[发明专利]一种基于近超声波的智能手机图案密码推测方法

权利要求书

1.一种基于近超声波的智能手机图案密码推测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：解锁检测；

步骤2：音频信息捕获：利用手机扬声器播放近超声波音频，并用麦克风接收该音频；

步骤3：音频预处理：从音频信号中提取指尖滑动相关的信号段；

步骤4：信号分割：将信号进行分段，得到指尖转弯时对应的信号转折点；

步骤5：相对运动测量：确定起点和终点，并获取指尖的相对运动；

步骤6：线段推测：计算当前运动特征向量与该点可能的运动特征向量指尖的相似度；

步骤7：生成候选图案及相似度排序。

2.根据权利要求1所述的基于近超声波的智能手机图案密码推测方法，其特征在于：所述步骤1中解锁检测采用方向传感器和加速度计分别检测拿起手机和点击屏幕操作过程。

3.根据权利要求1所述的基于近超声波的智能手机图案密码推测方法，其特征在于：步骤2中所述播放的近超声波音频频率为20～22kHz。

4.根据权利要求1所述的基于近超声波的智能手机图案密码推测方法，其特征在于：所述步骤3中音频分割的具体过程包括：

提取与指尖滑动相关的音频信号段；

利用传统的相干检波器解调基带信号分离出指尖滑动音频信号，具体公式为如下：

I(t)＝F_ds(F_low(R(t)*A sin 2πft))

Q(t)＝F_ds(F_low(R(t)*A cos 2πft))

其中R(t)表示记录的音频信号，F_low表示低通滤波器，F_ds表示下采样，I(t)表示同向音频信号成分，Q(t)表示正交音频信号成分。

5.根据权利要求4所述的基于近超声波的智能手机图案密码推测方法，其特征在于：所述步骤4的具体过程如下：

使用有效点识别方法将信号分成很多段，每一段对应一条线段，线段指尖的转折点即为指尖转弯点；

并当前局部极值点和前一个有效极值点之间的时间间隔与阈值T比较，如果大于该阈值则认为是有效的极值点否则不认为其为极值点，以排除环境噪音干扰。

6.根据权利要求5所述的基于近超声波的智能手机图案密码推测方法，其特征在于：所述步骤5的具体过程包括：

步骤5.1：多径干扰消除，用音频信号邻近的极大/小值的平均值作为噪音信号的估计值，然后利用线性插值算法估计指尖运动时噪声信号在其他点上的值。在减去噪音信号的估计值后，可以得到真正的对应每一条线段的I/Q信号；

步骤5.2：重新鉴定起点和终点，计算I/Q轨迹中各点的累计旋转角度，每一个声音片段的相位改变等于I/Q轨迹中各点的累计旋转角度，以确定解锁过程的起点和终点；

步骤5.3：计算指尖的相对运动，用下面公式来通过指尖运动的相位改变，计算指尖的相对运动：

其中d(t)表示在时间t由移动指尖反射到麦克风的声波信号的路径长度，φ_d(t)表示在时间t指尖反射的声信号相位，λ表示对应音频信号的波长。