[发明专利]基于运动传感行为特征的智能手表解锁和认证方法

说明书

本发明公开了一种基于运动传感行为特征的智能手表解锁和认证方法，分析用户根据提示进行运动行为在智能手表上时产生传感器数据，将运动行为划分为多种运动行为模式，提取每种运动行为模式下的行为特征，并基于行为特征建立每种行为模式下的用户身份模型，采用窗口平均的方法对智能手表用户的身份进行认证。本发明方法运动行为无需记忆和携带，行为数据的采集方便自然，且能够实现非侵犯性的解锁和认证；此外，采用对不同类型运动行为分别进行建模及窗口认证的方法可保证认证模型的稳定性，能更好地体现用户的运动行为特性，并显著地提高解锁和认证的鲁棒性和容错性。

技术领域

本发明属于智能手表安全防护技术领域，特别涉及一种智能手表使用者的安全解锁和认证方法。

背景技术

随着社会信息化和智能化大潮的推进，智能手表(如Apple Watch及华为Watch)已经渗透到人们生活的各个方面，越来越多的个人信息(如短信、电子邮件、图片等)和敏感信息(如银行账号、办公资料等)被存储于智能手表之中。此外，智能手表上商务应用的日益流行及隐私信息泄露事件的频频发生，使得智能手表的安全防护问题逐渐进入大众的视野。

现有的智能手表的解锁和认证方式主要为密码、九宫格图形锁、指纹三种。然而，前两种方式容易受到观察攻击和猜测攻击，从而被攻击者盗取解锁方式；指纹认证方式需要特殊的硬件支持；且这几种方式要求用户在大小受限手表屏幕上进行操作，失误率较高，使用户体验受到损害。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用运动传感行为特征认证智能手表用户身份的方法，以解决上述技术问题。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案实现的：

一种基于运动传感行为特征的智能手表解锁和认证方法，包括以下步骤：

第一步，用户身份模型构建：

1.1)在用户得到智能手表后，用户根据智能手表设定的流程进行相应手部运动，智能手表采集并记录用户的手部运动数据，形成用户运动行为的训练数据集；

1.2)针对每次手部运动，根据事先设定的标记，归类为多种运动行为模式；

1.3)针对每种运动行为模式下的惯性传感器数据，提取特征向量，根据最小距离原则选取参考特征向量，对每个运动行为的特征向量进行距离度量，得到每个运动行为的距离特征向量，形成每个运动行为模式下的运动行为训练特征集合；

1.4)将步骤1.1)的用户的训练特征集合标记为正类，采用单类分类器对每种运动行为模式构建合法用户的身份模型，步骤1.1)的用户设定每种运动行为模式对应的合法用户的身份判定阈值；

第二步，操作者解锁进行身份认证：

2.1用户登入智能手表后，智能手表按设定的顺序提示用户进行相应动作，智能手表捕获用户的手部运动数据，依次以长度为L的观测窗口形成包含N个运动行为的用户运动行为块；

2.2)针对运动行为块中的每个运动行为，根据事先确定的顺序对其进行标记，提取运动行为的特征向量，与身份模型构建时获得的对应运动行为模式的参考特征向量进行距离度量，得到运动行为的距离特征向量；

2.3)针对运动行为块中的每个运动行为，将其距离特征向量作为运动行为对应的身份模型的输入，得到每个运动行为的检测值，并将该检测值与对应的合法用户的身份判定阈进行比较，判定每个运动行为的异常性；

2.4)对当前用户身份合法性进行判定：若在N次运动行为中监测到M次异常行为，M小于N，则判定当前用户为非法用户；反之则判定当前用户为合法用户，智能手表解锁。

进一步的，所述多种运动行为模式包括：抬手、握拳、挥手和伸臂。