Recent years have witnessed the fast penetration of Virtual Reality (VR) and Augmented Reality (AR) systems into our daily life, the security and privacy issues of the VR/AR applications have been attracting considerable attention. Most VR/AR systems adopt head-mounted devices (i.e., smart headsets) to interact with users and the devices usually store the users' private data. Hence, authentication schemes are desired for the head-mounted devices. Traditional knowledge-based authentication schemes for general personal devices have been proved vulnerable to shoulder-surfing attacks, especially considering the headsets may block the sight of the users. Although the robustness of the knowledge-based authentication can be improved by designing complicated secret codes in virtual space, this approach induces a compromise of usability. Another choice is to leverage the users' biometrics; however, it either relies on highly advanced equipments which may not always be available in commercial headsets or introduce heavy cognitive load to users. In this paper, we propose a vibration-based authentication scheme, VibHead, for smart headsets. Since the propagation of vibration signals through human heads presents unique patterns for different individuals, VibHead employs a CNN-based model to classify registered legitimate users based the features extracted from the vibration signals. We also design a two-step authentication scheme where the above user classifiers are utilized to distinguish the legitimate user from illegitimate ones. We implement VibHead on a Microsoft HoloLens equipped with a linear motor and an IMU sensor which are commonly used in off-the-shelf personal smart devices. According to the results of our extensive experiments, with short vibration signals ($\leq 1s$), VibHead has an outstanding authentication accuracy; both FAR and FRR are around 5%.


翻译:摘要:近年来,虚拟现实(VR)与增强现实(AR)系统快速融入日常生活,其应用中的安全与隐私问题受到广泛关注。多数VR/AR系统采用头戴式设备(即智能头戴设备)与用户交互,且这类设备通常存储用户的私有数据。因此,针对头戴式设备的安全认证方案成为迫切需求。传统基于知识的通用个人设备认证方案已被证明易受肩窥攻击,尤其是在头戴设备可能遮挡用户视线的情况下。尽管通过设计虚拟空间中的复杂密码可提升基于知识认证的鲁棒性,但这会降低可用性。另一种方案是借助用户生物特征,但该方法或依赖商用头戴设备中未必配备的高精尖硬件,或给用户带来过重的认知负荷。本文提出面向智能头戴设备的振动认证方案VibHead。由于振动信号通过人体头部传播时呈现个体特异性模式,VibHead采用基于CNN的模型,从振动信号中提取特征以分类注册合法用户。我们进一步设计两阶段认证方案,利用上述用户分类器区分合法用户与非法用户。我们在配备线性电机和IMU传感器的Microsoft HoloLens上实现VibHead(该类传感器在商用个人智能设备中广泛使用)。大量实验结果表明,采用短时长振动信号($\leq 1s$)时,VibHead认证精度优异,其误识率(FAR)与误拒率(FRR)均约为5%。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
乌克兰战场背后的新武器
专知会员服务
4+阅读 · 6月12日
基于博弈论的陆军人机协同(长文报告)
专知会员服务
10+阅读 · 6月12日
美国陆军航空兵:以愿景引领转型
专知会员服务
6+阅读 · 6月12日
《多域战场上反制小型无人机系统》150页
专知会员服务
16+阅读 · 6月11日
战场人工智能:增强陆地作战能力的发现与要求
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员