一种智能穿戴设备及其加密、解密方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及加密技术领域，特别涉及一种智能穿戴设备及其加密、解密方法。
【背景技术】
[0002] 随着2015MWC (世界移动通信大会）上面穿戴设备的风靡。越来越多的厂商都投 入到了智能手表等智能穿戴设备的研发。智能穿戴设备的发展使新的功能应用也不断被开 发。智能穿戴设备的安全保密性为主要研发方向之一。常见的加密方式如密码加密、指纹 加密等。由于智能穿戴设备的体积相对较小，密码加密需用户牢记密码且输入不方便；若增 加指纹识别模组来进行指纹加密，或采用其他身份识别的模组则会占用一定的空间、从而 使智能穿戴设备的结构可塑性变的更小。
[0003] 因而现有技术还有待改进和提尚。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种智能穿戴设备及其加密、解密方法，以解决现有智能 穿戴设备加密操作不方便、占用空间的问题。
[0005] 为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案： 一种智能穿戴设备的加密方法，其包括： A、 进入加密模式时，获取用户的心电图信息； B、 计算所述心电图信息中抽样点的特征值，根据所述特征值计算波形ID值； C、 判断连续若干次计算的波形ID值相同时，将所述波形ID值作为密钥进行加密。
[0006]所述的智能穿戴设备的加密方法中，所述步骤A具体包括： A1、计算P波、QRS波和T波的最小曲率半径； A2、计算P波和T波在预设时间内抽样点的个数，在P波和T波上随机分配抽样点并提 取； A3、对P波和T波进行离散傅立叶变换和归一化获得P波、T波的波峰对应的函数；计 算QRS波的特征信息量，获得QRS波的波峰对应的函数； A4、根据P波、T波、QRS波的波峰对应的函数获得波形ID值。
[0007]所述的智能穿戴设备的加密方法中，在所述步骤A2中，所述抽样点的个数等于一 个心电图波形的周期乘以抽样频率； 抽样点在P波、QRS波和T波上随机分配，或每隔参考时间分配一抽样点。
[0008]所述的智能穿戴设备的加密方法中，在所述步骤A3中，对P波和T波进行离散傅 立叶变换和归一化获得P波、T波的波峰对应的函数具体包括： A31、将抽样点组成一个新的波形，进行傅里叶变换后再进行归一化处理； A32、将归一化后得到的值带入最小曲率半径获得P波、T波的波峰对应的函数。
[0009] 所述的智能穿戴设备的加密方法中，所述步骤A4中，波形ID值为f (ID) °c A =f (f (Hp)，f (Hqks)，f (Ht)，Ts)，其中，f (Hp)、f (Hqks)、f (Ht)分别为 P 波、QRS 波和 T 波 的波峰对应的函数；Ts为一个心电图波形的周期，A为综合环境变化量。
[0010] -种智能穿戴设备的解密方法，其包括： a、 智能穿戴设备开机时检测是否有脉搏跳动：若有执行步骤b ;没有则进入待机模式； b、 进入解密模式，采集心电图信息，在心电图波形中提取预设个数的抽样点并计算抽 样点的特征值，根据所述特征值计算波形ID值； c、 判断波形ID值是否在密钥容错范围内，是则解密，否则进入待机模式。
[0011] 所述的智能穿戴设备的解密方法中，在所述步骤c中，所述密钥容错范围是以密 钥为基准设置的一个上下波动的范围。
[0012] 一种智能穿戴设备，其包括加解密装置，所述加解密装置包括心跳探测芯片和 CPU ； 所述CPU进入加密模式时，心跳探测芯片获取用户的心电图信息；CPU计算所述心电图 信息中抽样点的特征值，根据所述特征值计算波形ID值，判断连续若干次计算的波形ID值 相同时，将所述波形ID值作为密钥进行加密并存储。
[0013] 所述的智能穿戴设备的加解密装置中，所述心跳探测芯片还用于开机时检测是否 有脉搏跳动，若有控制CPU进入解密模式，若没有进入待机模式； 解密模式下心跳探测芯片采集心电图信息并传输给CPU，CPU在心电图波形中提取预 设个数的抽样点并计算抽样点的特征值，根据所述特征值计算波形ID值，判断波形ID值是 否在密钥容错范围内，是则解密，否则进入待机模式。
[0014] 相较于现有技术，本发明提供的智能穿戴设备及其加密、解密方法，进入加密模式 时，获取用户的心电图信息；计算所述心电图信息中抽样点的特征值，根据所述特征值计算 波形ID值；判断连续若干次计算的波形ID值相同时，将所述波形ID值作为密钥进行加密； 其直接利用现有智能穿戴设备中都设置的心跳探测芯片来获取用户唯一的心电图信息，以 心电图中各波段上抽样点的数据进行计算获得波形ID值自动加密；无需用户记录密码且 操作方便，不会占用智能穿戴设备的内部空间。
【附图说明】
[0015] 图1为现有心电图波形的示意图。
[0016] 图2为本发明提供的智能穿戴设备的加密方法的方法流程图。
[0017] 图3为本发明提供的智能穿戴设备的加密方法中一个心电图波形的周期示意图。
[0018] 图4为本发明提供的智能穿戴设备的加密方法中曲率半径的示意图。
[0019] 图5为本发明提供的智能穿戴设备的解密方法的方法流程图。
[0020] 图6为本发明提供的智能穿戴设备的加解密装置的结构框图。
【具体实施方式】
[0021] 心肌细胞膜是半透膜，静息状态时，膜外排列一定数量带正电荷的阳离子，膜内排 列相同数量带负电荷的阴离子，膜外电位高于膜内，称为极化状态。静息状态下，由于心脏 各部位心肌细胞都处于极化状态，没有电位图的等电位线。心肌细胞在受到一定强度的刺 激时，细胞膜通透性发生改变，大量阳离子短时间内涌入膜内，使膜内电位由负变正，这个 过程称为除极。对整体心脏来说，心肌细胞从心内膜向心外膜顺序除极过程中的电位变化， 由电流记录仪描记的电位曲线称为除极波，即体表心电图上心房的P波和心室的QRS波。细 胞除极完成后，细胞膜又排出大量阳离子，使膜内电位由正变负，恢复到原来的极化状态， 此过程由心外膜向心内膜进行，称为复极。同样心肌细胞复极过程中的电位变化，由电流记 录仪描记出称为复极波。由于复极过程相对缓慢，复极波较除极波低。心房的复极波低、且 埋于心室的除极波中，体表心电图不易辨认。心室的复极波在体表心电图上表现为T波。整 个心肌细胞全部复极后，再次恢复极化状态，各部位心肌细胞间没有电位差，体表心电图记 录到等电位线。因此，每一个波段代表心脏的不同部位。图1中示出窦房结、房室结(房结 区、结区、结希区)、希氏束、束支、心室复极对应的波段，各波段组合为一个周期的心电图波 形其为现有技术，此处不作详述。
[0022] 基于上述的心电图波形，本发明提供一种智能穿戴设备及其加密、解密方法，利用 现有的智能穿戴设备中都设置的心跳探测芯片来获取用户唯一的心电图信息。以心电图中 各波段上抽样点的数据作为身份的识别标识，进行自动地加密和解密；无需用户记录密码 且操作方便，不会占用智能穿戴设备的内部空间。为使本发明的目的、技术方案及效果更加 清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的 具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0023] 请参阅图2,其为本发明提供的智能穿戴设备的加密方法流程图。本发明提供的加 密方法包括： S100、进入加密模式时，获取用户的心电图信息； S200、计算所述心电图信息中抽样点的特征值，根据所述特征值计算波形ID值； S300、判断连续若干次计算的波形ID值相同时，将所述波形ID值作为密钥进行加密。
[0024] 由于每个人的心脏结构不完全一样，科学界已经证实所有人的心电图波形不可能 完全一样。随着环境的变化、以及心脏本身受到疾病直接或者间接的影响，整个心电图波形 的相关变量也会变化。通过特征值提取后能获得每个人自己特有的波形ID值。
[0025] 本实施例根据上述结论，采用用户的心电图信息作为加密的密钥。需要获取密钥 时，用户带上智能穿戴设备后点击屏幕中的加密图标或加密选项，即可进入加密模式。在加 密模式下，智能穿戴设备的心跳探测芯片采集用户的心电图信息，进行相应计算、判断获得 波形ID值作为密钥进行加密。加密成功后提示用户，并自动退出加密模式，使智能穿戴设 备能正常工作。
[0026] 如图3所示，心电图信息包括多个心电图波形、波形上所有点的坐标值、一个心电 图波形的周期、抽样频率。心脏跳一次出现一个周期为T s的波形。在所述步骤S200中， 所述特征值的计算包括计算P波和T波的曲率半径来获得其波峰值，以及计算QRS波的特 征信息向量来获得其波峰值。假设P波，QRS波及T波的波峰对应的函数分别为f (HP)， f (HQRS)，f (HT)，则波形 ID 值的密码模型为 f (ID)a=f (f (HP)，f (HQRS)，f (HT)，Ts)。 (A综合环境变化量)。
[0027] 所述步骤S200具体包括： 步骤201、计算P波、QRS波和T波的最小曲率半径。
[0028] 从图3可知P波和T波是一种正弦波，根据P波和T波这一特征计算其波峰及其 波峰趋势，可采用计算P波和T波的曲率半径来转化为波峰特征点的采集。在图4中根据
半径就最小。根据S的值可获得P波和T波的上升斜率。QRS波为三角波，也采用最小曲 率半径计算获得其上升斜率趋势。
[0029] 接着根据该最小曲率半径的公式，进行傅立叶特征系数和归一化转换。即步骤 202、计算P波和T波在预设时间内抽样点的个数，在P波和T波上随机分配抽样点并提取。
[0030] 以P波为例，预设时间为一分钟。假设人的标准心律为80次每分钟，则一个心电 图波形（即图3中的一个周期Ts)的周期为0. 75秒（60s/80次)，一分钟内有80个周期。如 果抽样频率是8000Hz，那么一个心律为80次的心电图周期就含有6000 (0. 75s X 8000Hz) 个抽样点，此为标准心律的抽样点Nn。
[0031] 在P波上可随机分配6000个抽样点，或采用每隔参考时间（如0. 01s、或0. 005s) 设置一抽样点进行分配。如果心跳次数变化则抽样点也会相应变化，如有的人每分钟条74 次或88次，则一个心电图波形的周期对应变为约0. 81s或0. 68s，对应地抽样点为6480个 或5440个，总会在6000个抽样点这一标准值的上下变化。
[0032] S203、对P波和T波进行离散傅立叶