[发明专利]一种基于手机惯性传感器的用户输入识别方法

权利要求书

1.一种基于手机惯性传感器的用户输入识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)使用姿态解算算法获取手机的姿态角的曲线：

(2)采集用户点击手机屏幕时的加速度数据和加速度特征值，统计加速度数据的特征分布范围，通过判断加速度特征值是否落在特征分布范围内来检测用户点击手机发生的起止时间点；

(3)根据步骤(2)得到的用户点击手机发生的起止时间点在步骤(1)得到的姿态角的曲线上获取姿态角特征值；

(4)使用组合分类器对步骤(3)得到的姿态角特征值进行分类，以得到用户点击手机的区域对应的预测结果；

(5)针对用户点击手机上的所有区域，重复上述步骤(1)至(4)，以得到用户点击手机的所有区域对应的预测结果，并使用隐马尔可夫模型对预测结果进行处理，以得到最终的识别结果，使用隐马尔可夫模型对预测结果进行处理具体为，对每个密码的多种可能的组合计算它们的理论观测序列，并与实际观测序列做比对，如果理论观测序列不等于实际观测序列，说明这个组合不是真实的密码，并把它从搜索空间中剔除掉，其中观测序列就是加速度计采样间隔。

2.根据权利要求1所述的用户输入识别方法，其特征在于，步骤(1)中使用的姿态解算算法是互补滤波算法。

3.根据权利要求1所述的用户输入识别方法，其特征在于，姿态角θ是通过以下公式获得：

其中，为高通滤波器，为低通滤波器，τ为高通滤波器和低通滤波器的时间常数，dt为高通滤波器和低通滤波器的采样频率，θ_a为根据加速度计三轴关系计算得到的姿态角，θ_g为陀螺仪用四元数计算得到的姿态角。

4.根据权利要求1所述的用户输入识别方法，其特征在于，步骤(2)包括以下子步骤：

(2-1)通过加速度计获取用户在信号窗口内的多个三轴加速度平方和ASS：

ASS＝a_x²+a_y²+a_z²

其中a_x表示加速度计获取到的用户点击手机屏幕时在X轴方向采集到的加速度值，a_y表示加速度计获取到的用户点击手机屏幕时在Y轴方向采集到的加速度值，a_z表示加速度计获取到的用户点击手机屏幕时在Z轴方向采集到的加速度值；

(2-2)提取步骤(2-1)获取的三轴加速度平方和ASS中的多个特征值；

(2-3)重复上述步骤(2-1)和(2-2)达T次，以得到每个特征值对应的分布范围I_i，其中i表示特征值的序号，L_i表示特征值的下限值，U_i表示特征值的上限值：

I_i＝{L_i，U_i}

(2-4)使用滑动窗口从三轴加速度平方和ASS中提取全部5个特征值，并将提取到的特征值与步骤(2-3)中获取到的分布范围I_i进行对比，如果提取的全部特征值都落在分布范围I_i内，则判定检测到了点击事件，然后转入步骤(2-5)，如果提取到的5个特征值中有一项没有落在分布范围I_i内，则判定没有检测到点击事件，然后将滑动窗口向前推进一个步长，然后重复本步骤；

(2-5)以当前滑动窗口的位置作为参考点，以上述步长往前数，将第一个足够接近g²的位置作为时间起始点，将该时间起始点加上信号窗口的长度N得到时间终止点。

5.根据权利要求4所述的用户输入识别方法，其特征在于，步骤(2-2)中具体提取以下五个特征值：

P1：信号窗口内ASS的最大值减去g²，其中g表示重力常量；

P2：信号窗口内ASS的最小值减去g²；

P3：ASS的最大值和最小值的差；

P4：P1和P2位置的采样间隔；

P5：信号窗口内ASS的标准差std(ASS)，其具体等于：

其中N表示信号窗口的长度，μ表示ASS在信号窗口内的平均值。