm zur Darstellung des zeitlichen Ablaufs einer Tastaturbetätigung am Beispiel der Tasten für die Buchstaben x, y und z.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Tastatur 1, die mit einem Datenverarbeitungsgerät, wie beispielsweise einem Personal Computer PC 2, funktionswirksam verbunden ist, wobei an dem Datenverarbeitungsgerät 2 eine Anzeigeeinrichtung 3, wie beispielsweise eine Monitor oder Bildschirm, angeordnet sein kann.
Die Tastatur 1 umfasst eine Vielzahl von Tasten oder Tippfeldern 4, die durch ein Drücken mit einem Finger betätigt werden können.
Bei der in Figur 1 dargestellten Tastatur 1 kann es sich beispielsweise um einen eingeschränk- ten Ziffernblock handeln, der lediglich für die Zugangskontrolle für einen Raum oder dergleichen Verwendung findet.
Wie sich aus den Figuren 2 und 3 mit entsprechenden weiteren Beispielen für Tastaturen 10 und 100 ergibt, können die Tastaturen zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung von unterschiedlicher Bauart sein. Die Figur 2 zeigt beispielsweise eine Tastatur, wie sie üblicherweise mit einem Personal Computer PC Verwendung findet. Entsprechend weist die Tastatur 10 eine Steuer- und Datenleitung 11 zur Verbindung mit einem entsprechenden Datenverarbeitungsgerät (nicht gezeigt) auf. Die Tastatur 10 weist ebenfalls eine Vielzahl von Tasten oder Tippfeldern 14 auf, die in zwei Tastenblöcken 12 und 13 angeordnet sind. Beispiels- weise kann es sich hier bei einer geläufigen PC-Tastatur um den sog. Ziffernblock (Tastenfeld 13) sowie ein Feld mit Tasten, die die Buchstaben des Alphabets, Funktionstasten, etc. umfassen (Tastenfeld 12) handeln.
Die Tasten bzw. Tippfelder 14 sind bei der Tastatur der Ausführungsform der Figur 2 in senk- recht zueinander angeordneten Spalten 15 und Reihen 16 angeordnet, so dass sie sich entlang der Achsen eines kartesischen Koordinatensystems x-y erstrecken. Entsprechend kann jeder Taste bzw. jedem Tippfeld 14 eine x-y-Koordinate zugeordnet werden, wobei aufgrund der räumlichen Ausdehnung der Taste bzw. des Tippfeldes 14 das Zentrum oder der Mittelpunkt einer entsprechenden Taste 14 als Bezugspunkt gewählt werden kann. Alternativ können die Tasten bzw. Tippfelder auch in zueinander versetzten Reihen oder Spalten oder in schräg verlaufenden Reihen oder Spalten oder in jeder beliebigen Form angeordnet sein.
Wird beispielsweise die Erstreckung einer Taste 14 entlang der x- bzw. y-Koordinate als eine Längeneinheit angesehen, so weist die Taste für den Buchstaben x die x-y-Koordinaten (3, 4) auf, während die Taste für den Buchstaben y die x-y-Koordinaten (6, 3) aufweist und die Taste 14 für den Buchstaben z die x-y-Koordinaten (7, 1). In ähnlicher Weise können allen Tasten 14 des Tastenfeldes 12 und des Tastenfeldes 13 eindeutige räumliche Positionen zugeordnet werden.
Aus den räumlichen Positionen lassen sich auch Relationen der Tasten 14 zueinander ermitteln. So kann beispielsweise der Abstand bzw. die Distanz d3 zwischen den Tasten für die Buchstaben x und y aus den x-y-Koordinaten ermittelt werden. Dazu kann zunächst die Distanz der Tasten für die Buchstaben x und y in x-Richtung, die hier mit dϊ bezeichnet ist, er- mittelt werden und anschließend die Distanz der Tasten für die Buchstaben x und y in der y- Richtung, die hier mit d2 bezeichnet ist. dϊ beträgt in dem Beispiel der Figur 2 den Wert 3, während die Distanz d2 in y-Richtung den Wert 1 aufweist. Die Distanz d3 ergibt sich aus der Formel d3 2 = d]2 + d2 2, so dass sich im vorliegenden Fall der Wert für die Distanz zu d3 =
Λ/32 + 12 = *JΪÖ ergibt. Alternativ lässt sich auch eine Relation der Tasten 14 getrennt für die x- und y-Richtung, also z.B. Distanzen in x- und y-Richtung, oder in anderen beliebigen Richtungen bestimmen.
Darüber hinaus lassen sich auch Relationen von Gruppen von Tasten, wie beispielsweise der Tastenfelder 12 und 13 der Tastatur aus Fig. 2 bestimmen. So kann der Abstand d4 der Tas- tenfelder mit herangezogen werden. Die Tastenfelder oder Gruppen von Tasten können beliebig gewählt werden und sind nicht auf physisch getrennte Tastenfelder, wie den Nummernblock und die übrigen Tasten der Tastatur der Fig. 2 beschränkt. Vielmehr lassen sich auch Tastenfelder innerhalb einer Anordnung von benachbarten Tasten oder Tippfeldern 14 definieren.
Wie sich aus Figur 3 ergibt, lässt sich auch jede andere beliebig geformte Tastatur für die Erfindung verwenden, wobei dann ebenfalls die örtliche Verteilung der Tasten beispielsweise unter Verwendung wiederum eines kartesischen Koordinatensystems eindeutig identifiziert werden kann. Allerdings lässt sich anstelle eines kartesischen Koordinatensystems auch ein anderes Koordinatensystem, wie beispielsweise ein Polarkoordinatensystem, verwenden.
Die Tastatur 100, welche wiederum eine Daten- und Steuerungsleitung 111 zu einem nicht näher dargestellten Datenverarbeitungsgerät umfasst, weist ähnlich der Ausführungsform der Figur 2 ein Tastenfeld 112 und ein Tastenfeld 113 auf, die örtlich voneinander durch eine Distanz getrennt sind. Die Tastenfelder 112 und 113 umfassen eine Vielzahl von Tasten oder Tippfelder 114, die jedoch nicht in geraden und zueinander senkrechten Reihen und Spalten, wie in Figur 2, angeordnet sind, sondern in winkelig zueinander angeordneten Spalten 115 und Reihen 116, die gekrümmt sind. Entsprechend bietet es sich an, gemäß dem Krürnmungs- radius ein Polarkoordinatensystem (φ, r) zu verwenden, um die exakte örtliche Verteilung der Tasten 114 zu definieren. Auch hier lassen sich die einzelnen Positionen der Tasten genau beschreiben und entsprechende Distanzen zwischen den einzelnen Tasten ermitteln, wobei der direkte Abstand der Tasten zueinander als auch der richtungsgebundene Abstand entlang einer bestimmten Achse oder Richtung definiert ermittelt werden kann. Außerdem lässt sich die Position der einzelnen Tasten durch Zuordnung zu bestimmten Reihen und Spalten und Angabe der Position in der entsprechenden Reihe oder Spalte mittels z.B. von Positionsnummern definieren.
Darüber hinaus lässt sich auch bei der Ausführungsform der Fig. 3, wie in Figur 2 dargestellt, eine Distanz d4 zwischen den Tastenfelder 12 und 13 bestimmen und zur Auswertung des Tippverhaltens heranziehen.
Die Figur 4 zeigt in einem Ablaufdiagramm entlang einer Zeitachse t den Ablauf einer Tippfolge mit der Tippfolge xyzxy bei der die entsprechenden Tasten für die Buchstaben x, y und z in der entsprechenden Reihenfolge gedrückt werden. Wie sich aus dem Diagramm der Figur 4 ergibt, wird zu den Zeitpunkten a bis j eine Betätigung der Tasten bzw. Tippfelder 4, 14, 114 vorgenommen. Im Zeitpunkt a wird die Taste für den Buchstaben x gedrückt, während im Zeitpunkt c die Taste x wieder losgelassen wird. Im Zeitpunkt b wird die Taste y gedrückt und im Zeitpunkt e wieder losgelassen. Die Taste z wird zum Zeitpunkt d gedrückt und zum Zeitpunkt f wieder losgelassen, während die Taste x zum Zeitpunkt g wieder gedrückt wird und zum Zeitpunkt h losgelassen wird. Schließlich wird die Taste y zum Zeitpunkt i ein zweites Mal gedrückt und zum Zeitpunkt j wieder losgelassen.
Aus dem Betätigen der einzelnen Tasten können nun Merkmale, wie beispielsweise die HaI- tedauer oder die Übergangsdauer, ermittelt werden.
So ergibt sich z. B. die Haltedauer t] für die Taste x aus der Differenz der Zeitpunkte a und c. Die Übergangsdauer t2 für den Drück-Übergang von Buchstabe x zu y ergibt sich aus der Differenz zwischen dem Zeitpunkt a, zu dem die Taste x gedrückt wird, und dem Zeitpunkt b, zu dem die Taste y gedrückt wird, während z. B. die Loslass-Übergangsdauer t3 für die Tastenfolge x-y durch das Loslassen der Taste x zum Zeitpunkt c und das Loslassen der Taste y zum Zeitpunkt e definiert ist.
Zusätzlich kann durch die Erfassungseinrichtung beispielsweise der Druck p ermittelt werden, mit welchem die Tasten 4, 14, 114 durch den Nutzer beaufschlagt werden. Dies ist ebenfalls in Figur 4 dargestellt, wobei hier rein schematisch angegeben ist, dass zwischen Drücken und Loslassen ein konstanter Druck vorliegt. Der Druck kann allerdings auch einen gewissen zeitlichen Verlauf aufweisen, was ebenfalls als Charakteristik für das Tippverhalten herangezo- gen werden kann. Wie das Diagramm der Figur 4 zeigt, wird die Taste x mit einem niedrigeren Druck beaufschlagt als die Taste y oder die Taste z, wobei wiederum die Taste y mit einem niedrigeren Druck betätigt wird als die Taste z.
Durch die Erfassungseinrichtung einer erfϊndungsgemäßen Vorrichtung, die beispielsweise in einem Datenverarbeitungsgerät 2 durch ein entsprechendes Datenverarbeitungsprogramm zumindest teilweise derart realisiert sein kann, dass von Sensoren an der Tastatur ermittelte Werte erfasst werden, werden Informationen, welche Tasten zu welchem Zeitpunkt wie betätigt werden, ermittelt und gespeichert. Diese Informationen stellen die Rohtippdaten dar. Aus den Rohtippdaten können entsprechende Merkmale, wie beispielsweise Übergangsdauern t2, t3 oder Haltedauem t1? ermittelt werden, welche wiederum für alle Tastenbetätigungen oder für spezifische Tasten zu Durchschnittswerten (Funktionsdatenmerkmale) weiterverarbeitet werden können. Entsprechend können auch viele unterschiedliche Merkmale, wie Übergangsdauern, Übergangsgeschwindigkeiten oder Haltedauern, oder gleiche Merkmale, wie beispielsweise Haltedauern für verschiedene spezifische Tasten, zu Merkmalsfeldern oder Vektoren zusammengefasst werden. Die auf diese Weise ermittelten Daten, also sämtliche Rohtippdaten sowie auch die daraus abgeleiteten Merkmale, Merkmalskombinationen und Merkmalsvektoren, können zur Identifizierung einer Person, welche eine Tasteneingabe macht, herangezogen werden, wobei die entsprechenden Daten, die bei einer Zugangskontrolle ermittelt werden, mit Referenzdaten verglichen werden, die für einen bestimmten Nutzer hinterlegt sind. Der Vergleich kann hierbei in unterschiedlichster Weise durch einen direkten Mustervergleich oder durch statistische oder andere mathematische Verfahren vorgenommen werden. Wesentlich ist, dass bei der vorliegenden Erfindung die Position der betätigten Tasten mit einbezogen wird, so dass eine Verbesserung der Charakterisierung des Tippverhaltens möglich ist. Dies ergibt sich daraus, dass das Tippverhalten durch die örtliche Anordnung der verschiedenen Tasten beeinflusst ist, wobei klar ist, dass möglicherweise bei aufeinanderfolgen- den Tasten, die nah benachbart zueinander sind, die Übergangsdauern sehr viel kürzer sind als bei weit auseinander liegenden Tasten.
So zeigt beispielsweise die Tastenfolge, wie sie im Diagramm der Figur 4 gezeigt ist, dass bei einer Tastenfolge xyz die nachfolgenden Tasten sehr viel schneller gedrückt werden, so dass es zu Überholungen kommt, d. h. die Taste y wird bereits gedrückt bevor die Taste x losgelassen wird und die Taste z wird bereits gedrückt bevor die Taste y losgelassen wird, während bei der Tastenfolge zx, bei der eine große Distanz zwischen den aufeinanderfolgenden Tasten vorliegt, keine Überholung stattfindet und die Übergangsdauer entsprechend lange ist.
Durch die Verwendung von positionsbezogenen Tasteninformationen lassen sich auch entsprechende Geschwindigkeiten ermitteln, beispielsweise für die Übergangsdauer t2 vom Übergang der Taste x zur Taste y durch Division der Distanz d3 durch die Übergangsdauer t2. Auch richtungsbezogene Geschwindigkeiten lassen sich so ermitteln, wie beispielsweise Übergangsgeschwindigkeiten in x-Richtung oder in y-Richtung. Hierzu müssen die Distanzen in x-Richtung d] bzw. in y-Richtung d2 durch die entsprechende Übergangsdauer t2 dividiert werden.
Diese Übergangsgeschwindigkeit kann auch als Manhattan-Geschwindigkeit bezeichnet werden, da die Tastatur mit der Blockaufteilung in Manhattan verglichen wird und der Wechsel von einer Taste zur anderen als Bewegung von einem Block in Manhattan zum anderen angesehen werden kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in Form von andersartigen Kombinationen einzelner vorgestellter Merkmale als auch Weglassen einzelner Merkmale möglich sind, ohne den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche zu verlassen. Insgesamt wird für die vorliegende Erfindung jegliche Kombination der vorgestellten Merkmale beansprucht.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Identifizierung einer Person, bei welchem eine Tastatur (1 , 10, 100) mit mehreren Tasten (4,14,114) bereit gestellt wird, aufweicher die zu identifizierende Person eine Eingabe macht, bei der mehrere Tasten betätigt werden, so dass aufgrund der Charakteristik der Tastenbetätigung eine Identifizierung der Person erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung der Tastenbetätigung die örtliche Position der betätigten Tasten berücksichtigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Erfassungseinrichtung bereit gestellt wird, die bei einer Betätigung der Tastatur Rohtippdaten erfasst, die Informationen über die betätigten Tasten (4,14,114) und/oder den Zeitpunkt und/oder die Zeitdauer und/oder die Art der Betätigung enthalten, wobei die Art der Betätigung das Drücken und/oder Loslassen der Taste und/oder die Druckkraft auf die Taste umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswertung der Tastenbetätigung mindestens eine Information aus einer Gruppe von Informationen bereitgestellt wird, wobei die Gruppe Informationen über die Distanz der
Tasten zueinander, die Distanz von Gruppen von Tasten zueinander, die richtungsgebundene Distanz der Tasten oder Gruppen von Tasten zueinander, die Koordinaten der Tasten in einem Koordinatensystem, die Anordnung entlang Linien oder in Feldern (12,13;112,113), die Anordnung in Reihen und/oder Spalten und die Lage darin umfasst.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung der Tastenbetätigung aus den Rohtippdaten für das Tippverhalten mindestens ein charakteristisches Merkmal aus der Gruppe ermittelt wird, welche die Haltedauer einer Taste, die Übergangsdauer vom Loslassen einer Taste zum Drücken der nächsten Taste, die Übergangsdauer vom Loslassen einer Taste zum Loslassen der nächsten Taste, die Übergangsdauer vom Drücken einer Taste zum Drücken der nächsten Taste, die Fehlerfrequenz oder -häufigkeit, die Tipprate, die Anschlagfrequenz, einfache oder mehrfache Überholungen, die Häufigkeit der Nutzung bestimmter Funktionstasten, die Auswahl aus alternativen Tasten, die Auswahl der linken oder rechten Shift-Taste und zeitliche oder tastenbezogene Auffälligkeiten, die sich durch außergewöhnliche Werte aus den ermittelten Daten herausheben, umfasst.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung die örtliche Position der Tasten (4,14,114) in Relation zu Rohtippdaten und/oder Merkmalen gesetzt wird, so dass ortsbezogene Merkmale erzeugt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung aus der Distanz aufeinanderfolgender Tasten und einer Übergangsdauer von aufeinanderfolgenden Tasten eine Übergangsgeschwindigkeit als ortsbezogenes Merkmal erzeugt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung aus Distanzwerten richtungsbezogene Geschwindigkeiten als ortsbezogene Merkmale ermittelt werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung mit Distanzwerten und Zeit-Merkmalen Geschwindigkeitsmerkmale als ortsbezogene Merkmale ermittelt werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Merkmale für mehrere Tastenbetätigungen zu Funktionsdatenmerkmalen umfassend Durchschnittswerte, Summen oder dergleichen zusammengefasst oder zu Merkmalsfel- dem oder Vektoren gruppiert werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere unterschiedliche Merkmale derselben Tastenbetätigung zu Merkmalsfeldern oder Vektoren gruppiert werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifizierung durch Vergleich von Referenzdaten der zu identifizierenden Person mit Zugangsdaten der zu identifizierenden Person erfolgt, welche die zu identifizierende Person bei Tastatureingaben erzeugt hat.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingaben der zu identifizierenden Person auf unterschiedlichen Tastaturen erfolgen können.
13. Vorrichtung zur Identifizierung einer Person mit einer Tastatur (1,10,100) mit mehreren Tasten (4,14,114) zur Eingabe einer Tippfolge, einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung von Rohtippdaten bei der Betätigung der Tasta- tur, einer Speichereinheit zur Speicherung von Referenzdaten eines oder mehrerer Nutzer, einer Vergleichseinheit zum Vergleich der Referenzdaten mit beim Zugang einer zu identifizierenden Person ermittelten Daten, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Informationen oder den Zugang zu Informationen über die örtliche Verteilung der Tasten auf der Tastatur umfasst.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Auswerteeinheit zur Verarbeitung der Rohtippdaten in Merkmale zur Charakterisierung des Tippverhaltens bei der Eingabe umfasst, wobei Auswerteeinheit und/oder Vergleichseinheit durch eine, vorzugsweise dieselbe Datenverarbeitungseinheit gebildet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen über die örtliche Verteilung der Tasten auf einer Tastatur als gespeicherte Informationen in einer Speichereinheit der Vorrichtung vorliegen oder über Datenkommunikation abrufbar sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung so hergerichtet ist, dass das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durch den Ablaufeines Datenverarbeitungsprogramms realisiert wird.
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