一種基于步態(tài)分析的智能手機用戶身份驗證系統(tǒng)

比勒陀利亞大學(xué)和香港城市大學(xué)的一組研究人員最近開發(fā)了一種基于步態(tài)分析的連續(xù)智能手機用戶認(rèn)證系統(tǒng)。該系統(tǒng)在IEEE工業(yè)電子學(xué)會第 44 屆年會上發(fā)表的論文中概述，利用設(shè)備預(yù)先存在的硬件，根據(jù)他們的步態(tài)模式對智能手機用戶進行身份驗證。

術(shù)語“步態(tài)”是指通過在行走或跑步時移動肢體而實現(xiàn)的運動模式。研究發(fā)現(xiàn)，步態(tài)模式在人與人之間存在很大差異，步態(tài)分析可以用于生物識別身份驗證。

現(xiàn)有的生物識別步態(tài)識別工具可以分為三大類：基于機器視覺，基于地板傳感器和基于可穿戴傳感器的方法。在基于機器視覺的步態(tài)識別中，系統(tǒng)使用相機來獲取數(shù)據(jù)，然后使用圖像處理技術(shù)對其進行分析。

另一方面，基于地板傳感器的步態(tài)識別系統(tǒng)通過墊子工作，該墊子可以測量與人的步伐相關(guān)聯(lián)的力和速度。最后，基于可穿戴傳感器的步態(tài)識別系統(tǒng)使用具有傳感器的可穿戴設(shè)備，例如加速度計，陀螺儀傳感器和力傳感器，來檢測和記錄步態(tài)活動。

研究人員在他們的論文中寫道：“本文介紹了智能手機用戶認(rèn)證系統(tǒng)的開發(fā)，該系統(tǒng)利用了該設(shè)備已有的硬件。” “身份驗證基于智能手機用戶的步態(tài)模式，這是一種生物識別功能。”

比勒陀利亞大學(xué)和香港城市大學(xué)的研究人員團隊開發(fā)了一種基于傳感器的可穿戴式步態(tài)識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用智能手機的預(yù)先存在的硬件，特別是其加速度計。如今，大多數(shù)智能手機都內(nèi)置了加速度計，可以檢測用戶的步態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)。

研究人員設(shè)計的系統(tǒng)不需要任何額外的硬件來運行，因此升級現(xiàn)有智能手機不需要額外的成本。它的工作原理是不斷分析智能手機內(nèi)置加速度計收集的步態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)，并在檢測到步態(tài)模式發(fā)生異常變化時通過電子郵件通知智能手機擁有者。

“如果認(rèn)證結(jié)果是肯定的，那么認(rèn)證過程將在后臺不間斷地繼續(xù)進行，”研究人員在他們的論文中解釋說。“如果驗證失敗，則應(yīng)將設(shè)備的位置信息發(fā)送到預(yù)定的電子郵件地址，以通知授權(quán)用戶該設(shè)備的位置。”

研究人員提出的基于步態(tài)的認(rèn)證方法包括傳感器數(shù)據(jù)采集單元，預(yù)處理單元，分類算法和評估系統(tǒng)。智能手機的內(nèi)置加速度計不斷獲取由預(yù)處理單元預(yù)處理的步態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)，然后通過動態(tài)時間規(guī)整(DTW)算法和前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(FFNN)進行分析，該網(wǎng)絡(luò)對用戶進行身份驗證。

在首次檢測到未經(jīng)授權(quán)的訪問的一分鐘內(nèi)，系統(tǒng)向智能手機所有者發(fā)送電子郵件通知，其中包括設(shè)備最后已知位置的時間戳。這可以幫助用戶在意外放錯位置或丟失智能手機時檢索他們。

在初步評估中，這種基于步態(tài)的新認(rèn)證系統(tǒng)的靈敏度為0.74，特異性為0.78。雖然這些結(jié)果令人鼓舞，但研究人員需要進一步開發(fā)該系統(tǒng)才能在現(xiàn)實環(huán)境中成功應(yīng)用。

研究人員寫道：“雖然擬議方案的表現(xiàn)很有希望，但確實需要對其進行改進，以使該系統(tǒng)變得切實可行。”