一种基于交互行为的儿童手机用户识别方法技术

本发明专利技术公开了一种基于交互行为的儿童手机用户识别方法，采用收集用户与手机之间的交互行为数据，提取手掌几何特征及手指灵巧度特征的方式，区分当前手机用户是否为儿童，从而限制儿童对敏感应用、信息的访问。与现有基于特定软件的限制访问方法相比，该方法不需要成人用户提前开启特定软件，提高了用户体验。与现有基于摄像头、3D深度传感器及音频的访问认证方法相比，该方法无需提取上述身份相关的敏感信息，不易造成隐私信息泄露，具有更高的安全性。本发明专利技术方法的识别精确度在97％左右。

【技术实现步骤摘要】
一种基于交互行为的儿童手机用户识别方法
本专利技术属于互联网领域，涉及一种基于交互行为的儿童手机用户识别方法。
技术介绍
随着智能手机的普及，儿童经常使用父母的智能手机玩游戏或浏览网页，并可能从互联网中获取敏感的、不适宜儿童观看的内容。因此，面向儿童的智能手机使用监管机制至关重要，可以帮助儿童免于遭受互联网不良信息的侵害。现有基于特定软件的智能手机访问限制方法需要成人用户提前开启，当父母忘记启用时，则不具有访问限制效果，用户体验较差。现有基于内置摄像头、3D深度传感器或音频的访问认证方式，则需要记录当前用户的个人信息，可能造成用户隐私泄露。因此，本专利技术提出一种基于交互行为的儿童手机用户识别方法，可以在用户操作智能手机时自动和无缝地识别儿童用户。其内在机理是儿童和成人用户的屏幕触摸方式存在差异，而这个差异与用户年龄相关。因此，本专利技术方法记录用户与智能手机屏幕的交互行为并提取年龄相关的手形几何特征和手指灵活特征来识别儿童用户，从而限制儿童对敏感应用、信息的访问。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于交互行为的儿童手机用户识别方法，通过收集用户与手机之间的交互行为，提取手掌几何特征及手指灵巧度特征的方式，区分当前手机用户是否为儿童，从而限制儿童对敏感应用、信息的访问。本专利技术的基于交互行为的儿童手机用户识别方法，包括以下步骤：1)用户与智能手机上安装的APP进行交互，交互行为包括点击和滑动，同时手机压力传感器采集交互数据；2)对采集到的压力传感器数据提取：x轴相对起始位置，x轴相对终止位置，y轴相对起始位置，y轴相对终止位置，起始点到终止点的直线距离，整个滑动轨迹的长度，起始点与终止点的直线方向，在起始时刻指尖与屏幕的接触面积，在滑动中间时刻指尖与屏幕的接触面积，整个滑动过程中接触面积的均值，整个滑动过程中接触面积的方差，在起始时刻指尖对屏幕的压力，在滑动中间时刻指尖对屏幕的压力，整个滑动过程中指尖对屏幕压力的均值，整个滑动过程中指尖对屏幕压力的方差，两次连续滑动或点击屏幕的起始点的x轴位移，两次连续滑动或点击屏幕的起始点的y轴位移，上一次手指离开和下一次触碰屏幕的位置在x轴的位移，上一次手指离开和下一次手指触碰屏幕的位置在y轴的位移，滑动的平均速度，最大紧邻两点的速度，最大紧邻两点的速度的相对发生时间，所有紧邻两点的速度的方差，最大紧邻两点的加速度，最大紧邻两点的加速度的相对发生时间，所有紧邻两点的加速度的方差，前三个接触点的速度中位数，最后三个接触点的速度中位数，滑动中间时刻的速度，前三个接触点的加速度中位数，最后三个接触点的加速度中位数，滑动中间时刻的加速度，合向量长度的均值，滑动或点击的持续时间，两次滑动或点击的时间间隔共计35个特征，其中前19个特征为手掌几何特征，后16个特征为手指灵巧度特征；35个特征的计算方式依次对应F1‐F35，分别如下：其中xstart，xstop，ystart，ystop分别表示开始和结束接触屏幕时的x轴、y轴位置；Wph和Hph分别代表屏幕的宽度和高度。其中n代表一次滑动中采集的接触点总个数，xi和yi表示第i个接触点的x轴、y轴位置；F8＝sstart其中sstart，si分别表示开始与屏幕接触时指尖与屏幕的接触面积，在接触中间时刻指尖与屏幕的接触面积，第i个接触点时指尖与屏幕的接触面积，n代表一次滑动中采集的接触点总个数；F12＝Pstart其中Pstart，pi分别表示开始与屏幕接触时指尖对屏幕的压力，在接触中间时刻指尖对屏幕的压力，第i个接触点时指尖对屏幕的压力，n代表一次滑动中采集的接触点总个数；其中(k)代表第k个点击或滑动；其中tstart，tstop分别表示一次滑动中手指与屏幕开始、结束接触的时间；其中ti表示第i个接触点的时间，n代表一次滑动中采集的接触点总个数；F22＝tF21F25＝tF24F34＝tstop-tstart3)本专利技术主要关注两种常用的手机屏幕交互手势：滑动和点击，针对滑动手势提取步骤2)中全部35个特征，针对点击手势提取(1)(3)(8)(12)(16)(17)(34)(35)共计8个特征；使用机器学习中RandomForest的方法建立单分类训练器，其中儿童用户特征数据作为正样本，成人用户特征数据作为负样本。对于滑动手势，RandomForest分类器的tree数量可设定为200，参数k可设定为7，对于点击手势，tree的数量设为100，参数k可设定为9。4)使用上述单分类器对手机用户进行识别，若分类器判定当前用户属于正样本，则认为当前手机用户为儿童，限制其对该手机或特定应用的访问。反之，则认为当前用户是成人用户，不进行访问限制。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用收集用户与手机之间的交互行为，提取手掌几何特征及手指灵巧度特征的方式，区分当前手机用户是否为儿童，从而限制儿童对敏感应用、信息的访问。与现有基于特定软件的限制儿童访问方法相比，该方法不需要成人用户提前开启特定软件，提高了用户体验。与现有基于摄像头、3D深度传感器及音频的访问认证方法相比，该方法无需提取上述身份相关的敏感信息，不易造成隐私信息泄露，具有更高的安全性。经过大量用户数据检验，本专利技术方法的识别精确度在97％左右。附图说明图1是本专利技术实施例的方法流程图。图2是本专利技术中交互行为中一种手机PIN码提示页面。具体实施方式下面结合实施例和说明书附图对本专利技术做进一步说明。本专利技术实施例的方法流程，如图1所示。1)用户与智能手机上安装的APP进行交互。同时手机压力传感器采集交互数据；2)对采集到的压力传感器数据提取x轴相对起始位置，x轴相对终止位置，y轴相对起始位置，y轴相对终止位置，起始点到终止点的直线距离，整个滑动轨迹的长度，起始点与终止点的直线方向，在起始时刻指尖与屏幕的接触面积，在滑动中间时刻指尖与屏幕的接触面积，整个滑动过程中接触面积的均值，整个滑动过程中接触面积的方差，在起始时刻指尖对屏幕的压力，在滑动中间时刻指尖对屏幕的压力，整个滑动过程中指尖对屏幕压力的均值，整个滑动过程中指尖对屏幕压力的方差，两次连续滑动或点击屏幕的起始点的x轴位移，两次连续滑动或点击屏幕的起始点的y轴位移，上一次手指离开和下一次触碰屏幕的位置在x轴的位移，上一次手指离开和下一次手指触碰屏幕的位置在y轴的位移，滑动的平均速度，最大紧邻两点的速度，最大紧邻两点的速度的相对发生时间，所有紧邻两点的速度的方差，最大紧邻两点的加速度，最大紧邻两点的加速度的相对发生时间，所有紧邻两点的加速度的方差，前三个接触点的速度中位数，最后三个接触点的速度中位数，滑动中间时刻的速度，前三个接触点的加速度中位数，最后三个接触点的加速度中位数，滑动中间时刻的加速度，合向量长度的均值，滑动或点击的持续时间，两次滑动或点击的时间间隔共计35个特征，其中前19个特征为手掌几何特征，后16个特征为手指灵巧度特征；3)本专利技术主要关注两中常用的手机屏幕交互手势：滑动和点击。使用机器学习中RandomForest的方法建立单分类训练器，其中儿童用户特征数据作为正样本，成人用户特征数据作为负样本。对于滑动手势，RandomForest分类器的tree数量可设定为200，参数k可设定为7，对于点击手势，tree的数量设为100，参数k可设定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于交互行为的儿童手机用户识别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)用户与智能手机进行交互操作，用户交互手势包括点击、和滑动，同时手机压力传感器采集相应的交互数据；2)对采集到的压力传感器数据提取：(1)x轴相对起始位置，(2)x轴相对终止位置，(3)y轴相对起始位置，(4)y轴相对终止位置，(5)起始点到终止点的直线距离，(6)整个滑动轨迹的长度，(7)起始点与终止点的直线方向，(8)在起始时刻指尖与屏幕的接触面积，(9)在滑动中间时刻指尖与屏幕的接触面积，(10)整个滑动过程中接触面积的均值，(11)整个滑动过程中接触面积的方差，(12)在起始时刻指尖对屏幕的压力，(13)在滑动中间时刻指尖对屏幕的压力，(14)整个滑动过程中指尖对屏幕压力的均值，(15)整个滑动过程中指尖对屏幕压力的方差，(16)两次连续滑动或点击屏幕的起始点的x轴位移，(17)两次连续滑动或点击屏幕的起始点的y轴位移，(18)上一次手指离开和下一次触碰屏幕的位置在x轴的位移，(19)上一次手指离开和下一次手指触碰屏幕的位置在y轴的位移，(20)滑动的平均速度，(21)最大紧邻两点的速度，(22)最大紧邻两点的速度的相对发生时间，(23)所有紧邻两点的速度的方差，(24)最大紧邻两点的加速度，(25)最大紧邻两点的加速度的相对发生时间，(26)所有紧邻两点的加速度的方差，(27)前三个接触点的速度中位数，(28)最后三个接触点的速度中位数，(29)滑动中间时刻的速度，(30)前三个接触点的加速度中位数，(31)最后三个接触点的加速度中位数，(32)滑动中间时刻的加速度，(33)合向量长度的均值，(34)滑动或点击的持续时间，(35)两次滑动或点击的时间间隔；共计35个特征，其中前19个特征为手掌几何特征，后16个特征为手指灵巧度特征；其中针对滑动手势提取全部35个特征，针对点击手势提取(1)(3)(8)(12)(16)(17)(34)(35)共计8个特征；35个特征的计算方式依次对应F1‐F35，分别如下：...

【技术特征摘要】
1.一种基于交互行为的儿童手机用户识别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)用户与智能手机进行交互操作，用户交互手势包括点击、和滑动，同时手机压力传感器采集相应的交互数据；2)对采集到的压力传感器数据提取：(1)x轴相对起始位置，(2)x轴相对终止位置，(3)y轴相对起始位置，(4)y轴相对终止位置，(5)起始点到终止点的直线距离，(6)整个滑动轨迹的长度，(7)起始点与终止点的直线方向，(8)在起始时刻指尖与屏幕的接触面积，(9)在滑动中间时刻指尖与屏幕的接触面积，(10)整个滑动过程中接触面积的均值，(11)整个滑动过程中接触面积的方差，(12)在起始时刻指尖对屏幕的压力，(13)在滑动中间时刻指尖对屏幕的压力，(14)整个滑动过程中指尖对屏幕压力的均值，(15)整个滑动过程中指尖对屏幕压力的方差，(16)两次连续滑动或点击屏幕的起始点的x轴位移，(17)两次连续滑动或点击屏幕的起始点的y轴位移，(18)上一次手指离开和下一次触碰屏幕的位置在x轴的位移，(19)上一次手指离开和下一次手指触碰屏幕的位置在y轴的位移，(20)滑动的平均速度，(21)最大紧邻两点的速度，(22)最大紧邻两点的速度的相对发生时间，(23)所有紧邻两点的速度的方差，(24)最大紧邻两点的加速度，(25)最大紧邻两点的加速度的相对发生时间，(26)所有紧邻两点的加速度的方差，(27)前三个接触点的速度中位数，(28)最后三个接触点的速度中位数，(29)滑动中间时刻的速度，(30)前三个接触点的加速度中位数，(31)最后三个接触点的加速度中位数，(32)滑动中间时刻的加速度，(33)合向量长度的均值，(34)滑动或点击的持续时间，(35)两次滑动或点击的时间间隔；共计35个特征，其中前19个特征为手掌几何特征，后16个特征为手指灵巧度特征；其中针对滑动...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文渊，冀晓宇，李晓鹏，程雨诗，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33