码，本发明提出一种全新的非接触式、基于视觉感知的=维手势验证码方法 及系统，即从=维手势验证码数据库中随机提取的一个特定=维手势验证码，W视频、动画 和图片等方式显示在用户界面，体感设备摄录用户做出相应手势进行输入验证码，提高了 验证安全性，极大程度上杜绝了自动机器程序的批量操作，同时也方便了用户。相对于传统 验证码，使用运种新型=维手势验证码，用户可W不用纠结那些肉眼都难W辨识的扭曲的 文字内容，只需面对体感设备做出单手、双手静态手势或动态手势，即可完成验证码输入。
【主权项】
1. 一种三维手势验证方法，其特征是，包括如下步骤： 步骤1，用户通过客户端向服务器端发送注册或登录请求； 步骤2,服务器端在接收到客户端发送的注册或登录请求后，随机生成三维手势文件中 包括手指和手掌的坐标、朝向和运动轨迹的三维手势验证码，并记录该三维手势验证码所 包含的信息后，将三维手势验证码发送到客户端； 步骤3，客户端接收到服务器端发送来的三维手势验证码文件，并将其进行显示； 步骤4,用户在客户端的体感摄像机的有效范围内做出预定的初始化动作，初始化完成 后，客户端提示用户初始化完成； 步骤5,用户继续在客户端的体感摄像机有效范围内做出客户端显示的三维手势，并做 初步匹配判断，客户端将初步匹配的三维手势封装成相应的三维手势文件发送回服务器 端； 步骤6,服务器将客户端返回的三维手势文件与步骤2所发送给客户端的三维手势验证 码进行特征提取和匹配，最终得到匹配成功或失败的结果，匹配成功则在客户端显示相应 访问页面，匹配失败则重新发送三维手势验证码到客户端。2. 根据权利要求1所述的一种三维手势验证方法，其特征是，步骤4和5所用的体感摄像 机为RGB-D摄像机，其通过自动获取手部深度图像的视频流，将拍摄到的视频流所获取的每 帧景深图像的三维像素信息进行空间转换为实际空间中的点云信息，同时利用图像超分辨 率技术对深度图进行细节优化提高手部细节重建，由此获得手部数据。3. 根据权利要求1所述的一种三维手势验证方法，其特征是，服务器端向客户端发送的 三维手势验证码包括静态三维手势验证码或动态三维手势验证码；与之相应地，客户端向 服务器端返回的三维手势文件也为静态三维手势文件或动态三维手势文件。4. 根据权利要求3所述的一种三维手势验证方法，其特征是，步骤6中，当三维手势文件 和三维手势验证码均为静态时，其特征提取和匹配的过程具体如下： 步骤1)，根据手指检测算法获得静态三维手势文件的手指个数； 步骤2)，当步骤1)所检测到的手指个数与三维手势验证码个数匹配时，根据手指距离 手掌中心最远规律，将手的轮廓点的坐标转换成以手掌中心为原点的极坐标系，然后分析 轮廓曲线中的局部最大值，最后根据映射规则将轮廓点的尖点位置映射为指尖坐标； 步骤3)，基于步骤2)所得到的指尖坐标，根据欧式距离在三维空间的应用，计算静态三 维手势文件中的每两根手指的指尖距离du; 步骤4)，采用体感摄像机采集手指朝向特征信息； 步骤5)，基于步骤4)所采集到的手指朝向特征信息，计算静态三维手势文件中的每两 根手指的指间夹角aij ; 步骤6)，将步骤3)所计算出的静态三维手势文件中的每2根手指的指尖距离du分别进 行归一化处理后再计算平均值，并将静态三维手势文件中的每2根手指的指尖距离du的平 均值与三维手势验证码中所对应的2根手指的指尖距离采用相关系数法计算出相关系数 洞时，将步骤5)所计算出的静态三维手势文件中的每2根手指的指间夹角(?分别进行 归一化处理后再计算平均值，并将静态三维手势文件中的每2根手指的指间夹角的平均 值与三维手势验证码中所对应的2根手指的指间夹角采用相关系数法计算出相关系数' 步骤7)，当每2根手指的且r； 均成立时，服务器认定静态三维手势与 1J -'..I 认1.1 j 三维手势验证码匹配成功，否则，服务器认定为静态三维手势和三维手势验证码匹配失败； 其中$为服务器端预设的三维手势验证码所对应的两指尖距离的相关系数匹配阈值， €为服务器端预设的三维手势验证码所对应的两手指夹角的相关系数匹配阈值。5.根据权利要求4所述的一种三维手势验证方法，其特征是，步骤6中，当三维手势文件 和三维手势验证码均为动态时，其特征提取和匹配的过程具体如下： 步骤（1 )，根据静态三维手势特征提取方法，对动态三维手势每一帧三维手势进行特征 提取;即 步骤1)，根据手指检测算法获得静态三维手势文件的手指个数； 步骤2)，当步骤1)所检测到的手指个数与三维手势验证码个数匹配时，根据手指距离 手掌中心最远规律，将手的轮廓点的坐标转换成以手掌中心为原点的极坐标系，然后分析 轮廓曲线中的局部最大值，最后根据映射规则将轮廓点的尖点位置映射为指尖坐标； 步骤3)，基于步骤2)所得到的指尖坐标，根据欧式距离在三维空间的应用，计算静态三 维手势文件中的每两根手指的指尖距离du; 步骤4)，采用体感摄像机采集手指朝向特征信息； 步骤5)，基于步骤4)所采集到的手指朝向特征信息，计算静态三维手势文件中的每两 根手指的指间夹角aij ; 步骤6)，将步骤3)所计算出的静态三维手势文件中的每2根手指的指尖距离du分别进 行归一化处理后再计算平均值，并将静态三维手势文件中的每2根手指的指尖距离du的平 均值与三维手势验证码中所对应的2根手指的指尖距离采用相关系数法计算出相关系数 R,，同时，将步骤5)所计算出的静态三维手势文件中的每2根手指的指间夹角分别进行 归一化处理后再计算平均值，并将静态三维手势文件中的每2根手指的指间夹角的平均 值与三维手势验证码中所对应的2根手指的指间夹角采用相关系数法计算出相关系数％ 步骤7)，当每2根手指的rSu 2 &且rai 均成立时，服务器认定静态三维手势与 三维手势验证码匹配成功，否则，服务器认定为静态三维手势和三维手势验证码匹配失败； 其中?Γ为服务器端预设的三维手势验证码所对应的两指尖距离的相关系数匹配阈值， €为服务器端预设的三维手势验证码所对应的两手指夹角的相关系数匹配阈值； 步骤(2)，根据质心距离函数，将其运用在三维空间中，增加第三维信息，提取出三维手 势运动轨迹； 步骤(3)，根据轨迹点的重新采样解决缩放手势，同样的平移通过x、y、z坐标标准化特 征提取； 步骤(4)，根据三维空间坐标旋转算法，计算出动态三维手势当前帧与上一帧相应旋转 轴的旋转角 步骤(5)，当每一帧静态三维手势特征值与相应的三维手势验证码特征值相匹配时，计 算每一帧三维手势轨迹特征C[t]是否与三维手势验证码的特征轨迹Co[t]相匹配；当旋转 角民g从，ej，则服务器认定动态三维手势和三维手势验证码匹配成功，当旋转角超出此 范围，则服务器认定动态三维手势和三维手势验证码匹配失败;其中别为三维手势 验证码旋转角允许范围的最小值和最大值。6.基于权利要求1所述方法的一种三维手势验证系统，包括客户端和服务器端;其中： 客户端：向服务器端发送注册或登录请求;接受服务器端发送来的三维手势验证码，并 将其以视频、动画和图片等方式显示在相应界面；由体感设备拍摄并获取用户做出的三维 手势信息;对获取的三维手势信息进行初步判断;将通过初步匹配的三维手势信息封装成 三维手势验证码发送回服务器； 服务器端：向客户端随机发送三维手势验证码;接受客户端发送回来的三维手势验证 码;计算三维手势信息与之前发送的三维手势验证码匹配值;根据匹配与否在客户端显示 相应界面。
【专利摘要】本发明公开一种三维手势验证方法及系统，其通过向客户端发送三维手势验证码，接受客户端返回的三维手势信息文件，验证该三维手势信息与之前发送的三维手势验证码是否匹配，解决了传统验证码验证服务中验证码难以被肉眼准确识别或者极易被自动机器程序识别并批量操作，从而造成用户实际体验差和服务器负荷重的问题，同时本发明利用新型的红外激光体感技术，为用户提供了一种友好的、非接触式的输入体验。
【IPC分类】G06F21/32, G06F3/01
【公开号】CN105718776
【申请号】CN201610033405
【发明人】史卓, 安亚磊, 李映辉, 马洋洋, 玉珂
【申请人】桂林电子科技大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年1月19日