TWI476702B - 使用者辨識系統及辨識使用者的方法 - Google Patents

Description

使用者辨識系統及辨識使用者的方法

本發明是有關於一種辨識系統及方法，且特別是一種辨識使用者身份之辨識系統及方法。

現代化商品行銷常使用具自助功能的機器，比如自動販賣機、自助導覽機或虛擬商品展示機。對於特定的使用者，比如會員，常需額外提供更具個人化或客製化的優質服務內容，比如商品詢問或即時訂購，因此，需要高準確性且不易盜用的使用者身份認證機制。

最常使用的使用者身份認證機制的實例是金融界中配合使用者金融卡及密碼的自動饋員機(ATM)，因此使用者可利用金融卡插入自動饋員機並輸入所需密碼的，以提供自動饋員機進行身份認證，同時由自動饋員機提供提款、預借、繳款或詢問餘額的功能。

其他的自助式服務裝置比如居家或辦公場所保全門禁管制、線上遊戲、股票或期貨的網路金融商品交易、個人網路銀行帳戶管理，或甚至是一般的自助洗衣店，都需要身份辨識功能，藉以確保自助式服務裝置係由合格或認可的使用者操作，比如會員。

然而在習用技術中，所需要的信用卡、門禁磁卡或金融卡易受受外在強力磁場的干擾而誤動作或失效，而且一旦遺失，也很容易被盜用，不只造成原使用者的金錢損失，更會影響個人的金融信用評等。尤其是，使用者忘記密碼時，便完全無法使用自助服務功能。因此，需要一種身份辨識自助服務機，可在不需使用額外的磁卡或密碼下，藉所提供的高精確度身份辨識功能，對使用者提供具有個人化與客製化的高品質自助服務，以解決上述習用技術的問題。

本發明提供一種辨識系統，其可準確地辨識使用者的身份。

本發明另提供一種辨識方法，其適用於上述的系統並具有上述的優點。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提出一種辨識系統，其適於接收一使用者所產生的一移動軌跡而辨識出使用者的身份。辨識系統包括一影像感測器、一存取單元以及一比對單元。影像感測器適於連續擷取使用者於其上所產生的移動軌跡之複數張影像資訊。存取單元存有每一使用者的一移動向量資訊。比對單元比對這些影像資訊與移動向量資訊，以辨識出使用者的身份。

在本發明之一實施例中，移動軌跡包括連續移動之複數個移動向量。在本發明之一實施例中，每一移動向量包括一距離資訊與一角度資訊。

在本發明之一實施例中，辨識系統更包括一處理單元。處理單元適於分別接收每一使用者預先於影像感測器上所產生的移動軌跡之複數個影像資訊並對應地產生每一使用者的移動向量資訊。在本發明之一實施例中，每一使用者所對應產生的移動軌跡包括連續移動之複數個移動向量。在本發明之一實施例中，每一使用者所對應產生的每一移動向量包括一距離資訊與一角度資訊。在本發明之一實施例中，處理單元適於將這些距離資訊與這些角度資訊進行統計分類，以形成每一使用者的移動向量資訊。

在本發明之一實施例中，上述的處理單元包括一支援向量機(Support Vector Machine,SVM)分類器、一主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)分類器或一神經網路分類器。

在本發明之一實施例中，移動軌跡係為使用者之手部移動軌跡。

在本發明之一實施例中，辨識系統更包括一透光元件，其中透光元件位於影像感測器之感測範圍內，且使用者適於接觸透光元件並產生移動軌跡。在本發明之一實施例中，辨識系統更包括一發光元件，其中發光元件與影像感測器位於透光元件之相同側並適於提供一光束。當使用者接觸透光元件時，影像感測器適於接收被使用者反射的光束而連續擷取使用者於其上所產生的移動軌跡之這些影像資訊。

本發明之一實施例另提出一種辨識方法，其包括下列步驟。首先，擷取一使用者所產生的一移動軌跡之複數張影像資訊。之後，比對這些影像資訊與至少一預存之移動向量資訊，以辨識使用者的身份。

在本發明之一實施例中，於擷取使用者所產生的移動軌跡之這些影像資訊之前，辨識方法更包括預先接收每一使用者於影像感測器上所產生的移動軌跡之這些影像資訊，並對應地產生每一使用者的移動向量資訊。

在本發明之一實施例中，每一使用者所對應產生的移動軌跡包括連續移動之複數個移動向量。

在本發明之一實施例中，每一使用者所對應產生的每一移動向量包括一距離資訊與一角度資訊。

在本發明之一實施例中，上述的辨識方法更包括對這些距離資訊與這些角度資訊進行分類，以對應地形成每一使用者的移動向量資訊。

在本發明之一實施例中，於擷取使用者所產生的移動軌跡之這些影像資訊之前，上述的辨識方法更包括依據亮度變化來判斷使用者是否接觸一辨識系統。

本發明之一實施例又提出一種辨識系統，其適於接收一使用者所產生的一移動軌跡而辨識出使用者的身份。辨識系統包括一軌跡偵測模組、一存取單元以及一比對單元。軌跡偵測模組適於感測使用者於其上所產生的移動軌跡。存取單元存有每一使用者的一移動向量資訊。比對單元比對移動軌跡與移動向量資訊，以辨識出使用者的身份。

在本發明之一實施例中，移動軌跡包括連續移動之複數個移動向量。

在本發明之一實施例中，每一移動向量包括一距離資訊與一角度資訊。

在本發明之一實施例中，辨識系統更包括一處理單元。處理單元適於分別接收每一使用者預先於軌跡偵測模組上所產生的移動軌跡並對應地產生每一使用者的移動向量資訊。在本發明之一實施例中，處理單元適於將這些距離資訊與這些角度資訊進行統計分類，以形成每一使用者的移動向量資訊。

在本發明之一實施例中，軌跡偵測模組包括一觸控面板。

基於上述，本發明可藉由處理單元將使用者之不同習慣所產生的移動軌跡進行身分之辨識，如此一來將可有效地提高身份辨識之靈敏度，其中處理單元係可將每個移動軌跡所包含這些距離資訊與這些角度資訊進行統計分類。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖1為本發明一實施例之辨識系統的系統示意圖，圖2A～2E為不同使用者A~E預先於圖1之辨識系統上產生的移動軌跡以供本實施例之辨識系統建立各使用者的移動向量資訊，圖3則是分別將圖2A～2E之軌跡進行分類而對應產生每一使用者的移動向量資訊之演算流程示意圖，而圖4A～圖4E則為不同使用者A~E於圖1之辨識系統上產生欲待測的移動軌跡，以使本實施例之辨識系統辨識出各使用者的身份。請同時參考圖1，圖2A～2E與圖4A～4E，辨識系統100包括一影像感測器110、一存取單元120以及一比對單元130。

影像感測器110適於連續擷取一待測使用者101於其上所產生的移動軌跡之複數張影像資訊，其中產生該移動軌跡的方式可以是待測使用者的手指移動或者是待測使用者拿一手持裝置於影像感測器110所感測到的感測範圍內進行移動，本實施例係以待測使用者之手指移動作為舉例說明，如圖1所示，但不限於此。在本實施例中，影像感測器110可以是一電荷耦合元件(charge coupled device,CCD)、一互補金氧半導體影像感測器(complementary metal oxide semiconductor image sensor,CMOS image sensor)、一視訊攝影機(Webcam)或是其他具有影像擷取能力之裝置。

具體而言，本實施例之影像感測器110的尺寸係以小於待測使用者101之手指大小進行舉例說明，如：該影像感測器110的尺寸可以是介於200μm×200μm~1500μm×1500μm之間，但不限於此，該影像感測器110的尺寸亦可大於待測使用者101之手指大小，其中該實施例將於後續的段落中詳述。詳細來說，當影像感測器110的尺寸小於待測使用者101之手指，則影像感測器110所擷取的影像便是手指的局部觸碰的影像，因此使用者若在一時間內移動手指的軌跡，則可透過處理這些影像感測器110在該時間內所擷取的局部手指影像資訊，來形成該使用者手指移動的軌跡。

在進行辨識使用者所產生的軌跡之前，辨識系統100更可包括一處理單元140。處理單元140適於分別接收每一使用者A~E預先於影像感測器110上所產生的移動軌跡(如圖2A～2E所繪示之軌跡)之複數個影像資訊並對應地產生每一使用者A~E的移動向量資訊122a~122e，如圖3所示。具體而言，由於每一使用者的的使用習慣以及指紋間距之不同，因此每一使用者所對應產生的移動軌跡便會不同。

舉例來說，每個使用者若皆是產生連續劃圈的移動軌跡，如圖2A～2E所繪示之移動軌跡，則因每個使用者的指紋間距不同或個人劃圈的習慣之不同，因此其所產生的移動軌跡亦會不同，而移動軌跡係可包含連續移動之複數個移動向量，其中每一移動向量又會包括一距離資訊與一角度資訊，因此，本實施例之辨識系統110便可透過處理單元140適於將這些距離資訊與這些角度資訊進行統計分類，以形成每一使用者的移動向量資訊122a~122e，如圖3所示之演算流程。在本實施例中，上述的處理單元140例如是一支援向量機(Support Vector Machine,SVM)分類器、一主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)分類器、一神經網路分類器或是其他適當的分類器。

之後，便可將上述的每一使用者的移動向量資訊122a~122e存入存取單元120之一使用者資料庫(未繪示)中，如圖1與圖3所示。在本實施例中，存取單元120可以是記憶體、軟碟、硬碟、光碟、隨身碟、磁帶、可由網路存取之資料庫或其他具有相同功能之儲存媒體。另外，使用者資料庫則是儲存使用者之資料，如：姓名、地址、電話、個人病史資料或歷史心跳記錄等等，其中對應於存取單元120是採用不同形式的存取方式，使用者資料庫亦會不同。舉例來說，存取單元120若是一位於遠端的資料伺服器時，則該使用者資料庫便可為一雲端資料庫，亦即辨識系統100可透過有線傳輸或無線傳輸的方式與該存取單元120連接，而接收或儲存使用者資料庫內關於使用者之資料。當然，存取單元120亦可以是整合於辨識系統100內之電子裝置，上述僅是舉例說明，其實施方式亦可根據使用者的需求而略微不同。

請繼續參考圖1，當使用者(如：手指)靠近本實施例之觸控系統100並因移動而被觸控系統100之影像感測器110擷取使用者所產生的移動軌跡時，比對單元130便可比對影像感測器110所擷取的影像資訊與存取單元120中內存的移動向量資訊122a~122e，以辨識出使用者A~E的身份。換言之，本實施例之辨識系統100可透過接收使用者101於影像感測器110的感測範圍內所產生的移動軌跡進而辨識出使用者的身份，其中本實施例之辨識系統100係有或是可提供/產生每一使用者對應的移動向量資訊122a~122e，以供比對單元130進行辨識，而移動向量資訊122a~122e主要是可透過處理單元140(如前述的分類器)進行資料的篩選而形成之。在本實施例中，比對單元130例如是SVM分類器。

下表一係以圖2A～圖2E之不同使用者A~E所產生的移動軌跡作為存入存取單元120中的比對資料，其中圖2A～圖2E之移動軌跡係會前述處理單元130(分類器)的使用，而分別對應產生使用者A~E的移動向量資訊122a~122e。另外，圖4A～圖4E之不同使用者A~E再次產生的移動軌跡作為待測資料，並透過比對單元進行比對，其中比對成功比例如下表一所示，其中待測資料可直接地與分類器所分類/訓練完的資料進行比對。

由表一可發現，本實施例之辨識系統100透過前述的辨識架構以及演算方式進行移動軌跡的辨識來達到辨識出使用者的身份顯然有不錯之表現。

另外，辨識系統100更可包括一透光元件150，其中透光元件150位於影像感測器110之感測範圍內，且使用者101適於接觸透光元件150而產生如前述圖2A～圖2E或圖3A～圖3E之移動軌跡。在本實施例中，由於影像感測器110的尺寸小於使用者的手指之尺寸，因此當使用者的手指靠近影像感測器110便會將整個影像感測器110遮擋住，因此為了可使手指的至少局部影像可成像於影像感測器110上，辨識系統100更包括一發光元件160，其中發光元件160與影像感測器110位於透光元件150之相同側並適於提供一光束L1，如圖1所示。如此一來，當使用者101的手指接觸透光元件150時，影像感測器110便適於接收被使用者101之手指所反射的光束L1而擷取使用者101於其上所產生的移動軌跡。要說明的是，上述雖是以手指造成的移動軌跡作為舉例，於其他實施例中，亦可以是使用者拿筆或是其他的手持物品於其上產生移動軌跡來進行辨識。

基於上述，本發明之一實施例亦提出一種辨識方法，如圖5所示，其中圖5係為本發明一實施例之辨識方法的流程圖。首先，可透過影像感測器上的亮度變化來偵測使用者是否觸碰到辨識系統或裝置，如圖5之步驟S101所示。之後，接收每一使用者於影像感測器上所產生的移動軌跡之影像資訊，並對應地產生前述的每一使用者的移動向量資訊，如圖5之步驟S103與S105所示。具體而言，移動軌跡通常包含了連續移動之複數個移動向量，而每一移動向量包括一距離資訊與一角度資訊，因此本實施例係各透過對這些距離資訊與這些角度資訊進行分類，便可對應地形成前述每一使用者的移動向量資訊，如圖5之步驟S102所示。

在建立每一使用者的移動向量資訊之後，擷取待測/待辨識之使用者所產生的移動軌跡之複數張影像資訊，如圖5之步驟S107所示。之後，比對這些影像資訊與前述的預存之移動向量資訊，以辨識出使用者的身份，如圖5之步驟S109所示。至此便大致完成一種辨識出使用者的流程及方法。

圖6為本發明另一實施例之辨識系統的系統示意圖。請同時參考圖1與圖6，本實施例之辨識系統200與前述的辨識系統100採用相似的辨識概念，二者不同處在於：本實施例之辨識系統200可接受使用者觸控時完整的移動軌跡影像，意即本實施例之影像感測器210的感測範圍可涵蓋使用者所產生的移動軌跡的整體面積，此時，本實施例之辨識系統200便可不使用前述的發光元件160，因影像感測器200可透過外部光線來提供背景光並據此取得待測使用者所產生的移動軌跡。

同樣地，由於辨識系統200已存有各使用者的移動向量資訊，因此，辨識系統200亦可透過前述的比對單元130來進行待測使用者的身份辨識與比對。換言之，由於本實施例之辨識系統200與前述的辨識系統100採用相似的辨識概念與架構，因此，本實施例之辨識系統200同樣可具有前述之辨識系統100所提及之功效與優點，在此便不再贅述。

圖7為本發明又一實施例之辨識系統的系統示意圖。請參考圖1與圖7，本實施例之辨識系統300與前述的辨識系統100採用類似的辨識概念與結構，二者不同之處在於，本實施例係使用軌跡偵測模組310直接對使用者進行移動軌跡之記錄，其中該軌跡偵測模組310可以是觸控面板或觸控板。

在辨識系統300中，由於軌跡偵測模組310可偵測使用者所產生的移動軌跡，因此便可透過前述的處理單元140來對每一使用者所產生的移動軌跡進行分析與分類，進而可建立每一使用者的移動向量資訊於前述的存取單元120中。之後，同樣再利用該軌跡偵測模組310對一待測/待辨識之使用者所產生的移動軌跡進行偵測，同時並透過前述的比對單元130對此次之待測移動軌跡與存於存取單元120中移動向量資訊進行比對，如此便可辨識出使用者的身份。具體而言，本實施例之辨識系統所採用的辨識演算流程，如同前述之辨識系統100或辨識方法所提及之辨識原理，在此便不再贅述。

值得一提的是，本實施例之辨識系統300可依使用者之不同習慣所產生的移動軌跡，來進行辨識，相較於一般觸控螢幕之解鎖方式，本實施例之觸控系統300並無須採用特定的軌跡便可進行身份辨識。

綜上所述，本發明之辨識系統係可透過處理單元將使用者之不同習慣所產生的移動軌跡進行身分之辨識，如此一來將可有效地提高身份辨識之靈敏度，其中處理單元係可將每個移動軌跡所包含這些距離資訊與這些角度資訊進行統計分類。另外，本發明亦提供一種適用於上述系統之辨識方法，其同樣地可具有上述的優點。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

100、200、300．．．辨識系統

101．．．待測使用者

110．．．影像感測器

120．．．存取單元

122a~122e．．．移動向量資訊

130．．．比對單元

140．．．處理單元

150．．．透光元件

160．．．發光元件

210．．．影像感測器

310．．．軌跡偵測模組

L1．．．光束

S101、S102、S103、S105、S107、S109．．．步驟

圖1為本發明一實施例之辨識系統的系統示意圖。

圖2A～2E為不同使用者A~E預先於圖1之辨識系統上產生的移動軌跡。

圖3則是分別將圖2A～2E之軌跡進行分類而對應產生每一使用者的移動向量資訊之演算流程示意圖。

圖4A～圖4E則為不同使用者A~E於圖1之辨識系統上產生欲待測的移動軌跡。

圖5係為本發明一實施例之辨識方法的流程圖。

圖6為本發明另一實施例之辨識系統的系統示意圖。

圖7為本發明又一實施例之辨識系統的系統示意圖。

100．．．辨識系統

101．．．待測使用者

110．．．影像感測器

120．．．存取單元

130．．．比對單元

140．．．處理單元

150．．．透光元件

160．．．發光元件

L1．．．光束

Claims (26)

1. 一種辨識系統，適於接收一使用者所產生的一移動軌跡而辨識出該使用者的身份，該辨識系統包括：一影像感測器，適於連續擷取該使用者於其上所產生的該移動軌跡之複數張影像資訊；以及一存取單元，存有每一使用者的一移動向量資訊，其中每一移動向量資訊包括一具有一重複形狀的移動軌跡；一比對單元，比對該些影像資訊與該移動向量資訊，以根據每一使用者產生該重複形狀的該移動軌跡的一習慣模式來辨識該使用者的身份。
2. 如申請專利範圍第1項所述之辨識系統，其中該移動軌跡包括連續移動之複數個移動向量。
3. 如申請專利範圍第2項所述之辨識系統，其中該每一移動向量包括一距離資訊與一角度資訊。
4. 如申請專利範圍第1項所述之辨識系統，更包括：一處理單元，適於分別接收每一使用者預先於該影像感測器上所產生的該移動軌跡之複數個影像資訊並對應地產生每一使用者的該移動向量資訊。
5. 如申請專利範圍第4項所述之辨識系統，其中每一使用者所對應產生的該移動軌跡包括連續移動之複數個移動向量。
6. 如申請專利範圍第5項所述之辨識系統，其中每一使用者所對應產生的每一移動向量包括一距離資訊與一角度資訊。
7. 如申請專利範圍第6項所述之辨識系統，其中該處理單元適 於將該些距離資訊與該些角度資訊進行統計分類，以形成每一使用者的該移動向量資訊。
8. 如申請專利範圍第4項所述之辨識系統，其中該處理單元包括一支援向量機(Support Vector Machine,SVM)分類器、一主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)分類器或一神經網路分類器。
9. 如申請專利範圍第1項所述之辨識系統，其中該移動軌跡係為該使用者之手部移動軌跡。
10. 如申請專利範圍第1項所述之辨識系統，更包括：一透光元件，位於該影像感測器之感測範圍內，且該使用者適於接觸該透光元件並產生該移動軌跡。
11. 如申請專利範圍第10項所述之辨識系統，更包括：一發光元件，與該影像感測器位於該透光元件之相同側並適於提供一光束，其中當該使用者接觸該透光元件時，該影像感測器適於接收被該使用者反射的該光束，以連續擷取該使用者於其上所產生的該移動軌跡之該些影像資訊。
12. 一種辨識方法，包括：預先接收一使用者於一影像感測器上所產生的一移動軌跡之複數張影像資訊，並對應地產生每一使用者的一移動向量資訊，其中每一移動向量資訊包括具有一重複形狀的該移動軌跡；擷取每一使用者所產生的該移動軌跡之該些影像資訊；以及 根據每一使用者產生該重複形狀的該移動軌跡的一習慣模式來比對該些影像資訊與至少一預存之移動向量資訊，以辨識該使用者的身份。
13. 如申請專利範圍第12項所述之辨識方法，其中每一使用者所對應產生的該移動軌跡包括連續移動之複數個移動向量。
14. 如申請專利範圍第13項所述之辨識方法，其中每一使用者所對應產生的每一移動向量包括一距離資訊與一角度資訊。
15. 如申請專利範圍第14項所述之辨識方法，更包括：對該些距離資訊與該些角度資訊進行分類，以對應地形成每一使用者的該移動向量資訊。
16. 如申請專利範圍第12項所述之辨識方法，其中於擷取該使用者所產生的該移動軌跡之該些影像資訊之前，該辨識方法更包括：依據亮度變化來判斷該使用者是否接觸一辨識系統。
17. 一種辨識系統，適於接收一使用者所產生的一移動軌跡而辨識出該使用者的身份，該辨識系統包括：一軌跡偵測模組，適於感測該使用者於其上所產生的該移動軌跡；以及一存取單元，存有每一使用者的一移動向量資訊，其中每一移動向量資訊包括一具有一重複形狀的移動軌跡；以及一比對單元，比對該移動軌跡與該移動向量資訊，以根據每一使用者產生該重複形狀的該移動軌跡的一習慣模式來辨識該使用者的身份。
18. 如申請專利範圍第17項所述之辨識系統，其中該移動軌跡包括連續移動之複數個移動向量。
19. 如申請專利範圍第18項所述之辨識系統，其中該每一移動向量包括一距離資訊與一角度資訊。
20. 如申請專利範圍第17項所述之辨識系統，更包括：一處理單元，適於分別接收每一使用者預先於該軌跡偵測模組上所產生的該移動軌跡並對應地產生每一使用者的該移動向量資訊。
21. 如申請專利範圍第20項所述之辨識系統，其中每一使用者所對應產生的該移動軌跡包括連續移動之複數個移動向量。
22. 如申請專利範圍第21項所述之辨識系統，其中每一使用者所對應產生的每一移動向量包括一距離資訊與一角度資訊。
23. 如申請專利範圍第22項所述之辨識系統，其中該處理單元適於將該些距離資訊與該些角度資訊進行統計分類，以形成每一使用者的該移動向量資訊。
24. 如申請專利範圍第20項所述之辨識系統，其中該處理單元包括一支援向量機(Support Vector Machine,SVM)分類器、一主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)分類器或一神經網路分類器。
25. 如申請專利範圍第17項所述之辨識系統，其中該移動軌跡係為該使用者之手部移動軌跡。
26. 如申請專利範圍第17項所述之辨識系統，其中該軌跡偵測模組包括一觸控面板。