基于空间交互的虚拟现实用户安全认证方法、系统及介质与流程

1.本发明属于计算机应用的技术领域，具体涉及一种基于空间交互的虚拟现实用户安全认证方法、系统及介质。


背景技术：

2.vr(virtual reality，虚拟现实)技术，是一种综合利用计算机图形系统和各种控制接口，在计算机上生成可交互的三维交互环境，面向用户提供沉浸感的技术。
3.当前，vr技术已经在游戏、医疗、社交等场景得到广泛应用，在日常生活中变得越来越常见，但针对vr应用的攻击方法也相应增加。其中，在身份认证方面比较经典的是“旁观者”攻击。所谓“旁观者”攻击，指的是当用户戴上vr外设进行沉浸式交互，如在vr系统中进行密码输入，此时用户无法得知现实世界中身边的情况，而处于现实世界中的攻击者可以通过观察用户的输入动作来推测出用户密码。
4.随着vr应用的发展，更多人开始重视其安全隐患，许多vr应用场景需要验证用户身份。为了保护用户隐私、数据安全，同时保持良好的用户体验，设计并实现可直接在vr系统内部署的身份验证方案很有必要。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于自动数据增强的域泛化行人重识别方法、系统及介质，利用vr系统突出的沉浸式三维交互特性，通过操作一个独立于环境的可交互立体模型来进行密码输入，具有良好的抗观察性，从而抵御来自现实世界的肩窥攻击，并能够在使用长度较短的密码的情况下达到令人满意的安全度。
6.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.本发明的一个方面，提供了一种基于空间交互的虚拟现实用户安全认证方法，其特征在于，包括下述步骤：
8.接受用户的身份认证请求；
9.在vr系统中输出一个功能选择界面，所述功能选择界面提供密码设置、身份认证的功能；若用户选择进行密码设置，则在vr系统中输出引导用户进行密码设置的密码设置界面；用户利用立体可交互模型进行密码字符串的输入，完成输入后选择保存；若用户选择进行身份认证则加载身份认证界面；
10.进入身份认证界面进行身份认证；所述身份认证界面与密码设置界面类似，用户通过与密码设置界面相同的立体可交互模型进行密码字符串的输入；用户输入密码字符串后需选择保存，完成密码输入；
11.基于用户所输入的密码字符串与先前所设置密码进行对比，对所述用户进行身份认证。
12.作为优选的技术方案，所述密码设置界面以及身份认证界面均包括提示用户操作方法的文字说明、用于进行取消、确认操作的功能按钮，以及用于输入设置的密码字符串的
立体可交互模型。
13.作为优选的技术方案，所述密码字符串的长度为4，在完成密码输入并选择保存后，vr系统自动检查用户提交的密码是否符合要求，符合密码设置要求才能成功注册或身份认证。
14.作为优选的技术方案，所述立体可交互模型以近似球体的正二十面体为框架，共有12个顶点，每个顶点代表一位可输入字符，用户密码设置可选择的字符范围是0-9、字母a以及字母z；密码最终被记录为一个字符串，密码的安全等级与密码长度成正比。
15.作为优选的技术方案，用户通过使用手柄控制器与立体可交互模型交互完成密码输入，其物体交互动作具体为：扣下手柄控制器的扳机发射射线；在射线对准物体的同时摁下手柄触控板中心为选择目标物体，触碰触控板外圈的不同位置来控制模型的旋转方向和旋转速度。
16.作为优选的技术方案，所述密码设置界面内所显示的立体可交互模型的初始偏转角度与身份认证界面内所显示的立体可交互模型的初始偏转角度不同。
17.作为优选的技术方案，用户进行身份认证前，vr系统首先会检查该用户是否已经完成注册；若该用户并未完成注册，则输出错误信息，提示用户先进行密码设置以完成注册；若该用户已经完成注册，则加载身份认证界面。
18.作为优选的技术方案，所述对所述用户进行身份认证包括以下步骤：
19.若用户所输入的字符串与先前所设置密码完全一致，则认证通过，在认证功能界面输出登录成功的文字提示信息；否则提示用户重新进行认证。
20.本发明的另一个方面，提供了一种基于空间交互的虚拟现实用户安全认证系统，应用于上述的基于空间交互的虚拟现实用户安全认证方法，包括身份认证请求模块、密码设置模块、身份认证模块以及验证模块；
21.所述身份认证请求模块用于接受用户的身份认证请求，并在vr系统中输出一个功能选择界面，所述功能选择界面提供密码设置、身份认证的功能；若用户选择进行密码设置，则在vr系统中输出引导用户进行密码设置的密码设置界面；若用户选择进行身份认证则加载身份认证界面；
22.所述密码设置模块用于完成密码输入工作，具体为：用户利用立体可交互模型进行密码字符串的输入，完成输入后选择保存；
23.所述身份认证模块用于进行身份认证；所述身份认证界面与密码设置界面类似，用户通过与密码设置界面相同的立体可交互模型进行密码字符串的输入；用户输入密码字符串后需选择保存，完成密码输入；
24.所述验证模块用于将用户所输入的密码字符串与先前所设置密码进行对比，对所述用户进行身份认证。
25.本发明的另一个方面，提供了一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现上述的基于空间交互的虚拟现实用户安全认证方法。
26.本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
27.(1)本发明创新性地利用近似于球体的正二十面体设计了一种新的可交互的三维输入布局模型，该模型可以通过交互操作操纵其进行定向旋转，无缝切换模型的主操作面，可操作性强，同时，相较于传统的口令密码验证增加了密钥空间，提升了口令验证的安全
性，增加了攻击者的破解难度；
28.(2)本发明在交互方式中引入了手柄触控板，用户可以通过触摸触控板的不同位置来实现不同的交互效果；
29.(3)本发明在上述交互设计中，将触控板进行了区域划分，其中，只有触控板外圈可用于控制输入模型的整体旋转动作，包括控制模型的整体旋转方向以及旋转速度；而触控板的内圈，即中心区域仅用于进行选择确认操作，将选择交互和操纵交互放到同一个控制设备上能够尽量缩短用户进行密码输入时所花费的时间；
30.(4)本发明在每次运行时模型会随机偏转一个角度，能够进一步提高认证方案的安全性；
31.(5)在本发明的验证方法中，用户只需要设置长度较短的字符串作为密码，选择少数几个可交互物体，即可获得良好的安全性；
32.(7)本发明对硬件要求较低，可兼容市面上大部分的vr设备，并且独立于环境，可以直接部署到任意的vr应用场景中。
附图说明
33.图1是本发明实施例基于空间交互的虚拟现实用户安全认证方法的流程图；
34.图2是本发明实施例立体可交互模型的结构示意图；
35.图3是本发明实施例通过触摸触控板控制模型旋转的示意图；
36.图4是本发明实施例初始偏转角度不同的立体可交互模型示意图；
37.图5是本发明实施例基于空间交互的虚拟现实用户安全认证系统的结构示意图；
38.图6是本发明实施例的存储介质的结构示意图。
具体实施方式
39.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
40.实施例
41.如图1所示，本实施例提供了一种基于空间交互的虚拟现实用户安全认证方法，包括以下步骤：
42.步骤s1：创建vr场景模型；
43.开发人员可以通过特定的建模工具，完成vr场景模型的创建。例如，开发人员可以使用诸如unity、maya、blender等建模工具完成vr场景模型的创建。在开发vr场景时，该vr场景模型，以及该场景的纹理贴图等可通过素材商店购得，或采用经过处理的现实素材，使该vr场景与现实场景更加贴合。
44.为了使用户能够在vr场景中完成对自身身份进行认证：可以通过上述建模工具，在上述vr场景模型中，创建多个三维交互选项，如按钮、虚拟物品等。用户可以通过选中特定的三维交互选项，如认证按钮，来发起身份认证请求。
45.在本例中，输入模型整体的键位布局设计为一个正二十面体，其中，每个顶点代表
一位字符，用户选中某一顶点即代表用户输入了该顶点所代表的字符，每个字符对象都可以重复选中；相邻的两个顶点之间由一根细圆柱连接，上述细圆柱设置为无法交互；
46.进行字符内容输入的对象设计为统一的三维立方体模型和表示特征的文字标识组成的对象，如标有文字“a”的立方体模型表示选中则可输入字符“a”，标有文字“1”的立方体模型表示选中则可输入字符“1”；另外，为了方便区分字符“6”和字符“9”，模型的文字标识对这两个字符添加了下划线，即字符“6”输入对象的文字标识为“6”，字符“9”输入对象的文字标识则为“9”；
47.出于美观性的考量，字符输入对象的立方体设置为不同的颜色，而文字标识统一为白色，颜色变量暂不作为密码特征。
48.步骤s2：发起身份认证请求；
49.用户在vr场景中进行沉浸体验的过程中，可以通过与vr终端进行交互，来触发用户认证界面的输出。
50.在本例中，vr场景模型中可以提供一个用于触发身份认证功能的虚拟元件；当用户在vr场景中进行沉浸体验的过程中，如果需要发起身份认证，用户可以通过特定的交互方式，选中上述虚拟元件，进而触发身份认证功能。例如，在实际应用中，用户可以通过操作手柄控制器、手势、凝视、语音操控等方式进行交互。
51.在本例中，用户可以通过使用手柄控制器发出的镭射射线和触控按钮选中预设的虚拟按钮来发起身份认证请求。
52.步骤s3：接受用户的身份认证请求；
53.步骤s4：用户佩戴的vr终端设备可以通过vr应用场景向用户输出一个功能选择界面，所述功能选择界面提供密码设置、身份认证登录的功能；
54.用户可以通过使用手柄控制器发出的镭射射线和触控按钮选中预设的虚拟按钮来进行选择；
55.若用户选择进行密码设置，则跳转至步骤s5，若用户选择进行身份认证，则vr终端设备首先会检查该用户是否已经完成注册；若该用户并未完成注册，则输出错误信息，提示用户先进行密码设置以完成注册；若该用户已经完成注册，则跳转至步骤s7。
56.步骤s5：若用户选择进行密码设置，则在vr终端设备中输出引导用户进行密码设置的密码设置界面；
57.在本例中，当用户通过与特定的三维交互选项进行交互后，vr终端会输出一个引导操作界面来帮助用户进行密码设置，所述界面包括提示用户操作方法以及密码设置要求的文字说明、用于进行取消、确认操作的功能按钮，以及一个可以通过手柄控制器操纵动作的立体可交互模型。
58.所述立体可交互模型以近似球体的正二十面体为框架，共有12个顶点，每个顶点代表一位可输入字符，用户密码设置可选择的字符范围是0-9、字母a以及字母z；密码最终被记录为一个字符串，密码的安全等级其长度成正比，在本实施例中，密码长度为4。
59.用户需要通过使用手柄控制器与立体可交互模型交互完成密码输入，在本实施例中，规定的选择物体交互动作具体为：扣下手柄控制器的扳机发射射线；在射线对准物体的同时摁下手柄触控板中心为选择目标物体，触碰触控板外圈的不同位置来控制模型的旋转方向和旋转速度。在本实施例中假设用户需要设置的密码为{2，6，a，5}，则：
60.如图2所示，假设在本实施例中密码设置界面的模型在偏转了初始的随机角度后正对用户的主操作面是包括了字符{a，1，2，3，7，8}的五边形；用户装戴好vr设备后，首先需要扣住手柄控制器的扳机发射镭射射线，用户可以在vr头部显示器输出的界面中看见上述射线；接着用户需要保持扳机扣下的状态，移动手柄控制器使射线末端射中标有字符“2”的物体；之后用户可以使用图3中的交互方式触摸触控板外围的右上方控制模型旋转，切换主操作面，使字符“6”对应的顶点移动到方便选中的范围内，然后使用同样的操作方法选中标有字符“6”的物体；类似地，用户可以触摸触控板外围的下半部分区域使模型沿水平轴旋转，将字符“a”移动到面前，然后使用同样的操作方法选中标有字符“a”的物体以及与其相邻的标有字符“5”的物体；
61.与此同时，用户输入的内容会实时输出到输入模型上方，用户可以查看界面中显示的已输入字符检查自己的输入是否完好无误；当用户输入完想要设置的密码字符串并进行保存后，vr终端会记录用户输入的内容，记录为用户密码。
62.步骤s6：当用户按照操作指引完成密码的设置并确认密码输入无误后，用户需要选中界面中的“保存”按钮，提交并保存好自己设置的密码。
63.在用户进行密码保存时，vr系统会先判断用户所输入的密码长度是否符合要求，符合密码设置要求才能成功注册或身份认证：
64.如果用户所输入的密码长度不符合要求，会输出文字信息提示用户所设置的密码不合法，需要重新设置，不会自动跳转回功能选择界面；
65.如果用户所输入的密码长度符合要求，则判定密码合法，保存完毕后用户即视作注册成功，会自动跳转回功能选择界面，用户此时可以选择认证功能，发起身份认证请求。
66.在本例中，该密码记录为{2，6，a，5}；
67.步骤s7：用户完成密码设置后，可以返回到功能选择界面，选中“认证”虚拟按钮，即进入身份认证界面进行身份认证；
68.在本例中，当vr终端接收到用户发起的身份认证请求时，首先基于该用户的用户标识向上述业务服务端发起查询，查询该用户是否已经完成注册，设置好了密码。
69.如果该用户并未设置过密码，则在vr界面中输出提示用户进行注册的说明信息，引导用户进行密码设置。此时vr客户端可以重复以上出示的密码设置流程，在vr环境中输出密码设置界面，引导用户完成密码设置和注册，在本例中不再赘述。
70.如果该用户已经完成密码设置，则：
71.用户可以进入身份认证界面，所述界面与密码设置界面类似，包含有提示用户操作方法以及密码设置要求的文字说明、用于进行取消、确认操作的功能按钮，以及一个相同的可以通过手柄控制器操纵动作的立体可交互模型。
72.该模型与密码设置界面内所显示的立体可交互模型的初始偏转角度不同。如图4所示，假设在本实施例中，认证界面的模型在偏转了初始的随机角度后正对用户的主操作面是包括了字符{a，5，1，2，9，7}的五边形；
73.与用户进行密码设置时一样，密码字符的可输入范围是0-9，以及字母a和字母z。
74.用户输入的内容会实时输出到输入模型上方，用户需要使用与步骤s5中同样的交互方式来完成密码的输入，其所输入的密码应当与设置的密码完全一致；与此同时，用户可以通过查看界面中显示的已输入字符检查自己的输入是否完好无误；
75.步骤s8：确认密码输入无误后，用户需要选中界面中的“提交”按钮，确认并提交输入密码；在本例中，正确的密码输入应为{2，6，a，5}；
76.步骤s9：当用户输入完密码字符串并确认提交后，vr终端会比对用户之前设置的密码字符串，对所述用户进行身份认证；
77.如果用户输入的密码与设置密码不同，则在界面中输入认证错误的文字信息，并提示用户重新进行认证，如果用户在3次尝试后仍输入错误，则判定为恶意登录，无法继续进行认证；如果用户能够在3次尝试之内提交与设置密码完全一致的输入内容，则判定用户通过身份认证。
78.在用户的身份通过认证后，可以跳转回相应的业务界面，以便用户继续业务流程。
79.如图5所示，在本技术的另一个实施例中，提供了一种基于空间交互的虚拟现实用户安全认证系统，该系统包括身份认证请求模块、密码设置模块、身份认证模块以及验证模块；
80.所述身份认证请求模块用于接受用户的身份认证请求，并在vr系统中输出一个功能选择界面，所述功能选择界面提供密码设置、身份认证的功能；若用户选择进行密码设置，则在vr系统中输出引导用户进行密码设置的密码设置界面；若用户选择进行身份认证则加载身份认证界面；
81.所述密码设置模块用于完成密码输入工作，具体为：用户利用立体可交互模型进行密码字符串的输入，完成输入后选择保存；
82.所述身份认证模块用于进行身份认证；所述身份认证界面与密码设置界面类似，用户通过与密码设置界面相同的立体可交互模型进行密码字符串的输入；用户输入密码字符串后需选择保存，完成密码输入；
83.所述验证模块用于将用户所输入的密码字符串与先前所设置密码进行对比，对所述用户进行身份认证。
84.在此需要说明的是，上述实施例提供的系统仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能，该系统是应用于上述实施例的一种基于空间交互的虚拟现实用户安全认证方法。
85.如图6所示，在本技术的另一个实施例中，还提供了一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现一种基于空间交互的虚拟现实用户安全认证方法，具体为：
86.接受用户的身份认证请求；
87.在vr系统中输出一个功能选择界面，所述功能选择界面提供密码设置、身份认证的功能；若用户选择进行密码设置，则在vr系统中输出引导用户进行密码设置的密码设置界面；用户利用立体可交互模型进行密码字符串的输入，完成输入后选择保存；若用户选择进行身份认证则加载身份认证界面；
88.进入身份认证界面进行身份认证；所述身份认证界面与密码设置界面类似，用户通过与密码设置界面相同的立体可交互模型进行密码字符串的输入；用户输入密码字符串后需选择保存，完成密码输入；
89.基于用户所输入的密码字符串与先前所设置密码进行对比，对所述用户进行身份认证。
90.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
91.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。