[发明专利]基于用户坐标系与GRU网络的步态认证方法

权利要求书

1.一种基于用户坐标系与GRU网络的步态认证方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)当新用户注册系统时，通过数据采集模块获取用户在移动过程中的步态数据，包括加速度计数据、陀螺仪数据和磁力计数据；

(2)判断步态数据是否达到系统预先设定的样本数量，若是，则执行步骤(3)；否则，返回步骤(1)继续采集；

(3)对步态数据进行预处理：

(3.1)采用小波变换去除步态数据中的高频噪声，且在去噪同时保留数据的高频成分，得到去噪后的步态数据；

(3.2)根据加速度计数据，将去噪后的步态数据进行周期分割，具体如下：

(3.2.1)按照下式计算局部最大M'值：

其中a_x、a_y、a_z分别为加速度计X、Y、Z轴的值；

(3.2.2)将相邻的两个局部最大M'值之间的步态数据作为一个步态周期，完成分割操作；

(3.3)将分割好的步态数据由设备坐标系转换为用户坐标系，得到用户坐标系下的步态数据，用以消除在采集时设备方向带来的偏差；

(4)构建训练数据集：

将当前注册用户的步态数据设为正样本，将其他用户的步态数据设为负样本，利用正负样本共同构成训练数据集；

(5)使用训练数据集对双向门控循环单元GRU网络模型进行训练，得到训练好的模型，即GRU用户模型，并将其存储在数据库中；

(6)当某用户的步态数据被用于认证时，从数据库中取出GRU用户模型，并将预处理后的用户步态数据传入GRU用户模型中，计算概率值P；

(7)根据预先设定的阈值，对概率值P进行阈值判断：

若P大于阈值则判定为合法用户，继续执行步骤(8)；反之，判定为非法用户，直接执行步骤(9)；

(8)决策模块不干扰用户正常使用智能手机，同时将此合法用户的步态数据添加到训练数据集中，更新训练数据集并增大认证阈值，完成对GRU用户模型的更新，然后直接进入步骤(10)；

(9)决策模块锁定手机，并要求用户进行显示认证，该显示认证采用口令认证或指纹认证方式；

(10)认证完成。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中的数据采集模块具体为手机内置传感器API，其至少包括加速度计、陀螺仪和磁力计。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3.1)中所述高频噪声是指重复、不相关的步态数据。