专利名称：一种基于心电信号进行身份识别的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字家庭技术领域，尤其涉及一种基于心电信号进行身份识别的方法及装置。
背景技术：
随着科技的不断进步与发展，人们对个人信息的保密要求也越来越高。传统的单一生物特征识别方法，如指纹、人脸、声音识别方法虽然识别率高，但也存在被假冒的可能。 寻找新的生物特征识别方法或者采取多生物特征识别相结合的方法已近成为未来生物特征识别方法的发展主流。基于心电信号的生物特征识别方法因此应运而生。心电信号是人的心跳动产生的生物电势对人体的心电信号进行分析，其结果不但可以用来作为临床医学诊断的依据，也可以作为一种生物特征，用来是别人的身份。由于人与人之间的心脏位置、大小以及心脏结果都不同，因此，每个人的心电信号是独一无二的。个体之间的心电信号差异性为心电信号的身份识别与辨别提供了理论的基础。在心电信号的获取上，大多数使用医疗领域的心电信号采集仪器，以获取理想的心电波形数据，但是医疗系统专用的心电信号采集仪器不但价格高，而且仪器携带不便。因此，人们希望提供更为简单方便的基于心电信号进行身份识别的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于心电信号进行身份识别的方法及装置， 能克服传统的单一生物特征识别方法(如指纹、人脸、声音识别方法)存在被假冒可能性的不足，更简单和准确的实现身份识别。本发明技术方案如下本发明提供一种基于心电信号进行身份识别的方法，包括a、将被测者手指接触电极，测试心电信号；b、前置放大器将心电信号放大；C、主放大器将前置放大器放大后的心电信号再放大后，输入低通滤波器；d、低通滤波器在放大后的心电信号中，滤除高于IOOHz的信号，输出幅度合适的模拟心电波形，并输入微处理器；e、微处理器负责控制电路将模拟心电信号转换成数字信号，并上传至主计算机进行处理；f、计算机通过液晶屏显示，负责指示心电信号采集处理电路工作状态，并储存采集到的心电信号；g、计算机将采集到的心电信号，与备案的心电信号进行比较，判断被测者身份，若身份正确，指示开锁，若身份错误，发出身份错误说明。可选的，所述步骤g中计算机是整个心电信号采集电路的控制、管理器，同时是系统的管理中心。本发明提供一种基于心电信号进行身份识别的装置，包括心电信号测量双电极，用于测试并获取心电信号模拟电压信号；前置放大器，用于接收心电信号测量双电极传送来的心电信号，并放大后传送给主放大器；主放大器，用于接收前置放大器传送来的心电信号，并放大后传送给低通滤波器；低通滤波器，用于在主放大器放大后的心电信号中，滤除高于IOOHz的信号，输出幅度合适的模拟心电波形，并传送给微处理器；微处理器，用于接受低通滤波器处理后的心电电压信号，并通过ADC转换器转换为啥数字信息，并上传计算机；主计算机，用于通过液晶屏显示，负责指示心电信号采集处理电路工作状态，将采集到的心电信号，与以备案的心电信号进行比较，判断被测者身份，若身份正确，指示开锁， 若身份错误，发出身份错误说明。可选的，所述心电信号测量双电极、前置放大器、主放大器、低通滤波器、微处理器集成在心电采集器集成板上。可选的，所述计算机安装心电信号显示、控制软件和心电信号识别软件，成为整个系统的管理中心。可选的，装置还包括USB转串口，用于将USB串行口转为UART串行口；电子开关控制器，用于根据计算机指令进行打开或关闭。上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果(1)克服传统的单一生物特征识别方法(如指纹、人脸、声音识别方法)存在被假冒可能性的不足，提供一种利用心电信号的某些特征性参数对人进行身份鉴定识别的密保方法；(2)为用户带来了极大的便利和实用性安防帮助，同时也因装置配置简单、费用低、便于携带，给用户很大帮助；(3)本发明装置可以独立存在使用，也可以通过计算机联系局域网，成为子系统被集成在大系统中，亦可以作为附属装置，可以再多方面使用；(4)给现在数字家庭利用生理特征保密和安防做出突破性贡献，将极大促进数字家庭的保密和安防的更安全、更便利发展。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1是本发明系统总体结构示意图；图2是本发明双电极测量ECG信号放大电路图3是本发明微处理控制系统电路图；图4是本发明R波峰点位置监测流程图；图5是本发明心电识别马氏距离判别算法流程图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供的基于心电信号的身份识别的方法，其功能主要是将心电信号作为一种身份识别密码，进行安全防护和密码保护，可应用于保险箱、数字家庭密码锁及计算机系统开启密码保护等。本发明的装置，包括心电信号测量双电极、前置放大器、主放大器、低通滤波器、微处理器、计算机。本发明将心电信号测量双电极、前置放大器、主放大器、低通滤波器、微处理器集成为一个心电采集器集成板，采用USB连线与微型计算机(Mcm长)链接，并由计算机实现采集系统的稳定5V电源供给，便组成了基于心电信号身份识别的密保系统装置，简单、携带方便；只要用户左右手的食指和拇指分别按住Ag、Agcl电极就可以采集心电信号，采集快捷、方便、操作简单。本发明装置通过计算机内装载的识别软件系统，可以作为保险箱、电子门的电子开关或密保装置，防止信息假冒，为用户带来了极大的便利和实用性安防帮助，同时也因装置配置简单、费用低、便于携带，将给现在数字家庭利用生理特征保密和安防做出突破性贡献，将极大促进数字家庭的保密和安防的更安全、更便利发展。以下结合附图对本发明方案进行详细介绍。图1 图7所示为本发明的实施例。图1是本发明系统总体结构示意图；图2是本发明双电极测量ECG信号放大电路图；图3是本发明微处理控制系统电路图；图4是本发明R波峰点位置监测流程图；图5是本发明心电识别马氏距离判别算法流程图如图1所示，本实施例一种基于心电信号进行身份识别的装置，包括心电信号测量双电极，能够测试并获取心电信号模拟电压信号，此外还包括前置放大器，用于接收心电信号测量双电极传送来的心电信号，并放大5倍后传送给主放大器；主放大器用于接收前置放大器传送来的心电信号，并放大200倍后传送给低通滤波器；低通滤波器，用于在主放大器放大后的心电信号中，滤除高于IOOHz的信号，输出幅度合适的模拟心电波形，并传送给微处理器；微处理器，用于接受低通滤波器处理后的心电电压信号，并通过ADC转换器转换为数字信息，并上传计算机；主计算机，用于通过液晶屏显示，负责指示心电信号采集处理电路工作状态，并储存采集到的心电信号，以备调用，另外，将新采集到的心电信号，与以备案的心电信号进行比较、核对识别，判断被测者身份，若身份正确，便说明身份正确并指示开锁，若身份错误， 发出身份错误说明；
其中心电信号测量双电极、前置放大器、主放大器、低通滤波器、微处理器集成在心电采集器集成板上，计算机安装心电信号显示、控制软件和心电信号识别软件，成为整个基于心电信号身份识别的密保系统的管理中心。采用USB连线将心电采集器集成板与微型计算机(Mcm长)链接，并由计算机实现采集系统的稳定5V电源供给，构成简单的心电信号身份识别系统，再加上计算机将新采集到的心电信号，与以备案的心电信号进行比较、核对识别，判断被测者身份，若身份正确， 便说明身份正确并指示开锁，若身份错误，发出身份错误说明的功能，便建成了一个基于心电信号身份识别的密保系统装置。本发明系统装置以上装置配置基础上，若要实现可使用的基于心电信号身份识别的密保系统装置，本发明装置还包括USB转串口，用于因为微处理器通用双工的UART串行口，而计算机一般都是USB串行口，将USB串行口转为UART串行口；电子开关控制器，用于根据计算机指令进行打开或关闭作用；所述存储器为计算机存储硬盘，用于已备案人员心电信号信息存储，及采集的心电信号临时存储。此外，若是多台本发明密报系统或者是本发明密报系统与数字家庭内中心管理计算机连接，可以用过局域网连接，同时实现资源共享，并可以安装局域网内共享的临时存储硬盘，省去够个给系统更新储存的信息，实现整个数字家庭以至于整个数字家庭系统同一数据库，并实现统一管理。本发明装置可以独立存在使用，也可以通过计算机联系局域网，成为子系统被集成在大系统中，亦可以作为附属装置。采用本实施例装置对采集的人体心电信号辨别处理，其功能主要是将心电信号作为一种身份识别密码，进行安全防护和密码保护，可应用于保险箱、数字家庭密码锁及计算机系统开启密码保护等等。本实施例采用的基于心电信号身份识别的密保方法，当用户接通电源后，是使用如图2 (双电极测量ECG信号放大电路图)电路有效地采集了真实的人体心电信号，并进行基于心电信号的身份识别。此电路连接了心电信号测量双电极、前置放大器、主放大器四个一起，同时实现获取模拟心电电压信号、扩大心电信号的功能。本电路是集成在心电信号采集集成电路板上的。如图3所示，是本实施例中进行心电信号转换为数字信号处理微处理器系统电路图。微处理器采用AduC842单片机作为采集系统的核心处理器。AduC842单片机内FLAS程序存储器，用以存储程序代码，保存数据信息。微处理控制系统内部集成了 8个通道采样速度为400KSPS的12Bit高速高精度模数AD转换器、2个通道12Bit的电压输出型模数AD转换器、双路的PWM输出、片内含温度传感器、DMA通道等等。AduC842单片机内提供的外设接口有时间间隔计数器TIC，通用串行口 UART、SPI接口和电源电压监测器等等。AduC842单片机的这些独特性，可使得微处理控制系统外围硬件电路更加简洁。如图4所示，是本实施例对心电信号的身份识别，采用了心电信号R波的自动识别定位的方法——斜率检测法。心电信号进过数字滤波处理后下一步是从一连串的心电信号中识别出每一个单独的心电信号。心电周期的识别方法常常采用R波识别法，由于R波的幅度比较大不容易被噪声信号淹没。又因为斜率检测法的原理是R波峰点和谷点之间的斜率变换最大，故采用了心电信号R波的自动识别定位的方法——斜率检测法。如图5所示，是本实施例中心电信号的身份识别算法流程，采用了距离判别算法流程——马氏距离法(如图4)。是从心电信号中先去波形的特性参数，再从样本库中直接提取信号的个体i个周期的特性参数，计算个体特征的平均值和协方差，最后计算马氏距
1 O本发明方法采用心电信号测量双电极、前置放大器、主放大器、低通滤波器、微处理器、计算机对心电信号识别，包括以下步骤a、被测者左右手的食指和拇指分别按住Ag、Agcl电极或者铜板电极，测试人体微弱的心电信号；b、前置放大器将心电信号测量双电极测试到并输入的心电信号放大5倍；C、主放大器将前置放大器放大后的心电信号再放大200倍后，输入低通滤波器；d、低通滤波器在放大后的心电信号中，滤除高于IOOHz的信号，输出幅度合适的模拟心电波形，并输入微处理器e、微处理器负责控制电路将模拟心电信号转换成数字信号，并上传至主计算机进行处理；f、计算机安装心电信号显示、控制软件，通过液晶屏显示，负责指示心电信号采集处理电路工作状态，并储存采集到的心电信号，以备调用；g、计算机将新采集到的心电信号，与以备案的心电信号进行比较、核对识别，判断被测者身份，若身份正确，便说明身份正确并指示开锁，若身份错误，发出身份错误说明。上述方法是针对传统的单一生物特征识别方法(如指纹、人脸、声音识别方法)存在被假冒等识别不准确情况而言的。此方法是将人体心电信号通过测试电路获得模拟电压信号，之后通过ADC转换器转换数字化信息输出到管理中心计算机，进行心电信号采集控制及心电信号识别，以保证合法用户通过。本发明方法基于心电信号对人体身份识别时，所述步骤a中被测者左右手的食指和拇指分别按住Ag、Agcl电极或者铜板电极，输入人体心电信号。心电信号测量双电极获取心电信号，之后采用双电极心电信号采集电路，采集被测试者的心电信号，包括以下步骤(1)被测者左右手的食指和拇指分别按住Ag、Agcl电极或者铜板电极，获取人体微弱的心电信号，同时输入前置放大器；(2)前置放大器以表放大芯片INA321作为前置放大芯片，将接收到的心电信号， 通过ECG信号放大电路，放大5倍；(3)主放大器以单源运算放大器0PA2335进行后级的主放大，将前置放大器放大后的心电信号放大200倍；(4)心电信号是一种频带范围为0. 05——IOOHz的低频信号，在心电模拟信号数字化之前，通过低通滤波器滤除高于IOOHz的信号，输出幅度合适的模拟心电波形。(5)微处理器采用AduC842单片机作为采集系统的核心处理器，通过其中的ADC转化器将心电信号电压信号转换成数字信号，并上传主计算机；(6)计算机将接受到的数字信号显示在显示屏上，负责可视化指示处采集电路的工作状态，同时将采集系统获得的心电信号暂时存储保留。
此时，是通过经过心电信号身份识别系统，顺利和完整地采集获取被测者心电信号并保存在管理中心计算及存储硬盘内，等待身份识别实用。本发明方法在对被测者心电信号采集之后，所述步骤(6)中被测者心电信号获取并被暂时存储之后，将是计算机将会调被测者心电信号与计算机内存储的已备案的合法人员心电信号相比较核对，以求确定被测者身份，若被测者心电信号与已备案的合法人员中一名的心电信号相同的，即被测者心电信号可以识别，被测者属于合法人员，计算机指示开锁并允许通过，否则为非法人员，不允许通过。上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果(1)克服传统的单一生物特征识别方法(如指纹、人脸、声音识别方法)存在被假冒可能性的不足，提供一种利用心电信号的某些特征性参数对人进行身份鉴定识别的密保方法；(2)为用户带来了极大的便利和实用性安防帮助，同时也因装置配置简单、费用低、便于携带，给用户很大帮助；(3)本发明装置可以独立存在使用，也可以通过计算机联系局域网，成为子系统被集成在大系统中，亦可以作为附属装置，可以再多方面使用；(4)给现在数字家庭利用生理特征保密和安防做出突破性贡献，将极大促进数字家庭的保密和安防的更安全、更便利发展。以上对本发明实施例所提供的一种基于心电信号进行身份识别的方法及装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种基于心电信号进行身份识别的方法，其特征在于，包括a、将被测者手指接触电极，测试心电信号；b、前置放大器将心电信号放大；c、主放大器将前置放大器放大后的心电信号再放大后，输入低通滤波器；d、低通滤波器在放大后的心电信号中，滤除高于IOOHz的信号，输出幅度合适的模拟心电波形，并输入微处理器；e、微处理器负责控制电路将模拟心电信号转换成数字信号，并上传至主计算机进行处理；f、计算机通过液晶屏显示，负责指示心电信号采集处理电路工作状态，并储存采集到的心电信号；g、计算机将采集到的心电信号，与备案的心电信号进行比较，判断被测者身份，若身份正确，指示开锁，若身份错误，发出身份错误说明。
2.根据权利要求1所述的基于心电信号进行身份识别的方法，其特征在于所述步骤g 中计算机是整个心电信号采集电路的控制、管理器，同时是系统的管理中心。
3.一种基于心电信号进行身份识别的装置，其特征在于，包括 心电信号测量双电极，用于测试并获取心电信号模拟电压信号；前置放大器，用于接收心电信号测量双电极传送来的心电信号，并放大后传送给主放大器；主放大器，用于接收前置放大器传送来的心电信号，并放大后传送给低通滤波器； 低通滤波器，用于在主放大器放大后的心电信号中，滤除高于IOOHz的信号，输出幅度合适的模拟心电波形，并传送给微处理器；微处理器，用于接受低通滤波器处理后的心电电压信号，并通过ADC转换器转换为啥数字信息，并上传计算机；主计算机，用于通过液晶屏显示，负责指示心电信号采集处理电路工作状态，将采集到的心电信号，与以备案的心电信号进行比较，判断被测者身份，若身份正确，指示开锁，若身份错误，发出身份错误说明。
4.根据权利要求3所述的基于心电信号进行身份识别的装置，其特征在于所述心电信号测量双电极、前置放大器、主放大器、低通滤波器、微处理器集成在心电采集器集成板上。
5.根据权利要求3所述的基于心电信号进行身份识别的装置，其特征在于所述计算机安装心电信号显示、控制软件和心电信号识别软件，成为整个系统的管理中心。
6.根据权利要求3所述的基于心电信号进行身份识别的装置，其特征在于 装置还包括USB转串口，用于将USB串行口转为UART串行口 ； 电子开关控制器，用于根据计算机指令进行打开或关闭。
全文摘要
本发明公开一种基于心电信号进行身份识别的方法及装置。该方法包括a、将被测者手指接触电极，测试心电信号；b、前置放大器将心电信号放大；c、主放大器将前置放大器放大后的心电信号再放大后，输入低通滤波器；d、低通滤波器在放大后的心电信号中，滤除高于100Hz的信号，输出模拟心电波形后输入微处理器；e、微处理器负责控制电路将模拟心电信号转换成数字信号，并上传至主计算机进行处理；f、计算机指示心电信号采集处理电路工作状态，并储存；g、计算机将采集到的心电信号，与备案的心电信号进行比较，判断被测者身份，若身份正确，指示开锁，若身份错误，发出身份错误说明。本发明方法识别更准确和安全。
文档编号A61B5/117GK102289618SQ201110202569
公开日2011年12月21日 申请日期2011年7月19日 优先权日2011年7月19日
发明者杨艾琳, 罗笑南 申请人:中山大学深圳研究院