本發(fā)明涉及一種驗(yàn)證碼領(lǐng)域，特別是涉及一種三維模型驗(yàn)證碼的實(shí)現(xiàn)方法及其裝置。

背景技術(shù)：

驗(yàn)證碼作為一種人機(jī)自動區(qū)分技術(shù)，已成為互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的安全技術(shù)之一。通過驗(yàn)證碼可規(guī)避或降低一般的安全風(fēng)險(xiǎn)，如批量注冊、自動發(fā)貼、暴力破解、惡意刷單、短信轟炸等?，F(xiàn)有的驗(yàn)證碼大致可分為三類：

(1)圖片驗(yàn)證碼，圖片驗(yàn)證碼根據(jù)圖片內(nèi)容可分為字符型圖片驗(yàn)證碼和非字符型圖片驗(yàn)證碼。字符型圖片驗(yàn)證碼是一種最為常見的驗(yàn)證碼，它以隨機(jī)符號作為圖片內(nèi)容。該種驗(yàn)證碼優(yōu)點(diǎn)是簡單直觀，實(shí)施難度低。但是隨著圖像識別技術(shù)與人工智能技術(shù)的發(fā)展，字符型圖片驗(yàn)證碼破解率越來越高。如中國專利CN104283682A所公開的，即使通過添加干擾元素的方式加大破解難度，但依然難以兼顧安全性與用戶體驗(yàn)，因此字符型圖片驗(yàn)證碼正在逐漸被其他驗(yàn)證碼所替代。非字符型圖片驗(yàn)證碼一般選取已有圖片作為驗(yàn)證碼內(nèi)容，因其圖片內(nèi)容各異，所以很難用圖像識別技術(shù)進(jìn)行破解。但非字符型圖片驗(yàn)證碼也存在一些缺陷，比如選取圖片時(shí)需要借助人工篩選和處理，成本較高；圖片數(shù)量有限，容易通過窮舉遍歷的方式進(jìn)行破解，雖然可通過不斷更新圖片庫的方式增強(qiáng)安全性，但同時(shí)也會增加人工成本。

(2)語音驗(yàn)證碼，語音驗(yàn)證碼基本原理與字符型圖片驗(yàn)證碼相似，只是將信息的載體由圖片替換成了語音，同樣可通過語音識別技術(shù)或窮舉法進(jìn)行破解。

(3)行為驗(yàn)證碼，行為驗(yàn)證碼是一種新型的驗(yàn)證碼，根據(jù)復(fù)雜程度可分為簡單行為驗(yàn)證碼和復(fù)雜行為驗(yàn)證碼。簡單行為驗(yàn)證碼主要通過點(diǎn)擊和拖動方式完成驗(yàn)證，比如通過采集滑動滾動條或點(diǎn)選復(fù)選框時(shí)鼠標(biāo)軌跡信息完成驗(yàn)證。簡單行為驗(yàn)證碼很容易通過程序模擬方式破解，所以安全性一般。復(fù)雜行為驗(yàn)證碼通過用戶網(wǎng)站訪問時(shí)大量行為特征分析進(jìn)行驗(yàn)證，雖然安全性較好，但因其需要根據(jù)系統(tǒng)自身業(yè)務(wù)特點(diǎn)建立完備的驗(yàn)證模型，實(shí)施復(fù)雜度較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)施簡單，能夠在提高驗(yàn)證碼的抗破解能力的同時(shí)又能保證用戶體驗(yàn)、并且不增加人工成本的三維模型驗(yàn)證碼的實(shí)現(xiàn)方法和裝置。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種三維模型驗(yàn)證碼的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)從模型庫中隨機(jī)選取一個(gè)三維模型作為原始模型，并且生成兩組隨機(jī)變換量，即一組初始變換量和一組目標(biāo)變換量；

2)將目標(biāo)變換量應(yīng)用于原始模型形成目標(biāo)模型，并將目標(biāo)模型渲染成目標(biāo)圖片；

3)將初始變換量應(yīng)用于原始模型形成操作模型，并且客戶端在兩個(gè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行展示，其中一個(gè)區(qū)域展示供客戶操作的操作模型，另一個(gè)區(qū)域展示目標(biāo)圖片；

4)用戶通過交互操作改變操作模型的屬性，使得操作模型的狀態(tài)與目標(biāo)圖片一致，并且同時(shí)初始變換量通過交互操作生成最終變換量；

5)將最終變換量與目標(biāo)變換量進(jìn)行比較，如果兩者的差異在預(yù)定的目標(biāo)差異閾值內(nèi)，則返回驗(yàn)證通過，否則返回驗(yàn)證不通過。

為了便于旋轉(zhuǎn)操作，所述模型庫中包括多種不同樣式的三維模型，在上述步驟1)前，還包括對模型庫中的三維模型進(jìn)行預(yù)處理的步驟，該步驟為將模型庫中的所有三維模型中心分別平移至世界坐標(biāo)原點(diǎn)并且保存回模型庫。

優(yōu)選地，所述一組初始變換量和一組目標(biāo)變換量均包含至少一種變換量，每一組所含的變換量的個(gè)數(shù)相同并且對應(yīng)，所述變換量為旋轉(zhuǎn)變換量、縮放變換量、平移變換量、材質(zhì)變換量或顏色變換量。

為了通過滑動條便于用戶操作，所述步驟1)中生成兩組隨機(jī)變換量的步驟包括以下步驟：1.1)生成一組初始變換量和一組初始目標(biāo)變換量；1.2)生成隨機(jī)數(shù)；1.3)根據(jù)初始變換量、初始目標(biāo)變換量和隨機(jī)數(shù)生成目標(biāo)變換量。

為了防止操作模型與目標(biāo)圖片過于類似，上述步驟1)中生成初始變換量和目標(biāo)變換量后，判斷兩者之間的差異是否在預(yù)定的初始差異閾值內(nèi)，如果是則重新生成。

為了防止操作模型與目標(biāo)圖片過于類似，上述步驟1.1)中，還需要判斷生成的初始變換量和初始目標(biāo)變換量之間的差異是否在預(yù)定的中間差異閾值內(nèi)，如果是則重新生成。

實(shí)現(xiàn)上述三維模型驗(yàn)證碼的實(shí)現(xiàn)方法的裝置，包括變換量生成模塊，用于生成一組初始變換量和一組目標(biāo)變換量；

渲染模塊，用于將目標(biāo)變換量應(yīng)用于原始模型并且形成目標(biāo)模型，并且渲染形成目標(biāo)圖片；

渲染交互模塊，將初始變換量應(yīng)用于原始模型形成操作模型，并且將操作模型和目標(biāo)圖片顯示在客戶端，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能并且計(jì)算用戶操作所產(chǎn)生的最終變換量；

變換量比對模塊，用于比較最終變換量與目標(biāo)變換量的差異，如果差異在預(yù)定的目標(biāo)差異閾值內(nèi)，則返回驗(yàn)證通過，否則返回驗(yàn)證不通過。

優(yōu)選地，還包括用于存儲三維模型的模型庫，以及用于對模型庫中的所有三維模型進(jìn)行預(yù)處理步驟的模型初始化模塊。

優(yōu)選地，所述變換量生成模塊還包括用于產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)數(shù)生成模塊，和用于生成目標(biāo)變換量的變換量插值模塊。

為了防止客戶端能夠截獲目標(biāo)變換量信息而破解驗(yàn)證碼，所述變換量生成模塊、渲染模塊和變換量比對模塊位于服務(wù)端，渲染交互模塊位于客戶端。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于利用人類相比計(jì)算機(jī)在三維空間感知方面的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)的自動快速區(qū)分，規(guī)避或極大降低計(jì)算機(jī)通過圖像識別技術(shù)與人工智能技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證碼破解的可能性；利用隨機(jī)變換量生成不同的模型初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)圖片，實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證碼的自動生成與更新，規(guī)避或極大降低計(jì)算機(jī)通過窮舉遍歷方法進(jìn)行破解的可能性，進(jìn)而有效降低人工篩選的處理成本；并且還可以通過滑動操作而不是鍵盤操作完成驗(yàn)證碼輸入，降低用戶誤操作的可能性，提升交互效率和用戶體驗(yàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的三維模型驗(yàn)證碼實(shí)現(xiàn)方法的流程示意圖。

圖2a、2b為本發(fā)明第一實(shí)施例的三維模型驗(yàn)證碼實(shí)現(xiàn)方法在客戶端顯示區(qū)域中的顯示示意圖，其中圖2a為初始頁面示意圖、圖2b為通過滑動操作旋轉(zhuǎn)操作模型至正確位置的示意圖。

圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例的三維模型驗(yàn)證碼實(shí)現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例的三維模型驗(yàn)證碼實(shí)現(xiàn)方法的流程示意圖。

圖5a、5b為本發(fā)明第二實(shí)施的三維模型驗(yàn)證碼實(shí)現(xiàn)方法在客戶端顯示區(qū)域中顯示示意圖，其中圖5a為初始頁面示意圖，圖5b為通過移動滑動條旋轉(zhuǎn)操作模型至正確位置的示意圖。

圖6為本發(fā)明第二實(shí)施例的三維模型驗(yàn)證碼實(shí)現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明第三實(shí)施例的三維模型驗(yàn)證碼實(shí)現(xiàn)方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1、2a、2b、3所示，為本發(fā)明第一實(shí)施例的三維模型驗(yàn)證碼的實(shí)現(xiàn)方法的流程圖以及顯示示意圖和裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

該實(shí)施例中的三維模型驗(yàn)證碼的實(shí)現(xiàn)方法，需要預(yù)先形成一個(gè)模型庫，用于存儲多個(gè)不同樣式的三維模型，該三維模型驗(yàn)證碼的實(shí)現(xiàn)方法包括以下步驟：

步驟101，對模型庫中的所有三維模型進(jìn)行預(yù)處理，將三維模型中心平移至世界坐標(biāo)原點(diǎn)，以便用戶操作旋轉(zhuǎn)時(shí)圍繞模型中心旋轉(zhuǎn)，將平移后的三維模型保存至模型庫。

步驟102，服務(wù)端在收到客戶端驗(yàn)證碼請求后，從模型庫中隨機(jī)選取一個(gè)三維模型作為原始模型，并生成兩組不同的隨機(jī)初始變換量和目標(biāo)變換量，本實(shí)施例為旋轉(zhuǎn)變換量Q₁和Q₂，其中Q₁為初始旋轉(zhuǎn)變換量，Q₂為目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量。旋轉(zhuǎn)變換量可通過3階正交矩陣、單位四元數(shù)或歐拉角等方式表示，本實(shí)施例采用單位四元數(shù)的表示方式，即Q₁和Q₂分別為初始旋轉(zhuǎn)四元數(shù)和目標(biāo)旋轉(zhuǎn)四元數(shù)。為避免隨機(jī)的初始變換量和目標(biāo)變換量相似，生成的Q₁和Q₂應(yīng)滿足以下條件，否則重新生成：

FAbs(Dot(Q₁,Q₂)-1.0)>ε₁；

其中ε₁為預(yù)定義的初始旋轉(zhuǎn)變換量Q₁與目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量Q₂之間的初始差異閾值，取值范圍為(0,1)。初始差異閾值ε₁可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，數(shù)值越大則初始狀態(tài)與目標(biāo)狀態(tài)差異越顯著，用戶操作難度也越高，本實(shí)施例中設(shè)置為0.1。FAbs為絕對值函數(shù)，Dot為四元數(shù)的點(diǎn)積函數(shù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以了解到，該初始變換量和目標(biāo)變換量中所述的變換量是改變?nèi)S模型的某種屬性的變量，可以改變?nèi)S模型的朝向、大小、位置、材質(zhì)、顏色等等各種屬性；相應(yīng)地，該變換量可以為旋轉(zhuǎn)變換量、縮放變換量、平移變換量、材質(zhì)變換量或顏色變換量等等，或者也可以是其他變換量。

步驟103，服務(wù)端將目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量Q₂應(yīng)用于原始模型生成目標(biāo)模型，并將其渲染成目標(biāo)圖片，渲染時(shí)應(yīng)合理設(shè)置視錐體(Frustum)與視口(Viewport)，保證整個(gè)目標(biāo)模型在圖片區(qū)域內(nèi)并位于圖片中心，目標(biāo)圖片大小設(shè)定為150px*100px，其中px表示像素。

步驟104，服務(wù)端將初始旋轉(zhuǎn)變換量Q₁，原始模型與目標(biāo)圖片發(fā)送至客戶端，客戶端接受數(shù)據(jù)后在兩個(gè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行展示，其中一個(gè)區(qū)域采用三維渲染技術(shù)展示應(yīng)用了初始旋轉(zhuǎn)變換量Q₁后的原始模型，即操作模型，另一個(gè)區(qū)域展示目標(biāo)圖片，參見圖2a。

步驟105，用戶通過鼠標(biāo)或手指的滑動旋轉(zhuǎn)操作模型，即在一個(gè)區(qū)域中操作該操作模型，使得該區(qū)域中的操作模型的狀態(tài)與目標(biāo)圖片中展示的目標(biāo)模型的狀態(tài)相同，該操作過程中將初始旋轉(zhuǎn)變換量Q₁變換為最終旋轉(zhuǎn)變換量Q₃。

旋轉(zhuǎn)采用常用的軌跡球(Track Ball)方法實(shí)現(xiàn)，即先將屏幕上滑動產(chǎn)生的二維坐標(biāo)映射到球體表面生成三維坐標(biāo)，設(shè)某一段滑動起始點(diǎn)的三維坐標(biāo)為P₁，終止點(diǎn)的三維坐標(biāo)P₂，坐標(biāo)原點(diǎn)為P₀，向量V₁＝P₁-P₀，向量V₂＝P₂-P₀，則滑動產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)變換量Q_t為：

Q_t＝([sin(θ/2)*(Norm(Cross(V₁,V₂))，cos(θ/2)])；

其中θ表示V₁于V₂之間的夾角，Cross為向量的叉積函數(shù)，Norm為向量的單位化函數(shù)。在渲染時(shí)應(yīng)用Q_t即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)旋轉(zhuǎn)。

用戶是連續(xù)的滑動操作會產(chǎn)生多個(gè)Q_t，而四元數(shù)乘法的含義為旋轉(zhuǎn)的合并，即Q_t2*Q_t1的結(jié)果表示先應(yīng)用旋轉(zhuǎn)Q_t1，再應(yīng)用旋轉(zhuǎn)Q_t2，因此最終客戶端的最終旋轉(zhuǎn)變換量為Q₃＝Q_tn*Q_tn-1…Q_t2*Q_t1*Q₁，其中*為四元數(shù)乘法符號,tn表示第n次完成的旋轉(zhuǎn)操作。Q_tn為每一次旋轉(zhuǎn)操作所產(chǎn)生的中間旋轉(zhuǎn)變換量，n為操作的次數(shù)，為自然數(shù)。

用戶通過旋轉(zhuǎn)操作使得操作模型朝向與目標(biāo)圖片基本一致，參見圖2b。操作完成后，客戶端將最終旋轉(zhuǎn)變換量Q₃發(fā)送至服務(wù)端。

步驟106，服務(wù)端收到客戶端的反饋數(shù)據(jù)后，判斷最終旋轉(zhuǎn)變換量Q₃與目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量Q₂之間的誤差是否在預(yù)定義的目標(biāo)差異閾值內(nèi)，即計(jì)算以下公式是否成立：

FAbs(Dot(Q₂,Q₃)-1.0)<ε₂；

其中ε₂為預(yù)定義的最終旋轉(zhuǎn)變換量與目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量的目標(biāo)差異閾值，取值范圍為(0,1)。目標(biāo)差異閾值ε₂可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，數(shù)值越小則最終朝向與目標(biāo)朝向差異越小，驗(yàn)證通過難度也越高，本實(shí)施例中設(shè)置為0.1。FAbs為絕對值函數(shù)，Dot為四元數(shù)的點(diǎn)積函數(shù)。如果公式成立則返回驗(yàn)證通過，否則返回驗(yàn)證不通過。

圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的三維模型驗(yàn)證碼實(shí)現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該實(shí)施例的驗(yàn)證碼實(shí)現(xiàn)裝置包括：

模型初始化模塊301，對模型庫中的所有三維模型進(jìn)行預(yù)處理，將三維模型中心平移至世界坐標(biāo)原點(diǎn)，以便用戶操作旋轉(zhuǎn)時(shí)圍繞模型中心旋轉(zhuǎn)，將平移后的模型保存至模型庫。

變換量生成模塊302，用于生成改變?nèi)S模型狀態(tài)的隨機(jī)變換量，包括初始變換量和目標(biāo)變換量，該實(shí)施例中為改變?nèi)S模型朝向的隨機(jī)旋轉(zhuǎn)變換量，包括初始旋轉(zhuǎn)變換量Q₁和目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量Q₂，旋轉(zhuǎn)變換量通過單位四元數(shù)表示。

渲染模塊303，用于將目標(biāo)變換量應(yīng)用于原始模型生成目標(biāo)模型，并且目標(biāo)模型渲染形成目標(biāo)圖片，該實(shí)施例中即將目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量Q₂應(yīng)用于原始模型形成目標(biāo)模型，并渲染成目標(biāo)圖片。

渲染交互模塊304，用于將接收到的應(yīng)用了初始變換量的原始模型即操作模型和目標(biāo)圖片顯示在客戶端，然后利用各種方法實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能并且計(jì)算用戶操作所產(chǎn)生的最終變換量，將其發(fā)回服務(wù)端，例如該實(shí)施例中采用軌跡球方法實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)交互功能。累積記錄用戶鼠標(biāo)或手指滑動所產(chǎn)生變換量，生成最終旋轉(zhuǎn)變換量Q₃，將其發(fā)送至服務(wù)端。

變換量比對模塊305，用于比較客戶端發(fā)送的最終變換量與隨機(jī)生成的目標(biāo)變換量的差異，如果相近，則返回驗(yàn)證通過，否則返回驗(yàn)證不通過。該實(shí)施例中，是比較最終旋轉(zhuǎn)變換量Q₃與目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量Q₂的差異。

上述模型初始化模塊301、變換量生成模塊302、渲染模塊303和變換量比對模塊305位于服務(wù)端，渲染交互模塊304位于客戶端，當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以了解到，變換量生成模塊302、渲染模塊303和變換量比對模塊305優(yōu)選地位于服務(wù)端，僅僅只有渲染交互模塊在客戶端，可以防止客戶端能夠攔截到目標(biāo)變換量的信息以用于破解。

上述渲染模塊303、變換量比對模塊305也可以位于客戶端，可以在服務(wù)端生成變換量然后傳送給客戶端，再客戶端生成目標(biāo)圖片和操作模型，并且將最終變換量與目標(biāo)變換量比較的結(jié)果返回給服務(wù)端即可?；蛘咦儞Q量生成模塊也可以位于客戶端，或者也可以根據(jù)需要省略服務(wù)端，即該裝置的模塊所處的位置可以任意設(shè)置。只是上述各種實(shí)施方式中，要防止客戶端通過獲取目標(biāo)變換量破解驗(yàn)證碼，就需要附加加密程序。

圖4為本發(fā)明第二實(shí)例的三維模型驗(yàn)證碼實(shí)現(xiàn)方法的流程圖，該實(shí)施例也需要預(yù)先形成一個(gè)模型庫，用于存儲多個(gè)不同樣式的三維模型。該實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)方法包括如下步驟：

步驟401，對模型庫中的所有三維模型進(jìn)行預(yù)處理，將三維模型中心平移至世界坐標(biāo)原點(diǎn)，以便用戶操作旋轉(zhuǎn)時(shí)圍繞模型中心旋轉(zhuǎn)，將平移后的三維模型保存至模型庫。

步驟402，服務(wù)端在收到客戶端驗(yàn)證碼請求后，從模型庫中隨機(jī)選取一個(gè)三維模型作為原始模型，并生成兩個(gè)不同的隨機(jī)初始旋轉(zhuǎn)變換量Q₁和Q₁’，其中Q₁為初始旋轉(zhuǎn)變換量，Q₁’為初始目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量。該初始旋轉(zhuǎn)變換量Q₁和初始目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量Q₁’通過單位四元數(shù)表示。為避免兩個(gè)隨機(jī)變換量相似，生成的Q₁和Q₁’應(yīng)滿足以下條件，否則重新生成：

FAbs(Dot(Q₁,Q₁’)-1.0)>ε₃；

其中ε₃為預(yù)定義的初始旋轉(zhuǎn)變換量與初始目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量的中間差異閾值，取值范圍為(0,1)。ε₃可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，數(shù)值越大則初始狀態(tài)與初始目標(biāo)狀態(tài)差異越顯著，用戶操作難度也越高，本實(shí)施例中設(shè)置為0.1。FAbs為絕對值函數(shù)，Dot為四元數(shù)的點(diǎn)積函數(shù)。

步驟403，生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)t，取值范圍為(0,1)，計(jì)算目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量Q₂＝Slerp(Q₁,Q₁’,t)，其中Slerp為兩四元數(shù)球面插值函數(shù)，返回值為單位四元數(shù)。

步驟404，渲染模塊將目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量Q₂應(yīng)用于原始模型生成目標(biāo)模型，并將該目標(biāo)模型渲染成目標(biāo)圖片，渲染時(shí)應(yīng)合理設(shè)置視錐體與視口，保證整個(gè)模型在圖片區(qū)域內(nèi)并位于圖片中心，目標(biāo)圖片大小設(shè)定為150px*100px,其中px表示像素。

步驟405，服務(wù)端將原始模型、初始旋轉(zhuǎn)變換量Q₁、初始目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量Q₁’、以及目標(biāo)圖片發(fā)送至客戶端，客戶端接受數(shù)據(jù)后在兩區(qū)域內(nèi)進(jìn)行展示，其中一個(gè)區(qū)域采用三維渲染技術(shù)展示應(yīng)用了初始旋轉(zhuǎn)變換量Q₁的模型，即操作模型，另一區(qū)域展示目標(biāo)圖片,參見圖5a。

步驟406，客戶端用戶通過鼠標(biāo)或手指移動滑動條，設(shè)滑動條長度為200px,其中px表示像素，對應(yīng)的數(shù)值范圍為[0.0，1.0]，即每移動一個(gè)像素，數(shù)值增減0.005，則移動滑動條產(chǎn)生的最終旋轉(zhuǎn)變換量為：

Q₃＝Slerp(Q₁,Q₁’,s)，其中s為用戶移動滑動條產(chǎn)生的對應(yīng)數(shù)值，Slerp為兩四元數(shù)球面插值函數(shù)?？蛻舳藢⒆罱K旋轉(zhuǎn)變換量Q₃應(yīng)用于操作模型渲染，實(shí)現(xiàn)操作模型旋轉(zhuǎn)，即隨著滑動條的移動，操作模型在三維空間中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

用戶通過移動滑動條操作使得三維模型朝向與目標(biāo)圖片所示基本一致，參見圖5b。操作完成后客戶端將最終旋轉(zhuǎn)變換量Q₃發(fā)送至服務(wù)端。

步驟407服務(wù)端收到客戶端的反饋數(shù)據(jù)后，計(jì)算以下公式是否成立：

FAbs(Dot(Q₂,Q₃)-1.0)<ε₂；

其中ε₂為預(yù)定義的最終旋轉(zhuǎn)變換量與目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量的目標(biāo)差異閾值，取值范圍為(0,1)。ε₂可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，數(shù)值越小則最終朝向與目標(biāo)朝向差異越小，驗(yàn)證通過難度也越高，本實(shí)施例中設(shè)置為0.1。FAbs為絕對值函數(shù)，Dot為四元數(shù)的點(diǎn)積函數(shù)。如果公式成立則返回驗(yàn)證通過，否則返回驗(yàn)證不通過。

該實(shí)施例與第一實(shí)施例不同的是，采用滑動條方式進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的操作，因此需要中間產(chǎn)生隨機(jī)值t來進(jìn)行控制。因此，說明該變換量的表示方式可以有多種，可用不同的算法來表示和判斷。

圖6為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的三維模型驗(yàn)證碼實(shí)現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該實(shí)施例的驗(yàn)證碼實(shí)現(xiàn)裝置包括：

模型初始化模塊601，對所有模型庫中的三維模型進(jìn)行預(yù)處理，將三維模型平移至世界坐標(biāo)原點(diǎn)，以便用戶操作旋轉(zhuǎn)時(shí)圍繞模型中心旋轉(zhuǎn)，將平移后的模型保存至模型庫。

變換量生成模塊602，用于生成改變朝向的隨機(jī)旋轉(zhuǎn)變換量，旋轉(zhuǎn)變換量通過單位四元數(shù)表示。該實(shí)施例中用于產(chǎn)生初始旋轉(zhuǎn)變換量Q₁，初始目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量Q₁’。

該變換量生成模塊602中還包括隨機(jī)數(shù)生成模塊6021和變換量插值模塊6022，該隨機(jī)數(shù)生成模塊6021用于生成(0,1)范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)t；變換量插值模塊6022，用于計(jì)算兩個(gè)旋轉(zhuǎn)變換量的球面插值，生成目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量Q₂。

渲染模塊603，用于將目標(biāo)變換量應(yīng)用于三維模型生成目標(biāo)模型，并將目標(biāo)模型渲染成目標(biāo)圖片。該實(shí)施例中，將目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量Q₂應(yīng)用于三維模型形成目標(biāo)模型，并將目標(biāo)模型渲染成目標(biāo)圖片。

渲染交互模塊604，用于將接收到的初始變換量應(yīng)用于原始模型形成操作模型，并將操作模型和目標(biāo)圖片顯示在客戶端，并利用移動滑動條產(chǎn)生的數(shù)值和接收到的兩旋轉(zhuǎn)變換量插值生成新的旋轉(zhuǎn)變換量，實(shí)現(xiàn)模型的旋轉(zhuǎn)。將操作完成時(shí)的最終旋轉(zhuǎn)變換量發(fā)送至服務(wù)端，即最終旋轉(zhuǎn)變換量Q₃發(fā)送至服務(wù)端。

變換量比對模塊605，用于比較客戶端發(fā)送的最終變換量與隨機(jī)生成的目標(biāo)變換量的差異，如果相近，則返回驗(yàn)證通過，否則返回驗(yàn)證不通過。該實(shí)施例中，即判斷最終旋轉(zhuǎn)變換量Q₃與目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量Q₂的差異。

上述模型初始化模塊601、變換量生成模塊602、渲染模塊603和變換量對比模塊605可以位于服務(wù)端，渲染交互模塊604可以位于客戶端，這樣可以防止客戶端獲取到目標(biāo)變換量的信息，以防止批量破解驗(yàn)證碼。

該渲染模塊603和變換量對比模塊605也可以位于客戶端，如果渲染模塊603位于客戶端，該實(shí)施例中的步驟中，服務(wù)端只要將生成的隨機(jī)變換量Q₁和Q₁’以及原始模型發(fā)送至客戶端供客戶端使用即可，在客戶端生成目標(biāo)圖片以及操作模型并且進(jìn)行最終變換量與目標(biāo)變換量的比較，最終返回結(jié)果給服務(wù)端即可。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要做出相應(yīng)的調(diào)整，并且，變換量生成模塊602也可以位于客戶端。只是上述各種實(shí)施方式中，要防止客戶端通過獲取目標(biāo)變換量破解驗(yàn)證碼，就需要附加加密程序。

圖7為本發(fā)明第三實(shí)施例的三維模型驗(yàn)證碼的實(shí)現(xiàn)方法的流程示意圖，同樣與第一、第二實(shí)施例一樣，該方法也需要先生成模型庫，用于存儲不同樣式的三維模型，具體還包括以下步驟：

步驟701，對模型庫中的所有模型進(jìn)行預(yù)處理，將三維模型中心平移至世界坐標(biāo)原點(diǎn)，以便用戶操作旋轉(zhuǎn)時(shí)圍繞模型中心旋轉(zhuǎn)，將平移后的模型保存至模型庫。

步驟702，服務(wù)端在收到客戶端驗(yàn)證碼請求后，從模型庫中隨機(jī)選取一個(gè)三維模型作為原始模型，并生成兩組不同的隨機(jī)變換量，分別是一組初始變換量和一組目標(biāo)變換量，該一組初始變換量包括為初始旋轉(zhuǎn)變換量Q₁和初始縮放變換量S₁。另一組目標(biāo)變換量包括初始目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量Q₁’和初始目標(biāo)縮放變換量S₁’，初始旋轉(zhuǎn)變換量Q₁和初始目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量Q₁’通過單位四元數(shù)表示,初始縮放變換量S₁和初始目標(biāo)縮放變換量S₁’以實(shí)數(shù)方式表示。

為避免兩組隨機(jī)變化量相似，生成的初始旋轉(zhuǎn)變換量Q₁和初始目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量Q₁’、初始縮放變換量S₁和初始目標(biāo)縮放變換量S₁’應(yīng)滿足以下條件，否則重新生成相應(yīng)的變化量：

FAbs(Dot(Q₁,Q₁’)-1.0)>ε₃，且S₁/S₁’>λ₁或S₁’/S₁>λ₁；

其中ε₃為預(yù)定義的初始旋轉(zhuǎn)變換量與初始目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量的中間旋轉(zhuǎn)差異閾值，取值范圍為(0,1)。ε₃可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，數(shù)值越大則初始狀態(tài)與初始目標(biāo)狀態(tài)差異越顯著，用戶操作難度也越高，本實(shí)施例中設(shè)置為0.1。FAbs為絕對值函數(shù)，Dot為四元數(shù)的點(diǎn)積函數(shù)。λ₁為預(yù)定義的初始縮放變換量與初始目標(biāo)縮放變換量的中間縮放差異閾值，λ₁可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，數(shù)值越大則初始狀態(tài)與初始目標(biāo)狀態(tài)差異越顯著，用戶操作難度也越高，本實(shí)施例中設(shè)置為1.1，同時(shí)為避免縮放過大或過小影響用戶識別，S₁與S₁’的取值范圍可設(shè)為(0.5,2.0)。

步驟703，生成隨機(jī)數(shù)t，取值范圍為(0.0,1.0)，計(jì)算目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量Q₂＝Slerp(Q₁,Q₁’,t)，其中Slerp為兩四元數(shù)球面插值函數(shù)，返回值為單位四元數(shù)。

生成隨機(jī)數(shù)r，取值范圍為(0.0,1.0)，計(jì)算目標(biāo)縮放變換量S₂＝Lerp(S₁,S₁’,r)，其中Lerp為兩個(gè)數(shù)的線性插值函數(shù)，返回值為插值后的數(shù)值。

步驟704，渲染模塊將目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量Q₂和目標(biāo)縮放變換量S₂，應(yīng)用于原始模型形成目標(biāo)模型，并將其渲染成目標(biāo)圖片，渲染時(shí)應(yīng)合理設(shè)置視錐體與視口，保證整個(gè)模型在圖片區(qū)域內(nèi)并位于圖片中心，同時(shí)保證目標(biāo)圖片大小與客戶端的模型展示區(qū)域大小一致，以便用戶參照目標(biāo)圖片縮放模型。

步驟705，服務(wù)端將原始模型，初始旋轉(zhuǎn)變換量Q₁和初始目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量Q₁’，初始縮放變換量S₁和初始目標(biāo)縮放變換量S₁’，目標(biāo)圖片發(fā)送至客戶端，客戶端接受數(shù)據(jù)后在兩區(qū)域內(nèi)進(jìn)行展示，其中一個(gè)區(qū)域采用三維渲染技術(shù)展示應(yīng)用了初始旋轉(zhuǎn)變換量Q₁和初始縮放變換量S₁的操作模型，另一區(qū)域展示目標(biāo)圖片，兩個(gè)區(qū)域展示大小保持一致。

步驟706，在客戶端添加兩條滑動條，分別用于控制初始旋轉(zhuǎn)變換量和初始縮放變換量。用戶通過鼠標(biāo)或手指移動滑動條，設(shè)滑動條長度為200px,其中px表示像素，對應(yīng)的數(shù)值范圍為[0.0,1.0]，即每移動一個(gè)像素，數(shù)值增減0.005，則移動滑動條產(chǎn)生的最終旋轉(zhuǎn)變換量Q₃和最終縮放變換量S₃分別為：

Q₃＝Slerp(Q₁,Q₁’,s)，其中s為用戶移動一條滑動條產(chǎn)生的相對于旋轉(zhuǎn)的對應(yīng)數(shù)值，Slerp為兩四元數(shù)球面插值函數(shù)?？蛻舳藢₃應(yīng)用于操作模型渲染，實(shí)現(xiàn)操作模型旋轉(zhuǎn)，即隨著一條滑動條的移動，模型在三維空間中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

S₃＝Lerp(S₁，S₁’,p)，其中p為用戶移動另一條滑動條產(chǎn)生的相對于縮放的對應(yīng)數(shù)值，Lerp為兩個(gè)實(shí)數(shù)的線性插值函數(shù)?？蛻舳藢₃應(yīng)用操作于模型渲染，實(shí)現(xiàn)操作模型縮放，即隨著另一條滑動條的移動，模型在三維空間中進(jìn)行縮放。

用戶通過移動滑動條操作使得操作模型朝向、大小與目標(biāo)圖片所示基本一致。操作完成后客戶端將最終旋轉(zhuǎn)變換量Q₃和最終縮放變換量S₃發(fā)送至服務(wù)端。

步驟707服務(wù)端收到客戶端的反饋數(shù)據(jù)后，計(jì)算以下公式是否成立：

FAbs(Dot(Q₂,Q₃)-1.0)<ε₂，且S₂/S₃>λ₂或S₃/S₂>λ₂。

其中ε₂為預(yù)定義的最終旋轉(zhuǎn)變換量與目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換量的目標(biāo)旋轉(zhuǎn)差異閾值，取值范圍為(0,1)。ε₂可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，數(shù)值越小則最終朝向與目標(biāo)朝向差異越小，驗(yàn)證通過難度也越高，本實(shí)施例中設(shè)置為0.1。λ₂為預(yù)定義的最終縮放變換量與目標(biāo)縮放變換量的目標(biāo)縮放差異閾值。λ₂可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，數(shù)值越小則最終大小與目標(biāo)大小差異越小，驗(yàn)證通過難度也越高，本實(shí)施例中設(shè)置為1.05。FAbs為絕對值函數(shù)，Dot為四元數(shù)的點(diǎn)積函數(shù)。如果公式成立則返回驗(yàn)證通過，否則返回驗(yàn)證不通過。

該實(shí)施例中，一組初始變換量和一組初始目標(biāo)變換量均包括旋轉(zhuǎn)變換量和縮放變換量，即每一組變換量包括兩種變換量并且個(gè)數(shù)和種類相互對應(yīng)，并且隨機(jī)數(shù)也為一組，隨機(jī)數(shù)的個(gè)數(shù)也與每組變換量的個(gè)數(shù)相對應(yīng)，因此，生成的目標(biāo)變換量也為一組，個(gè)數(shù)和種類也都與初始變換量、初始目標(biāo)變換量相互對應(yīng)。

該三維模型驗(yàn)證碼的實(shí)現(xiàn)方法及其裝置，利用人類相比計(jì)算機(jī)在三維空間感知方面的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)的自動快速區(qū)分，規(guī)避或極大降低計(jì)算機(jī)通過圖像識別技術(shù)與人工智能技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證碼破解的可能性；利用隨機(jī)變換量生成不同的模型初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)圖片，實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證碼的自動生成與更新，規(guī)避或極大降低計(jì)算機(jī)通過窮舉遍歷方法進(jìn)行破解的可能性，進(jìn)而有效降低人工篩選的處理成本；并且還可以通過滑動操作而不是鍵盤操作完成驗(yàn)證碼輸入，降低用戶誤操作的可能性，提升交互效率和用戶體驗(yàn)。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的較佳實(shí)施例，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改，等同替換，改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。