應用於移動通信設備的智能型虹膜身份識別系統的製作方法
2023-10-06 02:42:14 1
應用於移動通信設備的智能型虹膜身份識別系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種具人工智慧的虹膜安全認證方法，它的系統組成包括：顯示部分、攝影部分、操作部分和控制部分；特的主要特點和工作過程概述為：a、從所述攝影部份攝取的影像中提取包括用戶虹膜的影像，將此影像和預先登記的虹膜模板相比較，實現虹膜認證功能。當虹膜影像與虹膜模板相互一致的情況下，判斷當前用戶與預先存儲虹膜模板的登記用戶為同一人，判定虹膜認證成功，否則判定為認證失敗；b、在虹膜認證成功移動通信設備正常工作期間，移動裝置自動向用戶詢問是否利用虹膜滑鼠功能，或者，用戶通過按鍵手動操作的方式，直接請求實施虹膜滑鼠功能。本發明不僅可以在移動通信設備開啟時進行虹膜認證，在其進行特定功能的應用時，也能夠以虹膜認證的方式給使用者提供多重安全保障。
【專利說明】應用於移動通信設備的智能型虹膜身份識別系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種如智慧型手機的移動裝置，尤其涉及一種同時具備虹膜認證功能和虹膜滑鼠功能的身份識別系統。
【背景技術】
[0002]最近作為個人識別方法，廣泛使用生物特徵識別(b1metrics)。尤其，虹膜對於個人而言具有唯一性和恆定性，在對於個人認證的穩定性方面最為優秀是眾所周知的。並且，錯誤識別率非常低，因此適用於要求高度保安的領域中。
[0003]另一方面，隨著重視個人保安，最近的如智慧型手機等移動裝置呈搭載虹膜認證功能的趨勢。
[0004]但是，這種虹膜認證功能實現為僅在最初運行移動裝置時或最初執行特定的應用時得以實施，並不能提供附加的利用用途。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是:克服現有技術的缺陷，提供一種安全性好、
容易操作、便於實施的應用於移動通信設備的智能型虹膜身份識別系統，使虹膜身份自動識別技術在移動通信裝置得到實際應用。
[0006]本發明的技術方案是:
一種應用於移動通信設備的智能型虹膜身份識別系統，所述智能型虹膜身份識別系統由四個子系統組成，各子系統分別為:
顯示子系統，對擬顯示的的視頻對象進行視覺顯示；
攝影子系統，用於拍攝使用者擬拍攝的圖像；
操作子系統，接收使用者的操作指令經處理後發送至控制系統，並和控制系統配合完成使用者擬進行的操作；
控制子系統，根據使用者以不同方式輸入的信息，給於不同的響應。通過發出控制指令，控制被控系統完成相應的功能；從照相機拍攝的用戶眼睛圖像中提取虹膜信息，經中央控制器進行特定算法規則下的的運算，後和預先登記的虹膜模板數據相比較，實施虹膜認證，當虹膜影像與預存虹膜模板的相關性達到要求時，判斷當前用戶和預存虹膜模板的登記用戶為同一人，認證成功；否則，認證失敗；
認證成功系統開啟後，控制系統自動向用戶詢問是否利用虹膜滑鼠功能，或者用戶能夠通過手動操作方式直接啟動虹膜滑鼠功能；啟動虹膜滑鼠功能後，在控制系統控制下，專用攝像機將對用戶的眼睛進行連續拍攝，根據所拍攝的視頻流圖像，計算瞳孔或虹膜的移動方向矢量，即可實現顯示器上當前圖像相對任意坐標點位的移動。
[0007]所述虹膜滑鼠功能為非接觸式操作，從專用攝像機持續攝影而獲取的用戶面部視頻流中，提取包括虹膜、瞳孔以及眼瞼的眼睛影像，以眼瞼的內沿曲線為基準，判定瞳孔或虹膜與眼瞼之間的相對位移，通過位移矢量概率的計算，判斷用戶的操作意圖，將判斷出的操作意圖反映為所顯示的顯示對象的動作。
[0008]所述顯示器設置有以箭頭方式表示的圖像移動導向圖標，當進行虹膜認證程序時，使用者觀看此圖標，攝像機即可獲取合適的虹膜拍攝位置；
同時該圖標也是實現虹膜滑鼠的導向標識，實現虹膜滑鼠功能時，用戶凝視圖標不同方向的箭頭，即可將顯示對象移動到任意位置的顯示區域，即看即所得具有較高的人工智慧效果。
[0009]所述操作導向標識包括指向上下、左右、或者上下左右各方向的圖標，所述圖標中，所述用戶凝視的位置的圖標以與未凝視的圖標不同的方式顯示。
[0010]在虹膜滑鼠功能中，控制系統通過檢測用戶眨眼睛的次數和時間差，即可判別用戶操作擬進行的操作意圖，或者根據規定時間期間內的眨眼睛次數，轉換所述顯示對象的移動方向，或者判定為對於所述顯示對象的選擇。
[0011]在進行虹膜認證功能成功之後，系統默認自動開啟虹膜滑鼠功能，基於攝影機所攝影的虹膜影像，測定同一用戶持續凝視顯示器的時間，若測定的時間超過規定基準時間，則在顯示器上顯示預定的提示。
[0012]按照系統默認狀態，開啟虹膜滑鼠功能後，控制系統基於登錄的虹膜圖像，已確認當前使用移動裝置的用戶為合格用戶，控制系統根據對行動裝置預先設定的基準工作時間，可以進行開關機的自動控制。即超時時的強行關閉和延時後的自動開啟，這個時間根據用戶習慣是可以在應用程式中進行任意設置的。
[0013]所述顯示子系統由LCD顯示面板和顯示附件等組成，該部分配置在移動裝置的前表面；所述攝影子系統由配置在移動裝置前表面的照相機和照相機附件組成；所述操作子系統是控制圖像移動或選擇的一個或多個接點式按鍵、滑動器、撥號盤、觸摸按鍵。
[0014]所述操作子系統是與顯示子系統相結合的觸摸面板，顯示器和操作部分能夠通過一個觸控螢幕幕來實現操作意圖。
[0015]本發明的有益效果:
1、本發明既能通過虹膜認證的方式開啟設備，也能通過對應用軟體的相應設置，對用戶認為需要進行身份認證的各種功能以虹膜認證的方式進行認證。從而極大地提高了被應用設備和其應用功能的安全性。
[0016]2、本發明能夠利用虹膜或瞳孔的運動控制圖像在顯示屏上的任意移動，實現了心有所思物有所動的高度智能化。整個移動過程不需要觸摸或按鍵的操作，故沒有設備和身體的接觸，在解放人手實現便捷操作的同時，也提高了衛生安全的能力。
[0017]3、本發明可以人為設置和自動監測設備運行時間，並進行健康提示，有益於保護使用者的身心健康。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的系統原理框圖。
[0019]圖2為本發明虹膜認證功能示意圖。
[0020]圖3為本發明虹膜滑鼠功能示意圖。
[0021]圖4為本發明工作流程圖。
[0022]圖5為本發明設備持續工作時間監測和控制流程圖。
[0023]系統組成和工作過程描述以下說明均參照附圖1-5。
[0024]在說明本發明時，專指本發明的構成要件的術語是考慮各構成要件的功能而命名的，因此不能理解為限制本發明的技術構成要件。
[0025]一、依圖1所示，本發明包括顯示子系統、攝影子系統、操作子系統以及控制子系統。各部分說明如下:
1、顯示子系統由IXD顯示面板、顯示附件等組成。該部分在控制部分的的控制下接收並顯示視頻信號，能夠視覺顯示任意的顯示對象。該部分配置在移動裝置的前表面。
[0026][2、攝影子系統由配置在移動裝置前表面的照相機、照相機附件等組成。在控制部分的的控制下，該相機能夠對凝視顯示器的用戶的身體、眼睛進行拍照。
[0027]3、操作子系統可以是控制圖像移動或選擇的一個或多個接點式按鍵、滑動器、撥號盤、觸摸按鍵等。本發明中的操作部分是與顯示器結合的觸摸面板，顯示器和操作部分能夠通過一個觸控螢幕幕來實現操作意圖。
[0028]4、控制子系統控制並通過攝影部分的照相機對登錄者的眼睛進行攝影並提取虹膜影像，比較所提取的虹膜影像和預先存儲的虹膜模板的相關性。當登錄虹膜影像與虹膜模板符合相關性要求時，推斷當前登錄者和預先在對應設備中存儲虹膜模板的用戶為同一人，判定認證成功，可以實施用戶所請求的後續特定應用。
[0029]特定應用可以是針對移動裝置自身的操作，也可以是通過作業系統驅動的涉及社會活動的多種應用(例如網絡登錄、郵件加密、行動支付等)。
[0030]二、依圖2所示，虹膜圖像的獲取過程如下:
在進行虹膜拍攝的過程中，在控制部分的控制下，顯示器的一側顯示認證導向圖標。認證導向圖標可以設置為長方形虛線框、圓形或橢圓形虛線框，也可設置為眼睛輪廓形狀虛線框。用戶注視認證導向圖標，並且使自己的眼睛位於認證導向圖標內，能夠調整照相機與眼睛之間的位置關係，以使眼睛與認證導向圖標大小相近。
[0031]提供認證導向圖標的目的在於為了直觀地引導用戶的眼睛能夠位於照相機的最適焦點距離。這是為了能夠充分清楚地對虹膜進行攝影。在使用者調整行動裝置位置的過程中，控制系統可以快速的通過對多組虹膜視頻信息的篩選，從中選取一組滿足質量要求的數據作為比對數據從而完成認證工作。
[0032]三、依圖3，虹膜滑鼠的開啟和工作過程如下:
控制系統能夠在虹膜認證成功而移動裝置正常工作的期間，自動向用戶詢問是否利用虹膜滑鼠功能。用戶也可以通過按鍵操作的方式，請求開啟虹膜滑鼠功能。
[0033]虹膜滑鼠功能開啟後，在控制系統的控制下攝影機對使用者的面部進行連續拍攝，從專用攝像機持續攝影而獲取的用戶面部視頻流中，提取包括虹膜、瞳孔以及眼瞼的眼睛影像，以眼瞼的內沿曲線為基準，判定瞳孔或虹膜與眼瞼之間的相對位移，通過位移矢量概率的計算，判斷用戶的操作意圖，將判斷出的操作意圖反映為所顯示的圖像的移動。
[0034]此時，控制系統將操作導向圖標顯示在顯示器的一側，分析通過照相機實時攝影的影像，判斷用戶眼眸或虹膜的移動，確認用戶注視操作導向標識的哪一部分，來進行虹膜滑鼠功能的處理。
[0035]操作導向圖標是指向上、下、左、右四個不同方向的箭頭圖形，以便用戶能夠方便的選擇擬移動的方向。當用戶凝視顯示在顯示器一側的操作導向圖標的特定方向時，則當前被選擇的顯示對象即向該方向(用戶凝視的圖標上設定的方向)移動。
[0036]控制系統通過使用者眼瞼閉合、睜開速度的快慢判斷用戶是生理性地眨眼睛，還是操作意圖性地眨眼睛。判斷為操作意圖性地眨眼睛後，又能夠根據眨眼睛的種類(例如次數)實施約定的處理程序。
[0037]例如，通過識別在規定時間內比生理性眨眼睛相對快或相對慢的頻次，並且結合識別眨眼睛的次數，判斷對應設定的操作動作。此時能夠進行對特定的顯示對象的選擇或者解除對特定的顯示對象的選擇，上下左右的移動方向選擇、移動距離或移動速度的選擇等多種功能的處理。
[0038]本發明特徵
如上所述，提供虹膜認證功能和虹膜滑鼠功能的本發明表現出如下特徵。(I)在使用移動裝置之前或者實施特定應用之前，能夠確認所註冊的符合設置的用戶(虹膜認證功能)，以便能夠利用移動裝置或所述特定應用，因此移動裝置的安全性得到提高。(2)利用虹膜的移動，能夠控制當前顯示的顯示對象的移動，因此無需利用手也能夠進行操作(虹膜滑鼠功能)，因此能夠提供操作便利性。(3)無需為了對移動裝置進行操作，用手直接接觸移動裝置的操作按鍵或顯示屏幕，因此起到一定的健康衛生作用。(4)在某一時刻手不便挪動或者有手部傷殘的使用者，也能夠利用虹膜滑鼠這一特殊功能，對移動通信設備裝置進行一定功能範圍內的操作，極大地提高了操作的便捷性。(5)通過時間設定及虹膜鎖定方式的設置，限制移動通信設備的使用時間和觀看權限，有利於防止長時間使用或不良節目的傳播，有利於使用者尤其是未成年人的自我克制和身心健康。
[0039]圖2是本發明的虹膜認證功能示意圖。參照附圖，作為攝影部分的照相機位於移動通信設備的上部偏右一側，顯示屏則佔據移動通信設備前表面的大部分區域。
[0040]開啟虹膜認證功能時,顯示屏上自動出現認證導向圖標。認證導向圖標能夠依使用者的愛好設置成長方形、圓形、橢圓形以及眼睛的形狀(虛線框)。進行認證的過程中，使用者將通信設備的位置進行上下左右以及遠近的相對臉部的調整，使自己的眼睛和導向圖標相重疊，這一過程中照相機對用戶的面部進行實時拍照，從所攝影的面部影像中提取眼睛影像。
[0041]眼睛影像中的眼睛顯示在認證導向圖標區域內的途中和充分滿滿地顯示在上述區域內時，即為最佳聚焦位置。此時系統會以認證導向圖標顏色的變化或者生成彈出提示、設備振動等方式對用戶進行提示。
[0042]圖3是本發明的虹膜滑鼠功能示意圖。圖示的操作導向圖標的形狀僅為示意,也可以根據使用者的愛好，設置為其他形狀的指向上、下、左、右四個不同方向的圖標。
[0043]若用戶凝視操作導向圖標中某一個方向的圖標，則控制系統可自動從由照相機所拍攝的用戶的眼睛影像中識別出虹膜(或者瞳孔)，並判斷出虹膜(或瞳孔)凝視的是哪一個方向的圖標。此時被凝視的圖標會以顏色變化或者閃爍等方式進行提示。同時控制系統可發布指令，將顯示屏中在顯示的圖像移動到使用者認為合適的位置，實現了「所看即所得」的設計目的。
[0044]顯示屏的一側能夠顯示使用者與凝視操作相關的信息。例如，當判斷使用者凝視向右側方向延伸的圖標時，則顯示「右(R) 2」等信息。
[0045]此時，數字「2」可以表示為與向該方向的移動一同被選擇的附加事項。這可以根據使用者開啟和閉合眼瞼的次數來予以約定。數字也可以約定為向該方向的移動速度或移動距離，並且，也可以根據維持凝視的時間來進行約定，或者還可以根據所凝視的位置距操作導向圖標中心距離的遠近來約定。具體採用哪一種約定方式，應視使用者的愛好進行設置。
[0046]虹膜滑鼠功能能夠通過眼瞼的快速一閉一開來進行多種附加功能的處理。例如，若用戶凝視操作導向圖標的特定方向圖標時，眼瞼快速地多次一閉一開，則可以約定為對於特定顯示對象的選擇/解除選擇、移動速度、轉換移動方向、指定移動距離等附加功能。
[0047]作為另一控制方法，在特定顯示對象被選擇的狀態下，能夠實現眨一次眼睛選擇向左移動，眨兩次眼睛選擇向右側移動等。
[0048]圖4為本發明工作流程圖。首先，若用戶開啟(On)移動通信設備，或者通過作業系統請求實施特定的某類應用(S110)，則顯示屏上出現認證導向圖標，並實施虹膜認證(S120)。
[0049]若虹膜認證成功(S130)，則正常開啟後續的各種應用，反之則判定為認證失敗。認證失敗後，後續的各種應用將被拒絕。
[0050]認證成功後，系統將向使用者詢問是否開啟虹膜滑鼠功能(S150)。若用戶選擇開啟虹膜滑鼠功能(S160)，或者跨過此步用戶直接以手控方式發送開啟虹膜滑鼠功能的請求，則顯示屏上會顯示操作導向圖標，根據用戶的虹膜或者瞳孔的移動，進行對於顯示對象的操作(S170)。
[0051]另一方面，若拒絕實施虹膜滑鼠功能，則可通過通用的操作方式即觸摸等對顯示對象進行操作(S190)。
[0052]由於本發明能夠實時或者持續地監控用戶的虹膜或瞳孔，因此能夠提供利用該功能的多種附加功能。
[0053]圖5是本發明的設備持續工作時間監測和控制流程圖。本發明的移動通信設備能夠持續地監控用戶的眼睛，因此在用戶凝視並操作移動通信設備超過預定時間的情況下，能夠提供多種關懷健康的提不。
[0054]系統不僅在進行虹膜滑鼠功能期間，而且在進行任意應用功能的時間內都能夠持續或者周期性地攝影並監控使用者的的虹膜或瞳孔(S210、S220)。並且，能夠測定同一用戶凝視並使用移動通信設備的使用時間(S230)，從而判斷測得的使用時間是否超過預定時間(S240)。如果判斷為使用者使用移動通信設備的時間超過預設時間，則顯示屏上將顯示諸如「持續或連續的長時間使用有害您的身體健康」等溫馨提示用語(S250)。
[0055]根據設置，在提示信息出現的規定時間(如5S或10S)後，系統將強制關閉(OFF)顯示屏。經過預定的時間後，系統又將重新開啟顯示屏。預定時間可以設定為10分鐘、30分鐘等。
[0056]顯示屏被強制關閉後，在規定的時間內，系統可以設定為禁止使用者以任何方式再次開啟設備。此種設計是保證使用者在強制關閉期間完全不能使用移動通信設備，以使使用者的眼睛得到休息。
[0057]顯示屏被強制關閉後按照程序約定設備會自動重新開啟，重新開啟後自動恢復到關閉前的運行狀態。並再次自動開始監控使用者虹膜的功能。根據需要，使用者可以自由設定再次開啟後的工作時間。例如，允許使用的設定時間比以前的設定時間按一定比例(如1/2、1/3等)相應縮減。
【權利要求】
1.一種應用於移動通信設備的智能型虹膜身份識別系統，其特徵在於:所述智能型虹膜身份識別系統由四個子系統組成，各子系統分別為: 顯示子系統，對擬顯示的的視頻對象進行視覺顯示； 攝影子系統，用於拍攝使用者擬拍攝的圖像； 操作子系統，接收使用者的操作指令經處理後發送至控制系統，並和控制系統配合完成使用者擬進行的操作； 控制子系統，根據使用者以不同方式輸入的信息，給於不同的響應，通過發出控制指令，控制被控系統完成相應的功能；從照相機拍攝的用戶眼睛圖像中提取虹膜信息，經中央控制器進行特定算法規則下的的運算，後和預先登記的虹膜模板數據相比較，實施虹膜認證，當虹膜影像與預存虹膜模板的相關性達到要求時，判斷當前用戶和預存虹膜模板的登記用戶為同一人，認證成功；否則，認證失敗； 認證成功系統開啟後，控制系統自動向用戶詢問是否利用虹膜滑鼠功能，或者用戶能夠通過手動操作方式直接啟動虹膜滑鼠功能；啟動虹膜滑鼠功能後，在控制系統控制下，專用攝像機將對用戶的眼睛進行連續拍攝，根據所拍攝的視頻流圖像，計算瞳孔或虹膜的移動方向矢量，即可實現顯示器上當前圖像相對任意坐標點位的移動。
2.根據權利要求1所述的應用於移動通信設備的智能型虹膜身份識別系統，其特徵在於:所述虹膜滑鼠功能為非接觸式操作，從專用攝像機持續攝影而獲取的用戶面部視頻流中，提取包括虹膜、瞳孔以及眼瞼的眼睛影像，以眼瞼的內沿曲線為基準，判定瞳孔或虹膜與眼瞼之間的相對位移，通過位移矢量概率的計算，判斷用戶的操作意圖，將判斷出的操作意圖反映為所顯示的顯示對象的動作。
3.根據權利要求1所述的應用於移動通信設備的智能型虹膜身份識別系統，其特徵在於:所述顯示器設置有以箭頭方式表示的圖像移動導向圖標，當進行虹膜認證程序時，使用者觀看此圖標，攝像機即可獲取合適的虹膜拍攝位置； 同時該圖標也是實現虹膜滑鼠的導向標識，實現虹膜滑鼠功能時，用戶凝視圖標不同方向的箭頭，即可將顯示對象移動到任意位置的顯示區域，即看即所得具有較高的人工智慧效果。
4.根據權利要求3所述的應用於移動通信設備的智能型虹膜身份識別系統，其特徵在於:所述操作導向標識包括指向上下、左右、或者上下左右各方向的圖標，所述圖標中，所述用戶凝視的位置的圖標以與未凝視的圖標不同的方式顯示。
5.根據權利要求1所述的應用於移動通信設備的智能型虹膜身份識別系統，其特徵在於:在虹膜滑鼠功能中，控制系統通過檢測用戶眨眼睛的次數和時間差，即可判別用戶操作擬進行的操作意圖，或者根據規定時間期間內的眨眼睛次數，轉換所述顯示對象的移動方向，或者判定為對於所述顯示對象的選擇。
6.根據權利要求1所述的應用於移動通信設備的智能型虹膜身份識別系統，其特徵在於:在進行虹膜認證功能成功之後，系統默認自動開啟虹膜滑鼠功能，基於攝影機所攝影的虹膜影像，測定同一用戶持續凝視顯示器的時間，若測定的時間超過規定基準時間，則在顯示器上顯示預定的提示。
7.根據權利要求6所述的應用於移動通信設備的智能型虹膜身份識別系統，其特徵在於:按照系統默認狀態，開啟虹膜滑鼠功能後，控制系統基於登錄的虹膜圖像，已確認當前使用移動裝置的用戶為合格用戶，控制系統根據對行動裝置預先設定的基準工作時間，可以進行開關機的自動控制，即超時時的強行關閉和延時後的自動開啟，這個時間根據用戶習慣是可以在應用程式中進行任意設置的。
8.根據權利要求1所述的應用於移動通信設備的智能型虹膜身份識別系統，其特徵在於:所述顯示子系統由LCD顯示面板和顯示附件等組成，該部分配置在移動裝置的前表面；所述攝影子系統由配置在移動裝置前表面的照相機和照相機附件組成；所述操作子系統是控制圖像移動或選擇的一個或多個接點式按鍵、滑動器、撥號盤、觸摸按鍵。
9.根據權利要求8所述的應用於移動通信設備的智能型虹膜身份識別系統，其特徵在於:所述操作子系統是與顯示子系統相結合的觸摸面板，顯示器和操作部分能夠通過一個觸控螢幕幕來實現操作意圖。
【文檔編號】G06F21/32GK104462923SQ201410846265
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月31日 優先權日:2014年12月31日
【發明者】張衛東, 許振寬, 荊春波, 李葉嶺, 李國新, 魏新奇 申請人:河南華辰智控技術有限公司