CN103903318A - 一种基于手势识别的居家养老中的身份认证***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于手势识别的居家养老中的身份认证***及方法，该***包括：存储模块负责存储需要视频数据、参与对比的参数K1、K2以及用户的身份和个人信息；摄像模块，用于识别用户食指在指定区域画出的角度图形；处理模块负责其它模块的调度，用于识别用户手掌的食指指尖；机械控制模块，接收来自服务器模块的电信号，根据信号控制门的开关。实施本发明实施例，提出了以用户的手势移动结合传统的密码锁来做为新的认证方法，这样不仅摒弃了传统的携带钥匙的身份认证方法的诸多不便之处，更提高了家居生活中的安全系数，让我们的日常家居生活变得更加舒适便捷。
Description
技术领域
本发明涉及居家养老技术领域，具体涉及一种基于手势识别的居家养老中的身份认证***及方法。
背景技术
随着信息技术的蓬勃发展及其在社会各个方面的广泛应用，身份认证问题显得越来越重要。因此，研究相应的安全技术，开发可靠而实用的身份识别方法，精确辨别有效的和无效的准入操作，确保法定的用户利益不受侵害也显得越来越重要。一方面，现有技术身份认证技术在现在看来仍然不完善。传统的居家身份认证方式是以我们日常携带的钥匙为基础的——通过钥匙辨别我们是否合法的主人身份。但是传统的钥匙认证方法存在诸多缺点，比如易丢失损坏，携带不方便，容易被仿造等不安全和不方便因素。另一方面，随着计算机的广泛应用和人机交互技术的高速发展，手势识别技术已经日渐成熟完善，以此我们提出新的方案。
此外，根据市场调研的结果得出，目前老百姓普遍对市场的智能锁没有太多偏好。在调研过程中，我们了解到现有的比较热门的智能锁品牌大概有普罗巴克、施肯洛克（台湾）、必达（深圳），而流行的智能锁种类只有密码与指纹，加上少数的刷卡及这几种的组合。这就让百姓的选择面局限在一小部分中。另外，根据商家所说，大多数人们在购买门锁时还是会选择传统的机械锁，一方面是因为智能锁价格过于昂贵，另一方面也受老人传统意识的影响——他们认为，既然带钥匙可以解决这个问题，为什么还要如此麻烦去更换，况且这样也不安全，说到底还是方便性与安全性的问题。
发明内容
针对现有的传统的携带钥匙的身份认证方法的诸多不便之处，本发明提供一种基于手势识别的居家养老中的身份认证***，以提高用户家居的安全便捷系数。
本发明实施例提供了一种种基于手势识别的居家养老中的身份认证***，包括：
存储模块负责存储需要视频数据、参与对比的参数K1、K2以及用户的身份和个人信息；
摄像模块，用于识别用户食指在指定区域画出的角度图形，在用户走到具体的识别区内，录制用户食指在空中画出的具体角度图形并将其发送到存储模块上，所述摄像头在捕捉过程中，采用二维摄像头，在用户面对摄像头，在空中用食指画出手势；
处理模块负责其它模块的调度，用于识别用户手掌的食指指尖，并且接收从手势识别模块发送过来的角度图形数据并对数据进行处理，将其转换为特定的参数，再与存储模块内用户已经预先储存在服务器内的数据参数进行匹配，最后结合用户手动输入的密码是否正确将执行命令发送到机械控制模块；
机械控制模块，接收来自服务器模块的电信号，根据信号控制门的开关。
相应的，本发明实施例还提供了一种基于手势识别的居家养老中的身份认证的方法，包括：
红外感应器初始为待机检测状态，其他设备关闭，当用户进入视频监控范围内时，发出信号声提示用户发出信号声提示用户已经进入视频监控范围内，判断计数器变量的值，若为5，则进入等待阶段，计数器变量清零，用户等待30分钟后重新发出信号声提示用户进入录制区域；否则摄像头打开，发出信号声直接提醒用户进入录制区域，经过2秒固定时间间隔后再次发出信号声提示用户进入画图阶段，最后经过5秒固定时间间隔，用户完成画图的动作，录像完成并同步发送到存储模块；
处理模块同步读取存储模块内的视频数据并进行处理分析，识别出用户手掌的食指指尖路径并通过几何计算将其转换为特定的参数，再与存储模块内用户已经预先储存在服务器内的数据参数进行匹配，若匹配结果在接受范围内，则再根据用户手动输入的密码正确性将开关门命令发送至机械控制模块，否则直接让用户重新画角度图形并且变量计数器自加一；
机械控制模块根据服务器发送过来的指令执行是否开门的动作。
提出了以用户的手势移动来做为新的认证方法，通过用户画出特定图形而达到身份验证的目的的一种方案，目前还没有出现将手势运用于身份认证的研究。手势识别基本处于静态手势研究阶段。
用户通过一定的训练画出具有一定不变量特征的角度图形，将参数与预先存储在所述存储模块内的参数数据进行匹配，若匹配度在可接受范围内，则用户身份认证通过。
预处理的过程中，视频图像的每一帧都经过滤波和二值化的操作，使用边缘检测的算法，经过网格抽样，确定出全手的轮廓。
本发明具有如下有益效果，本发明是基于家居养老中的身份认证安全问题而设计的，它提出了以用户的手势移动结合传统的密码锁来做为新的认证方法，这样不仅摒弃了传统的携带钥匙的身份认证方法的诸多不便之处，更提高了家居生活中的安全系数，让我们的日常家居生活变得更加舒适便捷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例中的用户画角度图形的示意图；
附图2为本发明实施例中的视频图像处理子流程图；
附图3为本发明实施例中的指尖检测过程示意图；
附图4为本发明实施例中的身份认证***流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在手势识别过程中，我们选择使用角作为我们的辨认图形（如图1所示），参数的选择与确认则在下文中详述。用户事先在摄像头前画10次大小和方向大体一致的角（角度大小及角平分线所在方向由用户自定），处理模块经过处理后将10次的参数计算得到平均值作为参数匹配的标准。在参数对比的过程中，选择用户画的角度大小K1；另，将坐标系平均分为8等份，角的角平分线所在区域K2；将K1、K2作为匹配的参数。当角度大小K1与预设参数误差在5°内且K2与预设区域编号相同即认为匹配成功。选择这样两个参数采取暴力破解的方通过手势识别阶段的时间期望值为：
[(144/3)*(7*5+1800)s]/2＝88080s＝1468min＝24.47h。
附图2为视频图像处理子流程的流程图，在预处理的过程中，视频图像的每一帧都经过滤波（降噪）和二值化的操作，使用边缘检测的算法，经过网格抽样，确定出全手的轮廓。如附图3所示，指尖检测的过程中，我们使用Gabor滤波的方式来提取特征矢量。为了减少计算量，指尖定位过程将采用粗定位和细定位两个过程。粗定位阶段，我们通过帧差分的手段找出包含食指的最大闭合轮廓，并以此分割出手部区域。细定位阶段，通过提取手指的环形特征，与指尖候选点进行匹配。
路径重构的过程中，每一帧图像的指尖位置，组成有序点集，保存在存储模块中。处理中心初始化一张白色图片，大小与摄像头像素一致。然后，将指尖位置绘制在这张图片上，完成路径重构。
下面结合附图4（流程图）说明手势结合密码开门的流程：
第一步：没有用户进入识别区，红外感应器处于检测状态，其他设备关闭；
第二步：摄像头通过红外感应检测到有用户进入到识别区，发出信号声提示用户已经进入视频监控范围内；
第二步：判断计数器变量的值，若为5，则进入等待阶段，计数器变量清零，用户等待30分钟后，返回第二步；否则摄像头打开，发出信号声提醒用户进入录制区域，2秒后再次发出信号声提示用户可开始画图；
第三步：摄像设备开始录制，录制时长约为5秒，并进行存储；
第四步：处理模块同步读取存储的视频数据进行预处理(二值，降噪)；
第五步：处理模块对处理后的视频数据进行指尖检测；
第六步：根据录制视频每一帧中所检测到的指尖重构路径；
第七步：根据所得到的路径，经过上文提到过的几何运算，得到带对比的参数J1、J2；
第八步：处理模块将{J1、J2}依次与存储模块中各个参数{K1、K2}作对比，若误差范围内在可以接受的范围内，则进入第八步，否则计算器变量自加1并返回第二步；
第九步：摄像头关闭，进入用户手动输入密码阶段；
第十步：若密码正确，则进入第九步，否则计算器变量自加1并返回第二步；
第十一步：处理模块向机械模块发出开门信号，门打开。
本发明通过提供一种居家养老中的身份认证***及方法，通过用户画出特定图形而达到身份验证的目的，这使得人们出门时不用再携带钥匙，也不用担心钥匙丢失，小偷撬锁等不安全因素，只需用户站在门前摆出特定的手势便可以进入家里，改善家居生活质量。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器（ROM，Read Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例所提供的一种基于手势识别的居家养老中的身份认证***及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (5)
1.一种基于手势识别的居家养老中的身份认证***，其特征在于，包括：
存储模块负责存储需要视频数据、参与对比的参数K1、K2以及用户的身份和个人信息；
摄像模块，用于识别用户食指在指定区域画出的角度图形，在用户走到具体的识别区内，录制用户食指在空中画出的具体角度图形并将其发送到存储模块上，所述摄像头在捕捉过程中，采用二维摄像头，在用户面对摄像头，在空中用食指画出手势；
处理模块负责其它模块的调度，用于识别用户手掌的食指指尖，并且接收从手势识别模块发送过来的角度图形数据并对数据进行处理，将其转换为特定的参数，再与存储模块内用户已经预先储存在服务器内的数据参数进行匹配，最后结合用户手动输入的密码是否正确将执行命令发送到机械控制模块；
机械控制模块，接收来自服务器模块的电信号，根据信号控制门的开关。
2.一种基于手势识别的居家养老中的身份认证的方法，其特征在于，包括：
红外感应器初始为待机检测状态，其他设备关闭，当用户进入视频监控范围内时，发出信号声提示用户发出信号声提示用户已经进入视频监控范围内，判断计数器变量的值，若为5，则进入等待阶段，计数器变量清零，用户等待30分钟后重新发出信号声提示用户进入录制区域；否则摄像头打开，发出信号声直接提醒用户进入录制区域，经过2秒固定时间间隔后再次发出信号声提示用户进入画图阶段，最后经过5秒固定时间间隔，用户完成画图的动作，录像完成并同步发送到存储模块；
处理模块同步读取存储模块内的视频数据并进行处理分析，识别出用户手掌的食指指尖路径并通过几何计算将其转换为特定的参数，再与存储模块内用户已经预先储存在服务器内的数据参数进行匹配，若匹配结果在接受范围内，则再根据用户手动输入的密码正确性将开关门命令发送至机械控制模块，否则直接让用户重新画角度图形并且变量计数器自加一；
机械控制模块根据服务器发送过来的指令执行是否开门的动作。
3.如权利要求2所述的基于手势识别的居家养老中的身份认证的方法，其特征在于，提出了以用户的手势移动来做为新的认证方法，通过用户画出特定图形而达到身份验证的目的的一种方案，目前还没有出现将手势运用于身份认证的研究。手势识别基本处于静态手势研究阶段。
4.如权利要求2所述的基于手势识别的居家养老中的身份认证的方法，其特征在于，用户通过一定的训练画出具有一定不变量特征的角度图形，将参数与预先存储在所述存储模块内的参数数据进行匹配，若匹配度在可接受范围内，则用户身份认证通过。
5.如权利要求2所述的基于手势识别的居家养老中的身份认证的方法，其特征在于，预处理的过程中，视频图像的每一帧都经过滤波和二值化的操作，使用边缘检测的算法，经过网格抽样，确定出全手的轮廓。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140702 |