CN106940766A - 视线轨迹认证系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种视线轨迹认证系统,包括有一影像捕获设备、一显示设备、以及一控制单元。该影像捕获设备用以拍摄用户影像;该显示设备提供显示接口;该控制单元包括有一脸部特征辨识模组或一手部特征辨识模组、一眼动分析模组、一视线轨迹解锁模组、以及一自主意志确认模组。该视线轨迹认证系统通过脸部特征确认用户身份,并侦测该用户的注视方向及眼部动作。一方面依据该用户的注视方向记录用户的视线轨迹以确认用户身份;另一方面分析该用户的眼部动作,以借由该用户的眼部动作确认该用户是否于自主意志下进行操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种视线轨迹认证系统及其方法,尤指一种结合脸部认证、手部认证或自主意志确认的视线轨迹认证系统及其方法。
背景技术
身份验证(Authentication)是指通过一定的手段,完成对用户身份的查验,通过对用户身份的查验确定用户的权限。过去关于身份验证的技术,多半经由密码进行验证,通过数字、或图形的组合,将密码组合属于对应的用户。所述的密码组合可能对应至一个用户的权限包括取得一样物品、取得一份数据、或是通行权等类似的实施型态。
密码验证的缺点在于其仅通过用户的心智能力确认用户的身份,因此,密码如果遭侧录外泄时,即便输入密码的人并非用户本人,设备亦无从查验用户的身份,将会导致身份验证能力产生瑕疵。而因为这类问题导致密码失窃的情况层出不穷,例如通过残留于键盘上的指纹取得用户的密码、或是通过侧录的方式记录用户键入的密码等。
是以,为解决上述问题,过去的技术中提出追踪用户的眼迹输入用户密码的概念。借由跟踪测量眼球位置及眼球运动信息的设备,用户可通过注视屏幕上不同的位置,对应输入该屏幕上所显示的多个密码,借此避免他人通过违法的手段窃取密码。然而,通过注视方向输入密码,仍然会有可能被侧录装置记录用户的眼动轨迹,从而借由眼动的模式推导出屏幕上密码的可能性,因此,如何避免用户被侧录装置侧录而导致密码外泄的情况,实为目前本领域技术人员所必须解决的问题。
发明内容
本发明的目的,在于解决过去以眼动输入密码时可能被侧录装置记录眼动轨迹,因而导致密码遭窃的问题。
为解决上述问题,本发明提供一种视线轨迹认证系统,包括一影像捕获设备、一显示设备、以及一控制单元。该影像捕获设备用以拍摄用户影像;该显示设备提供可供该用户注视的显示接口;该控制单元包括一眼动分析模组、一视线轨迹解锁模组、以及一自主意志确认模组。该眼动分析模组根据该用户影像的眼部影像得到该用户的注视方向;该视线轨迹解锁模组记录该用户的注视方向以取得一视线轨迹信息,将该视线轨迹信息与数据库中的轨迹数据进行比对,并于比对结果符合时产生一控制讯号传送至一身份验证设备;该自主意志确认模组提供图形化接口或隐藏式接口供该用户注视输入,并取得该用户的眼部动作或注视方向,以借由该用户的眼部动作或注视方向决定该用户是否于自主意志下进行操作。
进一步地,该控制单元包括有一图形生成模组,该图形生成模组提供一视线轨迹输入接口,供用户注视操作以依据用户的注视方向输入该视线轨迹信息。
进一步地,该图形生成模组于该视线轨迹输入接口提供供用户注视的辅助图形,以便用户依据该辅助图形输入该视线轨迹信息。
本发明的另一目的,在于提供一种结合脸部认证的视线轨迹认证系统,包括一影像捕获设备、一显示设备、以及一控制单元。该影像捕获设备用以拍摄用户影像;该显示设备提供可供该用户注视的显示接口;该控制单元包括一脸部特征辨识模组、一眼动分析模组、以及一视线轨迹解锁模组。该脸部特征辨识模组取得该用户影像,并由该用户影像撷取出脸部特征,将该脸部特征与数据库内的脸部数据进行比对以验证用户身份;该眼动分析模组根据该用户影像的眼部影像得到该用户的注视方向;该视线轨迹解锁模组记录该用户的注视方向以取得一视线轨迹信息,将该视线轨迹信息与数据库中的轨迹数据进行比对,并于比对结果符合时产生一控制讯号传送至一身份验证设备。
进一步地,所述的脸部特征包括以下任意一种:五官特征影像、虹膜影像、巩膜区域的血管分布影像。
本发明的另一目的,在于提供一种结合手部认证的视线轨迹认证系统,包括一影像捕获设备、一手部特征捕获设备、一显示设备、以及一控制单元。该影像捕获设备用以拍摄用户影像;该手部特征捕获设备用以撷取该用户的手部特征信息;该显示设备提供可供该用户注视的显示接口;该控制单元包括一手部特征辨识模组、一眼动分析模组、以及一视线轨迹解锁模组。该手部特征辨识模组,由该手部特征捕获设备取得该用户的手部特征信息,并将该手部特征信息与数据库内的数据进行比对,以确认该用户的身份。该眼动分析模组根据该用户影像的眼部影像得到该用户的注视方向;该视线轨迹解锁模组记录该用户的注视方向以取得一视线轨迹信息,将该视线轨迹信息与该数据库中的轨迹数据进行比对,并于比对结果符合时产生一控制讯号传送至一身份验证设备。
进一步地,该手部特征信息包括指纹特征信息或手掌特征信息。
进一步地,该控制单元还包括一自主意志确认模组,提供图形化接口或隐藏式接口供该用户注视输入,并取得该用户的眼部动作或注视方向,以借由该用户的眼部动作或注视方向决定该用户是否于自主意志下进行操作。
进一步地,该控制单元包括有一图形生成模组,该图形生成模组提供一视线轨迹输入接口,供用户注视操作以依据用户的注视方向输入该视线轨迹信息。
进一步地,该图形生成模组于该视线轨迹输入接口提供供用户注视的辅助图形,以便用户依据该辅助图形输入该视线轨迹信息。
本发明的另一目的,在于提供一种视线轨迹认证方法,包括:拍摄用户影像;经由该用户影像撷取出眼部影像,并由该眼部影像得到该用户的注视方向;记录该用户的注视方向以取得一视线轨迹信息;将该视线轨迹信息与数据库中的轨迹数据进行比对,并于比对结果符合时产生一控制讯号传送至一身份验证设备;以及提供图形化接口或隐藏式接口供该用户注视输入,并取得该用户的眼部动作或注视方向,以借由该用户的眼部动作或注视方向确认该用户是否于自主意志下进行操作。
本发明的另一目的,在于提供一种结合脸部认证的视线轨迹认证方法,包括:拍摄用户影像;经由该用户影像撷取出脸部特征,将该脸部特征与数据库内的脸部数据进行比对以确认用户身份;经由该用户影像撷取出眼部影像,并由该眼部影像得到该用户的注视方向;记录该用户的注视方向以取得一视线轨迹信息;以及将该视线轨迹信息与数据库中的轨迹数据进行比对,并于比对结果符合时产生一控制讯号传送至一身份验证设备。
进一步地,所述的脸部特征包括以下任意一种:五官特征影像、虹膜影像、巩膜区域的血管分布影像。
本发明的另一目的,在于提供一种结合手部认证的视线轨迹认证方法,包括:拍摄用户影像;经由该用户影像撷取出手部特征信息,将该手部特征信息与数据库内的手部数据进行比对以确认该用户身份;经由该用户影像撷取出眼部影像,并由该眼部影像得到该用户的注视方向;记录该用户的注视方向以取得一视线轨迹信息;以及将该视线轨迹信息与该数据库中的轨迹数据进行比对,并于比对结果符合时产生一控制讯号传送至一身份验证设备。
进一步地,该手部特征信息包括指纹特征信息或手掌特征信息。
进一步地,所述的视线轨迹认证方法还包括提供图形化接口或隐藏式接口供该用户注视输入,并取得该用户的眼部动作或注视方向,以借由该用户的眼部动作或注视方向确认该用户是否于自主意志下进行操作。
进一步地,所述的视线轨迹认证方法于记录该用户的注视方向时,提供一视线轨迹输入接口,供用户注视操作,以依据用户的注视方向输入该视线轨迹信息。
进一步地,所述的视线轨迹认证方法于提供该视线轨迹输入接口时,于该视线轨迹输入接口上,提供供用户注视的辅助图形,以便用户依据该辅助图形输入该视线轨迹信息。
本发明比起现有技术具有以下的优势功效:
1.本发明经由脸部辨识(或手部辨识)及视线轨迹确认用户身份,可减少密码被他人破解的可能性。通过上述的技术达到确保网络活动与实体活动所使用密码不会遗失、不会被复制、且确保于自由意志下使用的效果。
2.本发明通过视线轨迹认证,可避免因同一组密码被重复使用因而第三人被破解的风险,亦可降低用户的密码被第三人猜出的可能性。
附图说明
图1,为本发明视线轨迹认证系统的方块示意图。
图2,为本发明第一实施例的示意图。
图3,为本发明第二实施例的示意图。
图4,为本发明自主意志询答选单的示意图。
图5,为本发明脸部特征比对选单的示意图(一)。
图6,为本发明脸部特征比对选单的示意图(二)。
图7,为本发明脸部特征比对选单的示意图(三)。
图8-1为本发明视线轨迹输入接口的第一实施例的示意图(一)。
图8-2,为本发明视线轨迹输入接口的第一实施例的示意图(二)。
图9-1为本发明视线轨迹输入接口的第二实施例的示意图(一)。
图9-2,为本发明视线轨迹输入接口的第二实施例的示意图(二)。
图10-1为本发明视线轨迹输入接口的第三实施例的示意图(一)。
图10-2,为本发明视线轨迹输入接口的第三实施例的示意图(二)。
图11,为本发明结合脸部认证的视线轨迹认证方法的流程示意图。
图12,为本发明结合手部认证的视线轨迹认证方法的流程示意图。
图13,为本发明接续图11或图12的流程示意图。
图14,为本发明的自主意志确认程序的流程示意图。
附图标记说明:
100 视线轨迹认证系统
1A 身份验证设备
10 影像捕获设备
20 显示设备
21 显示接口
30 控制单元
31A 脸部特征辨识模组
31B 手部特征辨识模组
32 眼动分析模组
33 图形生成模组
34 视线轨迹解锁模组
35 自主意志确认模组
36 数据库
40 手部特征捕获设备
IN 连网设备
ME 储存单元
1B 保险箱
11B 箱体
12B 防护门
13B 门锁模组
14B 接目装置
141B 窗口
15B 传输线
16B 收纳盒
17B 卷线器
1C 门禁系统
11C 壁挂主机
12C 门锁模组
13C 接目装置
14C 保全主机
15C 大门
16C 传输线
B1 视线轨迹输入接口
B11 游标
L1 视线轨迹线段
C1 视线轨迹输入接口
C11 指引图形
L2 视线轨迹线段
C12 游标
D1 视线轨迹输入接口
D11 物件
D12 物件
L31 线段
L32 线段
L33 线段
L34 线段
J 图形化接口
J1 选项钮
J2 选项钮
PA 虹膜对正图形
PB 脸部对正图形
PC 巩膜对正图形
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容,现就配合附图说明如下。再者,本发明中的附图,为说明方便,其比例未必照实际比例绘制,该等附图及其比例并非用以限制本发明的范围,在此先行叙明。
本发明提供一种结合脸部认证或手部认证的视线轨迹认证系统100,可应用于各式身份验证设备1A上,以确认用户的身份。所述的身份验证设备1A例如保险箱、门禁系统、ATM装置、网络ATM装置、自然人凭证装置等或其他类此的身份验证设备,于本发明中并不欲予以限制。
以下针对本发明的视线轨迹认证系统举一具体实施例进行说明,请参阅图1,本发明视线轨迹认证系统的方块示意图,如图所示:
所述的视线轨迹认证系统100主要包含有一影像捕获设备10、一显示设备20、一手部特征捕获设备40、以及一连接至上述装置的控制单元30。
所述的影像捕获设备10用以拍摄用户影像,以进一步撷取出用户的脸部特征及眼部影像。具体而言,该影像捕获设备10系可为搭载有感光耦合组件(Charge CoupledDevice,CCD)或互补性氧化金属半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)的摄像机,于本发明中不予以限制。该影像捕获设备10于拍摄到用户影像时,将该用户影像传送至该控制单元30进行分析。
所述的显示设备20提供可供该用户注视的显示接口21。所述的显示接口21可以为TN面板(Twisted Nematic)、STN面板(Super-twisted nematic display)、VA面板(Vertical Alignment)、IPS面板(In-Plane Switching)、PLS面板(Plane to LineSwitching)、ASV面板(Advanced Super-V)、FFS面板(Fringe Field Switching)、OCB(Optical Compensated Birefringence)等或其他类此的面板,或传统式CRT屏幕(CathodeRay Tube),于本发明中不予以限制。
所述的手部特征捕获设备40可为指纹捕获设备或手掌特征捕获设备。
具体而言,指纹捕获设备可为非接触式的光学扫描仪、或接触式的硅晶扫描仪或其他类此的装置。光学扫描仪利用数千个电荷耦合器件组成的数组,借由拍摄用户的手指以取得手指上脊纹与沟纹的数字灰阶影像,并将该数字灰阶影像进行二值化处理,以取得指纹特征。硅晶扫描仪将数组上的数千个电容器感应至预设的值。通过手指的脊纹与沟纹会吸收扫描仪数组上微量的电荷,改变数组上电容器的电位值,并由改变的电位值读取出覆盖其上的指纹特征。所述的指纹特征为由手指脊纹与沟纹所排列而成的数组图,所取得的指纹特征将被传送至控制单元30中的手部特征辨识模组31B,借以与数据库36内的数据进行比对。除上述的方式外,亦可通过温差、压力差、红外线或其他方式撷取用户的指纹特征,本发明并不仅限制于上述的二种实施例,在此必须先行叙明。
具体而言,手掌特征捕获设备可为扫描仪、摄影机、手掌影像捕获设备、红外线摄影机或其他方式撷取用户的手掌特征。扫描仪设置有氙气或冷光灯管作为光源,借由单向来回移动的线扫描CCD取得用户的手掌影像,通过调整扫描仪的参数去除手掌细纹等多余信息。摄影机例如CCD摄影机或CMOS摄影机,通过合适的滤镜与合适的光线,提高掌纹的清晰度并降低噪声。手掌影像捕获设备系特别设计用以取得手掌影像于的下方设置有CCD摄影机或CMOS摄影机,并设置有固定的打光模组,以固定的角度提供光源,并提供配合手掌形状、大小设置的空间,令用户的手掌中心处于腾空的状态,并经由箱子的保护来隔绝外在光线以取得完美的手掌影像。红外线摄影机通过红外线打光的方式,拍摄用户手掌的静脉血管,利用红外线扫瞄供应人体氧气的血红素,衰退的血红素会吸收红外线,因此静脉血管将呈现黑色,手掌的其他部分则是白色。
于另一较佳实施例中,所述的手部特征捕获设备40亦可直接由本发明中所述的影像捕获设备10替代,用户直接将手指或手掌移动至该影像捕获设备10的取像范围内,借以取得用户的手部信息。可理解的,将手部特征捕获设备40由影像捕获设备10替代或整合至影像捕获设备10上,属于本发明均等范围内的实施例。
所述的控制单元30可耦接于用以储存数据的储存单元ME以借由存取该储存单元ME内的程序或数据执行对应的步骤。该控制单元30可为中央处理器(Central ProcessingUnit,CPU),或是其他可程序化并具有一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuits,ASIC)、可程序化逻辑设备(ProgrammableLogic Device,PLD)或其他类似装置或这些装置的组合。所述的储存单元ME可以是任何型态的固定或可移动随机存取内存(Random Access Memory,RAM)、只读存储器(Read-OnlyMemory,ROM)、闪存(Flash Memory)或类似组件或上述组件的组合。该储存单元ME亦可由一或更多个可存取的非挥发性记忆构件所构成。具体而言,其可为硬盘、记忆卡,亦可为集成电路或韧体(Firmware)。于另一较佳实施例中,所述的控制单元30可与储存单元ME共同构成处理器,该控制单元30加载该储存单元ME所预存的程序,并执行对应的算法。
针对身份验证设备1A,以下举二不同实施例进行说明:
于一较佳实施例中,所述的身份验证设备1A可以为一保险箱1B,请参阅图2。所述的保险箱1B包括有箱体11B、防护门12B、门锁模组13B、以及接目装置14B。该箱体11B具有供物品存放的容置空间。该防护门12B可活动地设于该箱体11B的一侧,遮覆住该容置空间,使该容置空间成为与外界隔绝的密闭状态。该门锁模组13B用以控制该防护门12B的开启或关闭。所述的接目装置14B与该箱体11B间借由传输线15B连接,于该箱体11B上系设置有收纳盒16B,以及设置于该收纳盒16B下方的卷线器17B,于使用者不使用时,该卷线器17B可将该传输线15B缠绕后收纳于该收纳盒16B下方。
于接目装置14B内设置有上述的显示设备20及影像捕获设备10,操作时,使用者可将该接目装置14B上的窗口141B靠置于用户的眼部,并借由注视方向操作显示设备20上的光标以输入认证输入信息,通过比对的结果,解锁或锁定该门锁模组13B。
于另一较佳实施例中,所述的身份验证设备1A可以为一门禁系统1C,请参阅图3。所述的门禁系统1C包括有壁挂主机11C、门锁模组12C、以及接目装置13C。于屋内设置有保全主机14C。该壁挂主机11C系设置于大门15C的一侧、或是直接设置于该大门15C上。该门锁模组12C用以控制大门15C的开启或关闭。所述的接目装置13C与该壁挂主机11C间借由传输线16C连接,于该壁挂主机11C上设置有摆设槽,以及设置于该壁挂主机11C内侧的卷线器,于使用者不使用时,该卷线器可将该传输线16C缠绕后收纳于该壁挂主机11C内,以便该接目装置13C收回至该壁挂主机11C上供接目装置13C设置的摆设槽。
于接目装置13C内设置有上述的显示设备20及影像捕获设备10,操作时,用户可将该接目装置13C上的窗口靠置于眼部,并借由注视方向操作显示设备20上的光标以输入认证输入信息。
所述的控制单元30包含有脸部特征辨识模组31A、手部特征辨识模组31B、眼动分析模组32、图形生成模组33、视线轨迹解锁模组34、自主意志确认模组35、以及数据库36。其中,该脸部特征辨识模组31A、手部特征辨识模组31B、眼动分析模组32、图形生成模组33、视线轨迹解锁模组34、自主意志确认模组35、以及数据库36系可储存于该控制单元内的储存单元,借以执行各模组个别的功能。于另一较佳实施例中,该脸部特征辨识模组31A、手部特征辨识模组31B、眼动分析模组32、图形生成模组33、视线轨迹解锁模组34、自主意志确认模组35、以及数据库36可储存分别于该控制单元外的另一储存单元,于本发明中不予以限制。
所述的数据库36存有用户数据以及用户索引,该用户数据包含有用户设定的身份信息例如用户权限、姓名、出生年月日、或其他个人信息,该用户索引包含有对应于用户的密码、轨迹密码、虹膜代码、巩膜代码、五官特征代码、指纹特征、手掌特征等,该用户索引针对每一个用户分别具有一对应的代码,于进行身份确认时,可通过密码、轨迹密码、虹膜代码、巩膜代码、五官特征代码、指纹特征信息、手掌特征信息、或是直接由I/O设备输入的用户名,找到对应代码的用户,借以经由该用户的用户数据判断用户的权限。该数据库36可依据预先设定,供用户输入用户数据,并由I/O设备(例如通过键盘、触控屏幕等)、以及影像捕获设备10输入上述密码、或身份信息。
所述的脸部特征辨识模组31A用以取得该用户影像,并由该用户影像撷取出脸部特征,将该脸部特征与数据库36内的脸部数据进行比对以确认用户身份。为达到精确的辨识率,于较佳实施例中,所述的脸部特征可以为用户的虹膜特征、五官特征、巩膜特征或上述三种特征的组合(例如先进行虹膜特征比对、再进行脸型特征、巩膜特征比对等)。
以下针对虹膜特征、五官特征、及巩膜特征的实施例分别进行说明:
于其中一较佳实施例中,该脸部特征辨识模组31A由用户影像中撷取出用户的眼部影像,以经由该眼部影像中的虹膜区域取得虹膜影像。于进行脸部辨识时撷取出的虹膜区域将与数据库36内的虹膜数据进行比对,以确认用户的身份。
以下简略说明虹膜比对的方法:由于虹膜对于近红外光的频段会有较高的反照率,为便于取得虹膜的特征,以近红外光对用户的眼部进行照明以撷取虹膜影像。接续,该脸部特征辨识模组31A由该用户的脸部影像中定义出眼部区域,并经由将该眼部区域进行二值化处理后取得虹膜至眼白及虹膜至瞳孔边界之间的区域,将该区域定义为虹膜区域。为避免虹膜本身因为瞳孔放大缩小而有所变化所带来的影响,可借由将所取得的虹膜进行正规化处理后再进行比对。接续,经正规化后的虹膜影像经由滤波器抽取出其中的虹膜特征来代表虹膜信息,所抽取出来的信息为二位的虹膜代码。最后,将抽取出来的虹膜代码,与数据库36中的虹膜数据逐一比对,寻找出最相近的虹膜数据,以确认用户的权限。
除上述通过虹膜特征进行身份认证的实施例外,于另一较佳实施例中,该脸部特征辨识模组31A可通过拍摄用户整张脸部的影像与数据库36内的脸部数据进行比对,以确认用户的身份。于本实施例中,所述的脸部特征为该用户的脸部影像中例如脸型轮廓、五官相对位置、或脸部凸起部位等的五官特征影像。
具体而言,所述的五官特征可通过主成分分析法(Principal ComponentAnalysis,PCA)、线性鉴别分析法(Linear Discriminant Analysis,LDA)、正交局部保持投影法(Orthogonal Local Preserving Projection,OLPP)、离散小波变换(DiscreteWavelet Transform)、支持向量机器(Support Vector Machine)、或K-近邻算法(K-nearest Neighbors)等方法进行演算,将有关于脸型轮廓、五官相对位置、或脸部凸起部位的脸部特征与数据库36内的脸部数据进行比对,借以判断用户的权限。
有关于五官特征辨识的技术过去已有许多相关技术得以支持,在此即不再予以赘述。
又于另一较佳实施例中,该脸部特征辨识模组31A由用户影像中撷取出用户的眼部影像,以经由该眼部影像中的巩膜区域取得巩膜影像,于进行脸部辨识时撷取出的巩膜区域将与数据库36内的巩膜数据进行比对,以确认用户的身份。所述的脸部特征为该用户的眼部影像中巩膜区域的血管分布影像。原则上,巩膜辨识的方法与虹膜辨识的方式相当近似,均可以二值化的方式将感兴趣区域撷取出来。巩膜辨识及虹膜辨识二者主要的差异点在于撷取的区域不相同,虹膜辨识所撷取的影像为人眼的虹膜纹理,巩膜辨识所撷取的影像为人眼中巩膜(眼白)的血管分布。
以下简略说明巩膜比对的方法。首先,该脸部特征辨识模组31A由该用户的脸部影像中定义出眼部区域,并经由将该眼部区域进行二值化处理(或色调分离)后取得眼睑至巩膜及巩膜至角膜边界之间的边界,将该二边界之间的区域定义为巩膜区域。所撷取到的巩膜影像可进行正规化处理以便于后续比对。接续,经正规化后的巩膜影像经由滤波器抽取出其中的血管分布来代表巩膜信息,所抽取出来的信息为二位的巩膜代码。最后,将抽取出来的巩膜代码,与数据库36中的巩膜数据逐一比对,寻找出最相近的巩膜数据,以确认用户的权限。
影像捕获设备10于取得用户影像后,所撷取到的用户影像提供至眼动分析模组32进行分析,以取得用户的注视方向并依据该注视方向形成可操作的光标。
所述的手部特征辨识模组31B用以取得该用户影像,并由该用户影像撷取出手部特征,将该手部特征与数据库36内的手部数据进行比对以确认用户身份。为达到精确的辨识率,于较佳实施例中,所述的手部特征可以为用户的指纹特征信息或手掌特征信息或上述二种特征的组合(例如先进行指纹特征比对、再进行手掌特征比对等)。
所述的手部特征辨识模组31B由该手部特征捕获设备40取得该用户的手部特征信息,并将该手部特征信息与数据库36内的数据进行比对,以确认该用户的身份。该手部特征辨识模组31B可以为指纹特征辨识模组或手掌特征辨识模组。
所述的指纹特征辨识模组由该手部特征捕获设备40取得该用户的指纹特征,并将该指纹特征与数据库36内的数据进行比对,以确认该用户的身份。于比对完成时,该指纹特征辨识模组可通过用户索引找到指纹特征所对应的用户数据及权限,并借由用户所对应的权限产生控制讯号,或是进一步再执行密码输入、或进一步对用户的自主意志进行确认,借以二次保护用户的数据。于一较佳实施例中,指纹特征辨识模组可将指纹结构特征(核心点及三角点)或指纹细节特征(分叉点及终止点)转换为特征码,将特征码储存于数据库36作为辨识的依据。于比对时就用户的指纹结构特征或指纹细节特征所撷取的特征码于用户索引中搜寻出相符的用户数据,以确认用户的身份及权限。上述的方式仅为可供参考的一较佳实施例,本发明并不仅限制于上述的实施例。
所述的手掌特征辨识模组由该手部特征捕获设备40取得该用户的手掌特征,并将该手掌特征与数据库36内的数据进行比对,以确认该用户的身份。于比对完成时,该手掌特征辨识模组可通过用户索引找到手掌特征所对应的用户数据及权限,并借由用户所对应的权限产生控制讯号,或是进一步再执行密码输入、或进一步对用户的自主意志进行确认,借以二次保护用户的数据。于一较佳实施例中,所述的手掌特征可以为几何学方面的特征例如指节长度与宽度、手掌面积、长度与厚度,亦或是由手掌影像中所萃取出的手掌掌纹、亦或是手掌血管分布等,该手掌特征辨识模组主要通过边缘化处理、掌纹萃取、感兴趣区域切割、或二值化处理的方式取得手掌特征,并将手掌特征转换为对应的特征码,将特征码储存于数据库36作为辨识的依据。于比对时,通过由用户手掌特征所撷取的特征码于用户索引中搜寻出相符的数据,以确认用户的身份及权限。上述的方式仅为可供参考的一较佳实施例,本发明并不仅限制于上述的实施例。
所述的眼动分析模组32于取得该用户影像时,根据该用户影像的眼部影像,得到该用户的注视方向与眼部动作。所述的注视方向指用户注视于显示设备20上所对应的坐标位置,该眼动分析模组32可通过分析瞳孔中心位置与光斑间的几何关系产生眼部动作信息以确认该注视方向。具体而言,该眼动分析模组32于拍摄到的眼部影像中,通过二值化处理的方式取得用户的瞳孔中心位置、及光斑位置,由该瞳孔中心位置定义基线,再由该瞳孔中心位置与该光斑产生连结线,并测量该基线与该连结线之间的夹角,依据该夹角判断该瞳孔中心位置与该光斑之间的相对几何关系,以判断注视的方向。上述的流程可借由训练器预先建立人眼动作的多个样本后,通过插入法的方式,判断使用者的注视方向,借此可确立使用者的注视方向。
所述的眼部动作系指例如眼球的运动方向、或是眼球的运动轨迹等,可通过简单的演算方式得到用户的眼部动作,判断用户输入的指令。于其中一较佳实施例中,所述的眼部动作可通过简单的演算程序取得,例如将二眼睑间的巩膜分为多个区块依据该多个区块间的比例而产生控制讯号。由于针对注视方向及眼部动作侦测的相关技术已有许多相关前案可予以支持,在此亦不再一一举例说明。
所述的视线轨迹解锁模组34记录该用户的注视方向以取得一视线轨迹信息,将该视线轨迹信息与数据库36中的轨迹数据进行比对,并于比对结果符合时产生一控制讯号传送至该身份验证设备1A。该视线轨迹解锁模组34由该眼动分析模组32取得用户的注视方向,并记录每一注视方向所对应的坐标,依据该注视方向的顺序及联机组成代码串后,将该代码串与储存于该数据库36内的储存的轨迹数据进行比对,以验证用户身份。于启动时,图形生成模组33提供一视线轨迹输入接口,供用户注视操作以依据用户的注视方向输入该视线轨迹信息。于一较佳实施例中,该图形生成模组33可更进一步于该视线轨迹输入接口提供供用户注视的辅助图形,以便用户依据该辅助图形输入该视线轨迹信息。
所述的自主意志确认模组35连接至该图形生成模组33以提供图形化接口或隐藏式接口供该用户注视输入,并与该眼动分析模组32对应,以取得该用户的眼部动作或注视方向。该自主意志确认模组35借由该用户的眼部动作或注视方向决定该用户是否于自主意志下进行操作。
于一较佳实施例中,于启动自主意志确认模式时,图形生成模组33提供图形化接口J供用户使用,所述的图形化接口J可提供一智能询答功能,该智能询答功能依据用户预先输入的身份数据,产生对应的询答内容,依据询答内容的结果判断用户是否于自主意志的情况下操作装置。请参阅图4所示,该自主意志确认模组35依据用户的身份提出问题请求用户回答,于实施例中问题内容为“请问您最喜欢吃的食物是什么?”并提供用户对应的选项钮J1、J2,选项钮J1显示“牛肉面”,选项钮J2显示“意大利面”,假另用户初始设定时于数据中填写喜好的食物为牛肉面,当用户于操作选单时选择选项钮J2(意大利面)时,该自主意志确认模组35即判定用户是于非自主意志情况下操作选单,并产生对应的控制讯号。于一较佳实施例中,所述的控制讯号例如可以传送至保密设备,执行锁定的功能,并禁止任何的访问动作。于另一较佳实施例中,所述的控制讯号可经由连网设备IN传送至一后台中心,向该后台中心进行警示。
于另一较佳实施例中,所述的图形化接口可以为供用户注视点选的图形,以利用户于非自主意志操作选单的情况下,于隐密的状态请求救援。如图9-1和图9-2所示,图形生成模组33于视线轨迹输入接口C1中的右上角具有紧急求救按钮C13。用户于被胁迫的情况下操作装置时,可经由注视方向移动至该紧急求救按钮C13上,该自主意志确认模组35于确认用户的注视方向移动至该紧急求救按钮C13上时,经由连网设备IN将一警示讯号传送至后台中心或云端救援中心。
于另一较佳实施例中,所述的自主意志确认模组35提供例如于背景中执行的隐藏式接口,借由用户的眼部动作而被触发。用户于遭受外在胁迫时,可于选单中输入对应的眼部动作(例如依据注视方向、规律或不规律的眼部转动动作等),当该自主意志确认模组35经由该眼动分析模组32侦测到用户进行预定义的眼部动作时,该自主意志确认模组35产生对应的控制讯号。于一较佳实施例中,用户可通过眼部动作决定所欲传送的救援指令或是决定所欲请求救援的对象。例如用户可通过特定的眼部动作联络市警专线,通过云端报案系统或是后台服务系统与市警局联络。于遇到火灾时,则通过另一特定的眼部动作联络消防局,请求消防局或后台系统协助报案支持等。亦或是传送至后台中心或云端救援系统以便达到警示通知的功能。
以下举一具体实施例进行说明,请一并参阅图5、图6、及图7。以下揭示本发明的一较佳实施例的脸部特征比对选单,请先参阅图5:
用户于启动视线轨迹认证系统100时,该图形生成模组33会先于显示接口21上先显示脸部特征验证选单(虹膜验证选单、五官验证选单、巩膜验证选单)。于本实施例中,用于撷取用户的虹膜特征以进行比对。于该虹膜验证选单上显示一虹膜对正图形PA。于进行身份验证时,用户先进一步将眼部靠近该影像捕获设备10,以借由该影像捕获设备10拍摄该用户的眼部影像,所拍摄到的眼部影像显示于该虹膜验证选单上。于拍摄的同时,该视线轨迹认证系统100启动一近红外光发光装置(未图式),对用户的眼部进行照明。用户可依据该虹膜对正图形PA与用户眼部影像的相对位置于影像捕获设备10前移动,以将用户眼部影像中的虹膜区域对正至该虹膜对正图形PA的中间,以利脸部特征辨识模组31A撷取出用户的虹膜影像,并与该数据库36内的虹膜数据进行比对,完成身份验证。
有关于五官特征比对的实施例,请参阅图6:
于本实施例中,用于撷取用户脸部的五官特征以进行比对。于进行脸部特征辨识时,该图形生成模组33于该五官验证选单上显示一脸部对正图形PB。所述的脸部对正图形PB呈椭圆形,并显示于该脸部特征比对选单的中间。该影像捕获设备10拍摄该用户的脸部影像,所拍摄到的脸部影像显示于该五官验证选单上,用户可依据该脸部对正图形PB与用户脸部影像的相对位置于影像捕获设备10前移动,以确定用户的轮廓范围均能移动至该脸部对正图形PB的内侧,以利脸部特征辨识模组31A依据该用户的五官特征影像进行辨识,并与数据库36内的五官数据进行比对,以完成身份验证。
有关于巩膜特征比对的实施例,请参阅图7:
于本实施例中,用于撷取用户的巩膜特征以进行比对。于该巩膜验证选单上显示一巩膜对正图形PC。所述的巩膜对正图形PC呈长方形,设置于该巩膜验证选单上的中间位置。于进行身份验证时,用户先进一步将眼部靠近该影像捕获设备10,以借由该影像捕获设备10拍摄该用户的眼部影像,所拍摄到的眼部影像显示于该巩膜验证选单上。用户可依据该巩膜对正图形PC与用户眼部影像的相对位置于影像捕获设备10前移动,以将用户眼部影像中的整个眼部区域移动至该巩膜对正图形PC的中间,以利脸部特征辨识模组31A撷取出用户的巩膜影像,并与该数据库36内的巩膜数据进行比对,完成身份验证。
于另一较佳实施例,可借由该脸部特征辨识模组31A直接由该脸部影像中撷取眼睛区域以获得巩膜影像,借由比对该巩膜影像完成身份验证。
除了通过脸部特征辨识模组31A对用户的身份进行验证之外,本发明亦可通过手部特征辨识模组31B对用户手部特征进行验证,确认用户的身份。所述的脸部验证或手部验证可择一实施,或是于同一产品中同时实施,以进行脸部及手部二重验证,于本发明中不予以限制。
以下针对视线轨迹输入接口的实施例进行说明,请参阅图8-1和图8-2:
用户于身份验证完成时,所述的视线轨迹解锁模组34于该显示设备20上显示视线轨迹输入接口B1,以供用户注视并依据视线的移动方向输入视线轨迹。
本实施例中的视线轨迹输入接口B1为一空白窗口,于该空白窗口上显示供用户确认注视方向的光标B11,该光标B11追随用户的注视方向移动,并依据控制指令决定轨迹输入的起始点及终点。用户于输入控制指令时,于光标B11所在的位置即为轨迹输入的起始点,并于用户再次输入控制指令时,光标B11所在的位置作为轨迹的终点并结束轨迹绘制(如图8-2所示),借以绘制一视线轨迹线段L1。将所取得的视线轨迹线段L1编译为一组对应的轨迹代码后储存为轨迹输入信息,并将该轨迹输入信息与用户索引中对应用户预存的轨迹数据进行比对,以验证用户身份。
于一较佳实施例中,所述的控制指令可通过实体或虚拟的按钮,供用户按压输入以决定轨迹的起始点及终点。于另一较佳实施例中,所述的控制指令可通过用户的眼部动作指令(例如眨眼)决定轨迹的起始点及终点。
以下针对视线轨迹输入接口的另一较佳实施例进行说明,请参阅图9-1和图9-2:
本实施例的视线轨迹输入接口C1提供多个指引图形C11,该指引图形C11分布于该视线轨迹输入接口C1上,用户于注视该视线轨迹输入接口C1时可对准并注视上方的指引图形C11,以借由该指引图形C11引导用户的视线,增加视线轨迹线段L2输入的准确度。于用户的视线(光标C12)移动至指引图形C11上时,该指引图形C11变更图形特征(例如反黑),供用户确认注视方向移动的位置,以便用户确认输入的轨迹,并于输入完成时取得一视线轨迹线段L2,并将该视线轨迹线段L2编译为一组对应的轨迹代码,储存为轨迹输入信息,与对应用户预存的轨迹数据进行比对,以验证用户身份。
以下针对视线轨迹输入接口的另一较佳实施例进行说明,请参阅图10-1和图10-2:
本实施例的视线轨迹输入接口D1提供复数个可供点选的对象,供用户移动光标D13并注视点选。当用户注视方向停留在对象D11上时,启动系统的一定时器,并计算用户视线的停留时间,当停留时间超过设定值时,确认用户选择的对象D11,此时用户的注视方向即可移动至下一对象D12。当用户视线移动至下一对象D12并完成选择时,下一对象D12与上一对象D11之间主动连接成一线段L31。具体而言如图10-2所示,用户的注视方向依序停留于木星(起始点)-土星-天王星-太阳-地球(终点),当用户的视线由木星移动至土星并完成选择时,输入一线段L31;当用户的视线由土星移动至天王星并完成选择时,输入一线段L32;当用户的视线由天王星移动至太阳并完成选择时,输入一线段L33;当用户的视线由太阳移动至地球并完成选择时,输入一线段L34。于所有线段均输入完成时,该视线轨迹解锁模组34将所有的线段L31-L34编译为一组对应的轨迹代码后储存为轨迹输入信息,并将该轨迹输入信息与对应用户预存的轨迹数据进行比对,以验证用户身份。
以下针对本发明的视线轨迹认证方法进行说明,请一并参阅图11、图12、图13,本发明视线轨迹认证方法的流程示意图,如图所示:
所述的视线轨迹认证方法,可配合上述视线轨迹认证系统100的硬件使用,该视线轨迹认证方法含以下步骤:
于启动视线轨迹认证系统100后,该视线轨迹认证系统100启动影像捕获设备10,用以拍摄用户影像(步骤S01)。
接续,该视线轨迹认证系统100经由该用户影像撷取出脸部特征,将该脸部特征与数据库36内的脸部数据进行比对以确认用户身份(步骤S02A)。于确认用户身份具备权限时,进行下一步骤进行图形认证程序。于认定用户身份不具备权限时,产生一错误认证讯息(步骤S03A)。其中,所述的脸部特征可以为该用户的眼部影像中虹膜区域的虹膜影像、或该用户的脸部影像中的脸型轮廓、五官相对位置、脸部凸起部位、或该用户的眼部影像中巩膜区域的血管分布影像等。于另一较佳实施例中,所述的用户影像认证亦可设定于密码输入完成之后,于本发明中不予以限定。
除上述的脸部认证的实施例外,亦可通过手部特征认证的方式确认用户身份,请参阅图12:该视线轨迹认证系统100经由该用户影像撷取出手部特征,将该手部特征与数据库36内的数据进行比对以确认用户身份(步骤S02B)。于确认用户身份具备权限时,执行步骤S04。于认定用户身份不具备权限时,产生一错误认证讯息(步骤S03B)。其中,所述的手部特征可以为该用户的手部影像中的指纹影像、或该用户的手部影像中的手掌影像等。于另一较佳实施例中,所述的用户影像认证亦可设定于密码输入完成之后,于本发明中不予以限定。
于确认用户身份具备权限时,该视线轨迹认证系统100启动影像捕获设备10,用以拍摄用户影像(步骤S04)。
于前一步骤中确认用户具备权限时,该图形生成模组33提供一视线轨迹输入接口,供用户注视操作(步骤S05)。于较佳实施例中,该视线轨迹输入接口上可提供供用户注视的辅助图形,以便用户依据该辅助图形输入该视线轨迹信息。
提供视线轨迹输入接口至该显示设备20上时,眼动分析模组32经由该用户影像撷取出眼部影像,并由该眼部影像得到该用户的注视方向(步骤S06)。此时,该图形生成模组33提供一光标,以追随该用户的注视方向以借由该用户的注视方向操作该视线轨迹输入接口。
接续,该视线轨迹解锁模组34记录该用户的注视方向以取得一视线轨迹信息(步骤S07)。
最后,该视线轨迹解锁模组34将该视线轨迹信息与数据库36中的轨迹数据进行比对,确认该视线轨迹信息是否符合数据库36内的轨迹数据(步骤S08)。当确认相符时,提供一控制讯号至身份验证设备1A,以启动对应的程序(步骤S09);若确认不符时,产生一错误认证讯息(步骤S10)。
于上述的流程执行中、或是于进行验证前或验证后,所述的自主意志确认模组35可提供图形化接口或隐藏式接口供该用户注视输入,以借由该用户的眼部动作或注视方向确认该用户是否于自主意志下进行操作。请一并参阅图14,于一较佳实施例中,在执行上述自主意志确认程序时,背景执行该隐藏式接口,将该眼部动作或注视方向与数据库36内的轨迹数据进行比对(步骤S11),并于用户的眼部动作符合预定义条件时产生一控制讯号(步骤S12)。
于另一较佳实施例中,所述的自主意志确认模组35可以随机数进入的方式,询答要求用户针对图形化接口上的问题进行反应,借由用户对于询答问题的眼部动作,确认用户是否于自主意志下操作选单,并于判定用户于非自主意志情况下操作选单,产生对应的控制讯号。
上述的方法步骤可通过计算机可读取纪录媒体的方式实施,所述的计算机可读取纪录媒体例如可为只读存储器、闪存、软盘、硬盘、光盘、随身碟、磁带、可由网络存取的数据库或本领域技术人员可轻易思及具有相同功能的储存媒介。当计算机加载视线轨迹认证程序并执行后,可完成如上所述的方法。
除计算机可读取记录媒体外,上述的方法步骤亦可作为一种计算机程序产品实施,用以储存于网络服务器的硬盘、记忆装置,例如app store、google play、windows市集、或其他类似之应用程序在线发行平台,可借由将计算机程序产品上传至服务器后供使用者付费下载的方式实施。
综上所述,本发明经由脸部辨识及视线轨迹确认用户身份,可减少密码被他人破解的可能性。通过上述的技术达到确保网络活动与实体活动所使用密码不会遗失、不会被复制、且确保于自由意志下使用的效果。本发明通过视线轨迹认证,可避免因同一组密码被重复使用因而第三人被破解的风险,亦可降低用户的密码被第三人猜出的可能性。
以上已将本发明做一详细说明,以上所述,仅是本发明的一较佳实施例而已,当不能以此限定本发明实施的范围,即凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰,皆应仍属本发明的专利涵盖范围内。
Claims (18)
1.一种视线轨迹认证系统,其特征在于,包括:
一影像捕获设备,用以拍摄用户影像;
一显示设备,提供可供该用户注视的显示接口;以及
一控制单元,该控制单元包括:
一眼动分析模组,根据该用户影像的眼部影像得到该用户的注视方向;
一视线轨迹解锁模组,记录该用户的注视方向以取得一视线轨迹信息,将该视线轨迹信息与数据库中的轨迹数据进行比对,并于比对结果符合时产生一控制讯号传送至一身份验证设备;以及
一自主意志确认模组,提供图形化接口或隐藏式接口供该用户注视输入,并取得该用户的眼部动作或注视方向,以借由该用户的眼部动作或注视方向决定该用户是否于自主意志下进行操作。
2.如权利要求1所述的视线轨迹认证系统,其特征在于,该控制单元包括有一图形生成模组,该图形生成模组提供一视线轨迹输入接口,供用户注视操作以依据用户的注视方向输入该视线轨迹信息。
3.如权利要求2所述的视线轨迹认证系统,其特征在于,该图形生成模组于该视线轨迹输入接口提供供用户注视的辅助图形,以便用户依据该辅助图形输入该视线轨迹信息。
4.一种结合脸部认证的视线轨迹认证系统,其特征在于,包括:
一影像捕获设备,用以拍摄用户影像;
一显示设备,提供可供该用户注视的显示接口;以及
一控制单元,该控制单元包括:
一脸部特征辨识模组,取得该用户影像,并由该用户影像撷取出脸部特征,将该脸部特征与数据库内的脸部数据进行比对以验证用户身份;
一眼动分析模组,根据该用户影像的眼部影像得到该用户的注视方向;以及
一视线轨迹解锁模组,记录该用户的注视方向以取得一视线轨迹信息,将该视线轨迹信息与数据库中的轨迹数据进行比对,并于比对结果符合时产生一控制讯号传送至一身份验证设备。
5.如权利要求4所述的视线轨迹认证系统,其特征在于,所述的脸部特征包括以下任意一种:五官特征影像、虹膜影像、巩膜区域的血管分布影像。
6.一种结合手部认证的视线轨迹认证系统,其特征在于,包括:
一影像捕获设备,用以拍摄用户影像;
一手部特征捕获设备,用以撷取该用户的手部特征信息;
一显示设备,提供可供该用户注视的显示接口;以及
一控制单元,该控制单元包括:
一手部特征辨识模组,由该手部特征捕获设备取得该用户的手部特征信息,并将该手部特征信息与数据库内的数据进行比对,以确认该用户的身份;
一眼动分析模组,根据该用户影像的眼部影像得到该用户的注视方向;以及
一视线轨迹解锁模组,记录该用户的注视方向以取得一视线轨迹信息,将该视线轨迹信息与该数据库中的轨迹数据进行比对,并于比对结果符合时产生一控制讯号传送至一身份验证设备。
7.如权利要求6所述的视线轨迹认证系统,其特征在于,该手部特征信息包括指纹特征信息或手掌特征信息。
8.如权利要求4至6中任一项所述的视线轨迹认证系统,其特征在于,该控制单元还包括一自主意志确认模组,提供图形化接口或隐藏式接口供该用户注视输入,并取得该用户的眼部动作或注视方向,以借由该用户的眼部动作或注视方向决定该用户是否于自主意志下进行操作。
9.如权利要求4至6中任一项所述的视线轨迹认证系统,其特征在于,该控制单元包括有一图形生成模组,该图形生成模组提供一视线轨迹输入接口,供用户注视操作以依据用户的注视方向输入该视线轨迹信息。
10.如权利要求9所述的视线轨迹认证系统,其特征在于,该图形生成模组于该视线轨迹输入接口提供供用户注视的辅助图形,以便用户依据该辅助图形输入该视线轨迹信息。
11.一种视线轨迹认证方法,其特征在于,包括:
拍摄用户影像;
经由该用户影像撷取出眼部影像,并由该眼部影像得到该用户的注视方向;
记录该用户的注视方向以取得一视线轨迹信息;
将该视线轨迹信息与数据库中的轨迹数据进行比对,并于比对结果符合时产生一控制讯号传送至一身份验证设备;以及
提供图形化接口或隐藏式接口供该用户注视输入,并取得该用户的眼部动作或注视方向,以借由该用户的眼部动作或注视方向确认该用户是否于自主意志下进行操作。
12.一种结合脸部认证的视线轨迹认证方法,其特征在于,包括:
拍摄用户影像;
经由该用户影像撷取出脸部特征,将该脸部特征与数据库内的脸部数据进行比对以确认用户身份;
经由该用户影像撷取出眼部影像,并由该眼部影像得到该用户的注视方向;
记录该用户的注视方向以取得一视线轨迹信息;以及
将该视线轨迹信息与数据库中的轨迹数据进行比对,并于比对结果符合时产生一控制讯号传送至一身份验证设备。
13.如权利要求12所述的视线轨迹认证方法,其特征在于,所述的脸部特征包括以下任意一种:五官特征影像、虹膜影像、巩膜区域的血管分布影像。
14.一种结合手部认证的视线轨迹认证方法,其特征在于,包括:
拍摄用户影像;
经由该用户影像撷取出手部特征信息,将该手部特征信息与数据库内的手部数据进行比对以确认该用户身份;
经由该用户影像撷取出眼部影像,并由该眼部影像得到该用户的注视方向;
记录该用户的注视方向以取得一视线轨迹信息;以及
将该视线轨迹信息与该数据库中的轨迹数据进行比对,并于比对结果符合时产生一控制讯号传送至一身份验证设备。
15.如权利要求14所述的视线轨迹认证方法,其特征在于,该手部特征信息包括指纹特征信息或手掌特征信息。
16.如权利要求11至15中任一项所述的视线轨迹认证方法,其特征在于,还包括提供图形化接口或隐藏式接口供该用户注视输入,并取得该用户的眼部动作或注视方向,以借由该用户的眼部动作或注视方向确认该用户是否于自主意志下进行操作。
17.如权利要求11至15中任一项所述的视线轨迹认证方法,其特征在于,于记录该用户的注视方向时,提供一视线轨迹输入接口,供用户注视操作,以依据用户的注视方向输入该视线轨迹信息。
18.如权利要求17所述的视线轨迹认证方法,其特征在于,于提供该视线轨迹输入接口时,于该视线轨迹输入接口上,提供供用户注视的辅助图形,以便用户依据该辅助图形输入该视线轨迹信息。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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