[发明专利]一种基于人体运动信息的手机机主身份识别方法

摘要

本发明提供了一种基于人体运动信息的手机机主身份识别方法，涉及移动终端信息安全领域，利用手机中三轴加速度传感器对人体运动特征信息进行提取和处理，并建立机主自身的数据基准，通过对手机持有人和基准数据的对比实现身份识别，对非机主持有人，立即锁定手机屏幕，并且向手机机主发送电子邮件报警。本发明可以确保机主个人信息和财产安全，将发力方向纳入计算范围，使得运动模式识别的精度较高，此外，使用球面数据分布可以很好的避免手机朝向不同的问题，计算结果更为可靠。

主权项

1.一种基于人体运动信息的手机机主身份识别方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：建立机主运动模型建立机主的运动模型，机主运动模型建立步骤如下：步骤1.1：运动信息采集利用手机加速度传感器采集机主的运动信息，运动信息采集分为室内和室外两种环境；(1)室外运动信息采集：机主进行行走、跑步、跳跃和骑车，采集运动数据，具体采集如下：手机分别放置于腰带上的腰包中，裤子前侧口袋中以及胸前口袋中，手机机主进行如下运动：步行50米，快走50米，逆向行走50米，跑步100米，正步走45秒，原地跳45秒，骑车100米；(2)室内运动信息采集：机主进行步行、上下楼梯、乘坐电梯和静坐，采集运动数据，具体采集如下：手机分别放置于腰带上的腰包中、裤子前侧口袋中以及胸前口袋中，手机机主进行上楼梯、下楼梯、静坐和乘坐直梯4种活动，每个活动在十个周期以上，上下楼梯需二十级台阶以上；将数据采集期间获取的运动数据保存在手机中；步骤1.2：机主运动模型建立机主运动模型使用特征数据来描述，其特征数据包括采样率、峰值、波长、力度和方向，使之能够与他人做同类运动时相区分，具体建模步骤如下：(1)确定运动分段范围对手机加速度传感器所获取的数据进行取模运算，取模公式为其中x，y，z分别为当前状态的加速度计在X轴、Y轴和Z轴的加速度值，其中M为向量的模，X轴为手机屏幕的窄边平行方向，向右为正，Y轴为手机屏幕的宽边平行方向，向上为正，Z轴垂直于屏幕方向，垂直屏幕且远离屏幕的方向为正，由此得到一条代表用户运动时的发力大小的曲线图，曲线图横轴为采样点的顺序编号，纵轴为获取的加速度值，根据曲线特征得到峰值和周期，使用滑动平均算法去噪声求出峰值数据，而后取大于3个波峰的峰值，并二次计算出平均周期，从而确定运动的周期性波动范围；(2)数据归一化将步骤1.1中各个运动数据的曲线图的波长进行平均运算完成波长归一化，对运动数据中的加速度数据进行插值或删除，具体为定义每个周期内极大值和极小值的横坐标为锚点，从而确定一个周期内的子区间，根据落入子区间内采样点数量的均值来确定对点进行插入或者删除，即插入采样点或删除采样点后每个周期内采样点的数目均相同，且插入点或删除点的位置皆位于曲线图波峰左侧或波谷左侧；(3)确定发力方向及变化将一个运动周期内的数据点进行标准化，标准化公式为其中分别为标准化后的坐标，使所有的数据点都分布于半径为1的单位球体曲面上，并按照采样时间先后进行由红到紫的渐变色着色，即以RGB配色，数据分布由(220,60,60)、(220,220,60)、(60,220,60)、(60,220,220)、(60,60,220)、(220,60,220)平均分布，形成若干散点，而后将球面上的所有散点取散点平均值，散点平均值为每个周期内按照采样时间顺序依次将散点与其他周期内所有相同采样时间顺序的散点进行平均，即可得到每个采样时间顺序的散点平均值，单位球体的球心与位于球面上的散点平均值之间形成连线，且以此连线为中心在球面上以球心度为5°旋转形成散点圆，散点平均值的向量方向即为当前散点的发力方向，即机主在运动周期内的发力方向；(4)确定机主运动状态参数值根据机主运动模型确定机主分别在散步、行走、快走、跑步、跳跃、骑车、乘电梯、休息运动状态的参数值，形成机主的运动模式，作为识别机主的基本依据；步骤2：当前持有人身份识别步骤2.1：运动信息采集利用手机加速度传感器周期性采集当前持有人的运动信息；步骤2.2：持有人运动模型建立从采集的当前持有人运动信息中提取其特征信息，建立当前持有人运动模型，确定持有人的运动状态参数，其步骤与步骤1中机主运动模型建立步骤相同；步骤2.3：持有人身份识别将持有人运动状态参数值与机主运动状态参数值进行对比，首先判断手机持有人当前的运动状态，然后再与预先保存的机主运动模型相比较，即计算每个散点与对应采样时间顺序的散点平均值间的距离，如果运动状态参数值或相应运动模式的数据值在5个运动周期内落在对应采样时间顺序的散点圆之内的散点个数大于总散点个数的90％，则认为当前持有人为机主，否则为非机主，并进入步骤2.4；步骤2.4：手机安全保护如果当前持有人被识别为非机主，则立即锁定手机屏幕，同时向手机机主发送电子邮件报警，报警信息中包含利用手机定位系统所确定的当前持有人的地理位置。