一種基于手勢識別的居家養(yǎng)老中的身份認證系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于手勢識別的居家養(yǎng)老中的身份認證系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括：存儲模塊負責存儲需要視頻數(shù)據(jù)、參與對比的參數(shù)K1、K2以及用戶的身份和個人信息；攝像模塊，用于識別用戶食指在指定區(qū)域畫出的角度圖形；處理模塊負責其它模塊的調(diào)度，用于識別用戶手掌的食指指尖；機械控制模塊，接收來自服務(wù)器模塊的電信號，根據(jù)信號控制門的開關(guān)。實施本發(fā)明實施例，提出了以用戶的手勢移動結(jié)合傳統(tǒng)的密碼鎖來做為新的認證方法，這樣不僅摒棄了傳統(tǒng)的攜帶鑰匙的身份認證方法的諸多不便之處，更提高了家居生活中的安全系數(shù)，讓我們的日常家居生活變得更加舒適便捷。
【專利說明】一種基于手勢識別的居家養(yǎng)老中的身份認證系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及居家養(yǎng)老【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于手勢識別的居家養(yǎng)老中的身份認證系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展及其在社會各個方面的廣泛應(yīng)用，身份認證問題顯得越來越重要。因此，研究相應(yīng)的安全技術(shù)，開發(fā)可靠而實用的身份識別方法，精確辨別有效的和無效的準入操作，確保法定的用戶利益不受侵害也顯得越來越重要。一方面，現(xiàn)有技術(shù)身份認證技術(shù)在現(xiàn)在看來仍然不完善。傳統(tǒng)的居家身份認證方式是以我們?nèi)粘y帶的鑰匙為基礎(chǔ)的——通過鑰匙辨別我們是否合法的主人身份。但是傳統(tǒng)的鑰匙認證方法存在諸多缺點，比如易丟失損壞，攜帶不方便，容易被仿造等不安全和不方便因素。另一方面，隨著計算機的廣泛應(yīng)用和人機交互技術(shù)的高速發(fā)展，手勢識別技術(shù)已經(jīng)日漸成熟完善，以此我們提出新的方案。
[0003]此外，根據(jù)市場調(diào)研的結(jié)果得出，目前老百姓普遍對市場的智能鎖沒有太多偏好。在調(diào)研過程中，我們了解到現(xiàn)有的比較熱門的智能鎖品牌大概有普羅巴克、施肯洛克(臺灣)、必達(深圳)，而流行的智能鎖種類只有密碼與指紋，加上少數(shù)的刷卡及這幾種的組合。這就讓百姓的選擇面局限在一小部分中。另外，根據(jù)商家所說，大多數(shù)人們在購買門鎖時還是會選擇傳統(tǒng)的機械鎖，一方面是因為智能鎖價格過于昂貴，另一方面也受老人傳統(tǒng)意識的影響一他們認為，既然帶鑰匙可以解決這個問題，為什么還要如此麻煩去更換，況且這樣也不安全，說到底還是方便性與安全性的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有的傳統(tǒng)的攜帶鑰匙的身份認證方法的諸多不便之處，本發(fā)明提供一種基于手勢識別的居家養(yǎng)老中的身份認證系統(tǒng)，以提高用戶家居的安全便捷系數(shù)。
[0005]本發(fā)明實施例提供了一種種基于手勢識別的居家養(yǎng)老中的身份認證系統(tǒng)，包括:
[0006]存儲模塊負責存儲需要視頻數(shù)據(jù)、參與對比的參數(shù)K1、K2以及用戶的身份和個人
信息；
[0007]攝像模塊，用于識別用戶食指在指定區(qū)域畫出的角度圖形，在用戶走到具體的識別區(qū)內(nèi)，錄制用戶食指在空中畫出的具體角度圖形并將其發(fā)送到存儲模塊上，所述攝像頭在捕捉過程中，采用二維攝像頭，在用戶面對攝像頭，在空中用食指畫出手勢；
[0008]處理模塊負責其它模塊的調(diào)度，用于識別用戶手掌的食指指尖，并且接收從手勢識別模塊發(fā)送過來的角度圖形數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行處理，將其轉(zhuǎn)換為特定的參數(shù)，再與存儲模塊內(nèi)用戶已經(jīng)預(yù)先儲存在服務(wù)器內(nèi)的數(shù)據(jù)參數(shù)進行匹配，最后結(jié)合用戶手動輸入的密碼是否正確將執(zhí)行命令發(fā)送到機械控制模塊；
[0009]機械控制模塊，接收來自服務(wù)器模塊的電信號，根據(jù)信號控制門的開關(guān)。
[0010]相應(yīng)的，本發(fā)明實施例還提供了一種基于手勢識別的居家養(yǎng)老中的身份認證的方法，包括:
[0011]紅外感應(yīng)器初始為待機檢測狀態(tài)，其他設(shè)備關(guān)閉，當用戶進入視頻監(jiān)控范圍內(nèi)時，發(fā)出信號聲提示用戶發(fā)出信號聲提示用戶已經(jīng)進入視頻監(jiān)控范圍內(nèi)，判斷計數(shù)器變量的值，若為5，則進入等待階段，計數(shù)器變量清零，用戶等待30分鐘后重新發(fā)出信號聲提示用戶進入錄制區(qū)域；否則攝像頭打開，發(fā)出信號聲直接提醒用戶進入錄制區(qū)域，經(jīng)過2秒固定時間間隔后再次發(fā)出信號聲提示用戶進入畫圖階段，最后經(jīng)過5秒固定時間間隔，用戶完成畫圖的動作，錄像完成并同步發(fā)送到存儲模塊；
[0012]處理模塊同步讀取存儲模塊內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)并進行處理分析，識別出用戶手掌的食指指尖路徑并通過幾何計算將其轉(zhuǎn)換為特定的參數(shù)，再與存儲模塊內(nèi)用戶已經(jīng)預(yù)先儲存在服務(wù)器內(nèi)的數(shù)據(jù)參數(shù)進行匹配，若匹配結(jié)果在接受范圍內(nèi)，則再根據(jù)用戶手動輸入的密碼正確性將開關(guān)門命令發(fā)送至機械控制模塊，否則直接讓用戶重新畫角度圖形并且變量計數(shù)器自加一；
[0013]機械控制模塊根據(jù)服務(wù)器發(fā)送過來的指令執(zhí)行是否開門的動作。
[0014]提出了以用戶的手勢移動來做為新的認證方法，通過用戶畫出特定圖形而達到身份驗證的目的的一種方案，目前還沒有出現(xiàn)將手勢運用于身份認證的研究。手勢識別基本處于靜態(tài)手勢研究階段。
[0015]用戶通過一定的訓(xùn)練畫出具有一定不變量特征的角度圖形，將參數(shù)與預(yù)先存儲在所述存儲模塊內(nèi)的參數(shù)數(shù)據(jù)進行匹配，若匹配度在可接受范圍內(nèi)，則用戶身份認證通過。
[0016]預(yù)處理的過程中，視頻圖像的每一幀都經(jīng)過濾波和二值化的操作，使用邊緣檢測的算法，經(jīng)過網(wǎng)格抽樣，確定出全手的輪廓。
[0017]本發(fā)明具有如下有益效果，本發(fā)明是基于家居養(yǎng)老中的身份認證安全問題而設(shè)計的，它提出了以用戶的手勢移動結(jié)合傳統(tǒng)的密碼鎖來做為新的認證方法，這樣不僅摒棄了傳統(tǒng)的攜帶鑰匙的身份認證方法的諸多不便之處，更提高了家居生活中的安全系數(shù)，讓我們的日常家居生活變得更加舒適便捷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0019]圖1是本發(fā)明實施例中的用戶畫角度圖形的示意圖；
[0020]附圖2為本發(fā)明實施例中的視頻圖像處理子流程圖；
[0021]附圖3為本發(fā)明實施例中的指尖檢測過程示意圖；
[0022]附圖4為本發(fā)明實施例中的身份認證系統(tǒng)流程圖。
【具體實施方式】
[0023]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0024]在手勢識別過程中，我們選擇使用角作為我們的辨認圖形(如圖1所示)，參數(shù)的選擇與確認則在下文中詳述。用戶事先在攝像頭前畫10次大小和方向大體一致的角(角度大小及角平分線所在方向由用戶自定)，處理模塊經(jīng)過處理后將10次的參數(shù)計算得到平均值作為參數(shù)匹配的標準。在參數(shù)對比的過程中，選擇用戶畫的角度大小K1 ;另，將坐標系平均分為8等份，角的角平分線所在區(qū)域K2 ;將KpK2作為匹配的參數(shù)。當角度大小K1與預(yù)設(shè)參數(shù)誤差在5°內(nèi)且K2與預(yù)設(shè)區(qū)域編號相同即認為匹配成功。選擇這樣兩個參數(shù)采取暴力破解的方通過手勢識別階段的時間期望值為:
[0025][(144/3)*(7*5+1800)s]/2 = 88080s = 1468min = 24.47h。
[0026]附圖2為視頻圖像處理子流程的流程圖，在預(yù)處理的過程中，視頻圖像的每一幀都經(jīng)過濾波(降噪)和二值化的操作，使用邊緣檢測的算法，經(jīng)過網(wǎng)格抽樣，確定出全手的輪廓。如附圖3所示，指尖檢測的過程中，我們使用Gabor濾波的方式來提取特征矢量。為了減少計算量，指尖定位過程將采用粗定位和細定位兩個過程。粗定位階段，我們通過幀差分的手段找出包含食指的最大閉合輪廓，并以此分割出手部區(qū)域。細定位階段，通過提取手指的環(huán)形特征，與指尖候選點進行匹配。
[0027]路徑重構(gòu)的過程中，每一幀圖像的指尖位置，組成有序點集，保存在存儲模塊中。處理中心初始化一張白色圖片，大小與攝像頭像素一致。然后，將指尖位置繪制在這張圖片上，完成路徑重構(gòu)。
[0028]下面結(jié)合附圖4 (流程圖)說明手勢結(jié)合密碼開門的流程:
[0029]第一步:沒有用戶進入識別區(qū)，紅外感應(yīng)器處于檢測狀態(tài)，其他設(shè)備關(guān)閉；
[0030]第二步:攝像頭通過紅外感應(yīng)檢測到有用戶進入到識別區(qū)，發(fā)出信號聲提示用戶已經(jīng)進入視頻監(jiān)控范圍內(nèi)；
[0031]第二步:判斷計數(shù)器變量的值，若為5，則進入等待階段，計數(shù)器變量清零，用戶等待30分鐘后，返回第二步；否則攝像頭打開，發(fā)出信號聲提醒用戶進入錄制區(qū)域，2秒后再次發(fā)出信號聲提示用戶可開始畫圖；
[0032]第三步:攝像設(shè)備開始錄制，錄制時長約為5秒，并進行存儲；
[0033]第四步:處理模塊同步讀取存儲的視頻數(shù)據(jù)進行預(yù)處理(二值，降噪)；
[0034]第五步:處理模塊對處理后的視頻數(shù)據(jù)進行指尖檢測；
[0035]第六步:根據(jù)錄制視頻每一幀中所檢測到的指尖重構(gòu)路徑；
[0036]第七步:根據(jù)所得到的路徑，經(jīng)過上文提到過的幾何運算，得到帶對比的參數(shù)Λ、 ;
[0037]第八步:處理模塊將{J。J2I依次與存儲模塊中各個參數(shù){&、KJ作對比，若誤差范圍內(nèi)在可以接受的范圍內(nèi)，則進入第八步，否則計算器變量自加I并返回第二步；
[0038]第九步:攝像頭關(guān)閉，進入用戶手動輸入密碼階段；
[0039]第十步:若密碼正確，則進入第九步，否則計算器變量自加I并返回第二步；
[0040]第十一步:處理模塊向機械模塊發(fā)出開門信號，門打開。
[0041]本發(fā)明通過提供一種居家養(yǎng)老中的身份認證系統(tǒng)及方法，通過用戶畫出特定圖形而達到身份驗證的目的，這使得人們出門時不用再攜帶鑰匙，也不用擔心鑰匙丟失，小偷撬鎖等不安全因素，只需用戶站在門前擺出特定的手勢便可以進入家里，改善家居生活質(zhì)量。[0042]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述實施例的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，該程序可以存儲于一計算機可讀存儲介質(zhì)中，存儲介質(zhì)可以包括:只讀存儲器(ROM，Read Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盤或光盤等。
[0043]以上對本發(fā)明實施例所提供的一種基于手勢識別的居家養(yǎng)老中的身份認證系統(tǒng)及方法進行了詳細介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種基于手勢識別的居家養(yǎng)老中的身份認證系統(tǒng)，其特征在于，包括: 存儲模塊負責存儲需要視頻數(shù)據(jù)、參與對比的參數(shù)K1、K2以及用戶的身份和個人信息； 攝像模塊，用于識別用戶食指在指定區(qū)域畫出的角度圖形，在用戶走到具體的識別區(qū)內(nèi)，錄制用戶食指在空中畫出的具體角度圖形并將其發(fā)送到存儲模塊上，所述攝像頭在捕捉過程中，采用二維攝像頭，在用戶面對攝像頭，在空中用食指畫出手勢； 處理模塊負責其它模塊的調(diào)度，用于識別用戶手掌的食指指尖，并且接收從手勢識別模塊發(fā)送過來的角度圖形數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行處理，將其轉(zhuǎn)換為特定的參數(shù)，再與存儲模塊內(nèi)用戶已經(jīng)預(yù)先儲存在服務(wù)器內(nèi)的數(shù)據(jù)參數(shù)進行匹配，最后結(jié)合用戶手動輸入的密碼是否正確將執(zhí)行命令發(fā)送到機械控制模塊； 機械控制模塊，接收來自服務(wù)器模塊的電信號，根據(jù)信號控制門的開關(guān)。
2.一種基于手勢識別的居家養(yǎng)老中的身份認證的方法，其特征在于，包括: 紅外感應(yīng)器初始為待機檢測狀態(tài)，其他設(shè)備關(guān)閉，當用戶進入視頻監(jiān)控范圍內(nèi)時，發(fā)出信號聲提示用戶發(fā)出信號聲提示用戶已經(jīng)進入視頻監(jiān)控范圍內(nèi)，判斷計數(shù)器變量的值，若為5，則進入 等待階段，計數(shù)器變量清零，用戶等待30分鐘后重新發(fā)出信號聲提示用戶進入錄制區(qū)域；否則攝像頭打開，發(fā)出信號聲直接提醒用戶進入錄制區(qū)域，經(jīng)過2秒固定時間間隔后再次發(fā)出信號聲提示用戶進入畫圖階段，最后經(jīng)過5秒固定時間間隔，用戶完成畫圖的動作，錄像完成并同步發(fā)送到存儲模塊； 處理模塊同步讀取存儲模塊內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)并進行處理分析，識別出用戶手掌的食指指尖路徑并通過幾何計算將其轉(zhuǎn)換為特定的參數(shù)，再與存儲模塊內(nèi)用戶已經(jīng)預(yù)先儲存在服務(wù)器內(nèi)的數(shù)據(jù)參數(shù)進行匹配，若匹配結(jié)果在接受范圍內(nèi)，則再根據(jù)用戶手動輸入的密碼正確性將開關(guān)門命令發(fā)送至機械控制模塊，否則直接讓用戶重新畫角度圖形并且變量計數(shù)器自加一； 機械控制模塊根據(jù)服務(wù)器發(fā)送過來的指令執(zhí)行是否開門的動作。
3.如權(quán)利要求2所述的基于手勢識別的居家養(yǎng)老中的身份認證的方法，其特征在于，提出了以用戶的手勢移動來做為新的認證方法，通過用戶畫出特定圖形而達到身份驗證的目的的一種方案，目前還沒有出現(xiàn)將手勢運用于身份認證的研究。手勢識別基本處于靜態(tài)手勢研究階段。
4.如權(quán)利要求2所述的基于手勢識別的居家養(yǎng)老中的身份認證的方法，其特征在于，用戶通過一定的訓(xùn)練畫出具有一定不變量特征的角度圖形，將參數(shù)與預(yù)先存儲在所述存儲模塊內(nèi)的參數(shù)數(shù)據(jù)進行匹配，若匹配度在可接受范圍內(nèi)，則用戶身份認證通過。
5.如權(quán)利要求2所述的基于手勢識別的居家養(yǎng)老中的身份認證的方法，其特征在于，預(yù)處理的過程中，視頻圖像的每一幀都經(jīng)過濾波和二值化的操作，使用邊緣檢測的算法，經(jīng)過網(wǎng)格抽樣，確定出全手的輪廓。
【文檔編號】G07C9/00GK103903318SQ201310628755
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】林格, 周凡, 王澤濤, 杜旻暉, 鄭慶佳, 周燁聰 申請人:廣州中大電訊科技有限公司, 廣州中大數(shù)字家庭工程技術(shù)研究中心有限公司, 中山大學(xué)