專利名稱:身份識別方法及系統(tǒng)的制作方法
身份識別方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及信息安全技術(shù),特別是涉及一種身份識別方法及系統(tǒng)。背景技術(shù):
隨著科技的發(fā)展,信息安全也越來越重要。伴隨著安全性需求的不斷增長,基于生物特征的識別技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展與應用,例如,虹膜識別、指紋識別以及人臉識別等諸多技術(shù)。但是,虹膜識別的手寫體有被模仿的隱患,指紋識別存在著利用假指或斷指來鉆空子的可能,人臉識別也會存在著假面的偽造。而心電身份識別作為一種新興的用于身份識別的生物特征,由于是活體身份識別,極大地避免了偽造的隱患,越來越多地應用于身份識別中。然而,心電信號是由心臟收縮而產(chǎn)生的一種生物信號,采集到的心電信號常常伴有噪聲,極大地降低了身份識別過程中的抗干擾能力。
發(fā)明內(nèi)容基于此,有必要提供一種能提高抗干擾能力的身份識別方法。此外,還有必要提供一種能提高抗干擾能力的身份識別系統(tǒng)。一種身份識別方法,包括以下步驟采集心電信號;確定心電信號中的每段周期信號,并計算每段周期信號的相關(guān)系數(shù);判斷每段周期信號的相關(guān)系數(shù)是否小于閾值,若是,則將相關(guān)系數(shù)小于閾值的周期信號從所述心電信號中舍去;對保留的周期信號構(gòu)造所述心電信號的特征向量; 比較所述心電信號的特征向量與心電數(shù)據(jù)庫中的模板是否相似,若是,則提取最相似的模板作為識別結(jié)果。優(yōu)選地,所述確定心電信號中的每段周期信號的步驟為檢測心電信號中R點位置,并根據(jù)所述R點位置得到心電信號中的周期信號。優(yōu)選地,所述比較所述心電信號的特征向量與心電數(shù)據(jù)庫中的模板是否相似的步驟之前還包括預先采集心電信號;確定所述心電信號中的每段周期信號,并計算每段周期信號的相關(guān)系數(shù);判斷每段周期信號的相關(guān)系數(shù)是否小于閾值,若是,則將相關(guān)系數(shù)小于閾值的周期信號從所述心電信號中舍去;對保留的周期信號構(gòu)造所述心電信號的特征向量;將所述心電信號的特征向量作為模板存入心電數(shù)據(jù)庫;對所述心電數(shù)據(jù)庫中的模板進行匹配方式的標記。優(yōu)選地,所述對所述心電數(shù)據(jù)庫模板中的進行匹配方式的標記的步驟為
逐一選擇匹配方式對心電數(shù)據(jù)庫中的模板進行兩兩比較,并將選擇的匹配方式標記于模板中,判斷當前兩兩比較的模板相似度是否小于模板的閾值,若否,則返回下一匹配方式的選擇,并將當前兩兩比較的模板再次進行比較。優(yōu)選地,所述比較所述心電信號的特征向量與心電數(shù)據(jù)庫中的模板是否相似,若是,則提取最相似的模板作為識別結(jié)果的步驟為根據(jù)心電數(shù)據(jù)庫模板中匹配方式被標記的先后順序選擇匹配方式通過選擇的匹配方式進行心電信號與心電數(shù)據(jù)庫中模板的比較,并判斷所述心電信號的特征向量是否與心電數(shù)據(jù)庫中模板相似,若是,則選取最相似的模板作為識別結(jié)果, 若否,則查詢所述模板中是否存在下一匹配方式,若是,則返回進行下一匹配方式的選擇, 若否,則結(jié)束。優(yōu)選地,還包括根據(jù)識別結(jié)果將所述心電信號的特征向量與其在心電數(shù)據(jù)庫中對應的模板進行綜合處理,并將綜合處理得到的心電信號替換心電數(shù)據(jù)庫對應的模板。一種身份識別系統(tǒng),至少包括采集模塊,用于采集心電信號;預處理模塊,用于確定心電信號中的每段周期信號,并計算每段周期信號的相關(guān)系數(shù),判斷每段周期信號的相關(guān)系數(shù)是否小于閾值,若是,則將相關(guān)系數(shù)小于閾值的周期信號從心電信號中舍去,對保留的周期信號構(gòu)造所述心電信號的特征向量;心電數(shù)據(jù)庫,用于將預先采集的心電信號所構(gòu)造的特征向量作為模板進行存儲;
匹配模塊,用于比較所述心電信號的特征向量與心電數(shù)據(jù)庫中的模板是否相似, 若是,則提取最相似的模板作為識別結(jié)果,若否,則停止執(zhí)行。優(yōu)選地,所述預處理模塊檢測心電信號中R點位置,并根據(jù)所述R點位置得到心電信號中的周期信號。優(yōu)選地,所述采集模塊還用于預先采集心電信號;所述預處理模塊還用于確定心電信號中的每段周期信號,并計算每段周期信號的相關(guān)系數(shù),判斷每段周期信號的相關(guān)系數(shù)是否小于閾值,若是,則將相關(guān)系數(shù)小于閾值的周期信號從所述心電信號中舍去,對保留的周期信號構(gòu)造所述心電信號的特征向量;所述系統(tǒng)還包括標記模塊,用于對所述心電數(shù)據(jù)庫中的模板進行匹配方式的標記。優(yōu)選地,所述標記模塊包括模板比較單元,用于逐一選擇匹配方式對心電數(shù)據(jù)庫中的模板進行兩兩比較,并將選擇的匹配方式標記于模板中;判斷單元,用于判斷當前兩兩比較的模板相似度是否小于模板的閾值,若否,則返回下一匹配方式的選擇,并將當前兩兩比較的模板再次進行比較,若是,則停止執(zhí)行。優(yōu)選地,所述匹配模塊包括選擇單元,用于根據(jù)心電數(shù)據(jù)庫模板中匹配方式被標記的先后順序選擇匹配方式;心電比較單元,用于通過選擇的匹配方式進行所述心電信號與心電數(shù)據(jù)庫中模板的比較,并判斷所述心電信號的特征向量是否與心電數(shù)據(jù)庫中模板相似,若是,則通知選取單元,若否,則查詢所述模板中是否存在下一匹配方式,若是,則通知選擇單元返回進行下一匹配方式的選擇,若否,則結(jié)束;選取單元,用于選取最相似的模板作為識別結(jié)果。優(yōu)選地,還包括更新模塊,用于根據(jù)識別結(jié)果將所述心電信號的特征向量與其在心電數(shù)據(jù)庫中對應的模板進行綜合處理,并將綜合處理得到的心電信號替換心電數(shù)據(jù)庫對應的模板。上述身份識別方法及系統(tǒng)計算心電信號中每段周期信號的相關(guān)系數(shù),相關(guān)系數(shù)越大,誤差就越小,將相關(guān)系數(shù)小于閾值的周期信號舍去,也就是除去了誤差較大的周期信號,從而提高抗干擾能力,消除突發(fā)的干擾對心電信號的影響。上述身份識別方法及系統(tǒng)對存儲于心電數(shù)據(jù)庫中的模板進行匹配方式的標記,在識別的過程中選擇模板中標記的匹配方式進行心電信號的識別,使得使用的匹配方式更為合適。上述身份識別方法及系統(tǒng)對心電數(shù)據(jù)庫中的模板進行更新,保證了心電數(shù)據(jù)庫中模板的準確性,并適應人體心血管的緩慢變異。上述心電數(shù)據(jù)庫的每個模板都標記一個至少包含一種匹配方式的匹配方式序列, 所述匹配方式序列是在心電數(shù)據(jù)庫模板登記過程中根據(jù)各個模板之間相似性分析而生成的。當進行身份識別時,所述系統(tǒng)根據(jù)所述匹配方式序列的先后順序選擇當前匹配方式,提高系統(tǒng)的實時性能和識別效率。
圖1為一個實施例中身份識別方法的流程圖;圖2為一個實施例中心電信號的波形圖;圖3為一個實施例中預先建立心電數(shù)據(jù)庫的流程圖;圖4為一個實施例中在心電對心電數(shù)據(jù)庫中的模板進行匹配方式的標記的流程圖;圖5為另一個實施例中身份識別方法的流程圖;圖6為一個實施例中身份識別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;圖7為另一個實施例中身份識別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;圖8為一個實施例中標記模塊的結(jié)構(gòu)示意圖;圖9為一個實施例中匹配模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式圖1示出了一個實施例中的身份識別方法,包括以下步驟在步驟SlO中,采集心電信號。本實施例中,由于心臟的幾何形狀、生理特征、胸部構(gòu)造以及個體的體型的影響,不同的個體產(chǎn)生的心電信號各不相同,可對生物身份進行唯一標識,并且在一定時期內(nèi)心電信號的波形會保持著相對的穩(wěn)定性,從而利用心電信號進行身份識別可提高識別過程中的穩(wěn)定性。在一個具體的實施例中,心電信號可通過隨身攜帶的生物傳感器來進行采集。通過心電信號進行身份識別,由于心電信號是人體所固有的特征,難以被復制和剽竊,也不可以出現(xiàn)忘記或者丟失的情況,并且可在人體的多個部位進行采集,采集非常方便。此外,心電信號是一維信號,數(shù)據(jù)量非常小,所需要的存儲空間也就非常地小。在步驟S20中,確定心電信號中的每段周期信號,并計算每段周期信號的相關(guān)系數(shù)。本實施例中,確定心電信號中的每段周期信號的步驟為如圖2所示,檢測心電信號中 R點位置,并根據(jù)R點位置得到心電信號中的周期信號。例如,R點位置的檢測方法可以采用差分閾值法、樣條小波檢測、移動窗口極值法以及數(shù)學形態(tài)法等。心電信號的波形中,檢測R點位置較為方便準確,通過R點位置來確定心電信號中每段周期信號的方式簡化了區(qū)分心電信號中各段周期信號的過程。在心電信號的采集中會受到各種突發(fā)的干擾,并影響某些周期信號的波形,而各個周期信號的相關(guān)系數(shù)說明了各個周期信號的被突發(fā)干擾影響的嚴重程度,相關(guān)系數(shù)的數(shù)值越大,則誤差越小。另一實施例中,步驟S20中,在確定了心電信號中的每段周期信號之后還包括了舍去心電信號中首尾周期信號的步驟。本實施例中,由于心電信號采集的隨機性,可能會造成采集到的心電信號中首尾的波形是不完整的,因此,為確保每個周期波形的完整性,可將心電信號中首部的第一個周期和尾部的最后一個周期舍去。在步驟S30中,判斷每段周期信號的相關(guān)系數(shù)是否小于閾值,若是,則進入步驟 S40中。本實施例中,因為相關(guān)系數(shù)的數(shù)值越小則誤差越大,說明與該相關(guān)系數(shù)對應的周期信號受到的突發(fā)干擾的影響越嚴重。為消除突發(fā)干擾的影響,設置閾值,將相關(guān)系數(shù)小于閾值的周期信號舍去。設置的閾值可根據(jù)實際情況進行靈活地調(diào)整,例如,閾值可以是0. 8。在步驟S40中,將相關(guān)系數(shù)小于閾值的周期信號從心電信號中舍去。在步驟S50中,對保留的周期信號構(gòu)造心電信號的特征向量。在步驟S60中,比較心電信號的特征向量與心電數(shù)據(jù)庫中的模板是否相似,若是, 則進入步驟S70中,若否,則結(jié)束。本實施例中,將采集到的心電信號與心電數(shù)據(jù)庫中的所有模板進行一一比較,以判斷心電數(shù)據(jù)庫中是否存在與心電信號相似的模板,當心電信號的特征向量與心電數(shù)據(jù)庫中的模板不相似時,說明身份識別失敗,可結(jié)束身份識別過程。在一個具體的實施例中,模板是以特征向量的形式存儲于心電數(shù)據(jù)庫中的,將采集到的心電信號構(gòu)造成測試特征向量,心電信號的測試特征向量與模板通過合適的匹配方式進行比較。特征向量可以是心電信號的解析特征、表象特征、平均周期波形或者上述特征經(jīng)過各種變換所得到的特征等。在步驟S70中,提取最相似的模板作為識別結(jié)果。身份識別過程中的復雜程度選用合適的匹配方式比較心電信號中的測試特征向量與模板之間的相似程度,根據(jù)選用的匹配方式的不同,其相似程度表征方式也不相一致。 例如,若匹配方式為相關(guān)系數(shù)閾值法,測試向量與模板之間的相似程度越大,則由測試特征向量與模板計算得到的相關(guān)系數(shù)也越大,與測試特征向量之間的相關(guān)系數(shù)最大的模板為最相似的模板,作為身份識別的識別結(jié)果;若匹配方式為小波距離閾值法,則計算測試特征向量與模板之間的小波距離,當測試特征向量與模板之間越相似,小波距離越小,與測試特征向量之間的小波距離最小的模板為最相似的模板,作為身份識別的識別結(jié)果;若使用百分殘差這一匹配方式來評估測試特征向量與模板之間的相似程度,則計算測試特征向量與模板的百分殘差,計算得到的百分殘差越小,相似度越高,與測試特征向量之間的百分殘差最小的模板為最相似的模板,作為身份識別的識別結(jié)果。如圖3所示,上述身份識別方法中,還需要預先建立心電數(shù)據(jù)庫,因此在比較心電信號與心電數(shù)據(jù)庫中的模板是否相似的步驟之前還包括以下步驟在步驟S301中,預先采集心電信號。本實施例中,身份識別需要預先采集需要進行身份識別的用戶心電信號模板。步驟S302,確定心電信號中的每段周期信號,并計算每段周期信號的相關(guān)系數(shù)。本實施例中,由采集到的心電信號波形確定每一段周期信號。步驟S303,判斷每段周期信號的相關(guān)系數(shù)是否小于閾值,若是,則進入步驟S304。 本實施例中,該閾值是可以根據(jù)實際的需要進行調(diào)整的。步驟S304,相關(guān)系數(shù)小于閾值的周期信號從所述心電信號中舍去。步驟S305,對保留的周期信號構(gòu)造心電信號的特征向量。步驟S306,將心電信號的特征向量作為模板存入心電數(shù)據(jù)庫。本實施例中,進行身份識別時,若采集的心電信號構(gòu)造的特征向量與心電數(shù)據(jù)庫中的一模板相似,則身份識別成功,反之,則身份識別失敗。在步驟S307中,對心電數(shù)據(jù)庫中的模板進行匹配方式的標記。本實施例中,匹配方式可用于比較模板之間的相似程度。匹配方式的選擇影響著身份識別過程中的實時性及有效性。例如,支持矢量機法這一匹配方式較為復雜,若對不復雜的模板使用這一匹配方式進行比較會增加不必要的比較時間。當心電數(shù)據(jù)庫中的模板達到一定數(shù)量時,極易出現(xiàn)比較相似的模板,對于這些模板僅僅某一匹配方式進行單次比較是不能將其區(qū)分開來的,但是若對所有的模板都采用復雜的匹配方式又會降低了識別的速度。對于不同個體的模板,根據(jù)身份識別的復雜程度以多個匹配方式進行優(yōu)先級別的設置。例如,可將相關(guān)系數(shù)閾值法這一較為簡單的匹配方式設置為優(yōu)先級最高的匹配方式, 將小波距離閾值法為作次優(yōu)的匹配方式。按照優(yōu)先級別的順序依次選擇使用匹配方式對模板進行兩兩比較,并在每一模板中標記所使用過的匹配方式。如圖4所示,在一個具體的實施例中,對心電數(shù)據(jù)庫中的模板進行匹配方式的標記包括了以下步驟在步驟S317中,逐一選擇匹配方式對心電數(shù)據(jù)庫中的模板進行兩兩比較。本實施例中,按照匹配方式的優(yōu)先級別選擇匹配方式對心電數(shù)據(jù)庫中存儲的所有模板分別進行兩兩比較。在步驟S327中,將選擇的匹配方式標記于模板中。在步驟S337中,判斷當前兩兩比較的模板相似度是否小于模板的閾值,若否,則返回步驟S317中選擇下一匹配方式,并將當前兩兩比較的模板再次進行比較,若是,則結(jié)束。本實施例中,心電數(shù)據(jù)庫中所存儲的模板必然是來自于不同的采集對象,因此對于進行兩兩比較的模板而言,其比較結(jié)果應當是不可能相似的,即選擇的匹配方式在模板的兩兩比較過程中所得到的相似程度越小,則說明該匹配方式越適用于區(qū)分這兩個模板。若當前兩兩比較的模板通過選擇的匹配方式所得到的結(jié)果大于或等于模板的閾值,則說明當前兩兩比較的模板是相似的,則此次選擇的匹配方式并不適用于這兩個模板的比較,需要返回步驟S317中按照優(yōu)先級別選擇下一匹配方式再次進行比較;若當前兩兩比較的模板通過選擇的匹配方式所得到的結(jié)果小于模板的閾值,則說明此次選擇的匹配方式已經(jīng)是合適的匹配方式,能夠理想?yún)^(qū)分當前兩兩比較的模板,可結(jié)束匹配方式的標記過程。在一個具體的實施例中,如圖5所示,身份識別方法包括以下步驟在步驟SlOl中,采集心電信號。在步驟S102中,確定心電信號中的每段周期信號,并計算每段周期信號的相關(guān)系數(shù)。在步驟S103中,判斷每段周期信號的相關(guān)系數(shù)是否小于閾值,若是,則進入步驟 S104 中。在步驟S104中,將相關(guān)系數(shù)小于閾值的周期信號從心電信號中舍去。在步驟S105中,對保留的周期信號構(gòu)造心電信號的特征向量。在步驟S106中,根據(jù)心電數(shù)據(jù)庫模板中匹配方式被標記的先后順序選擇匹配方式。本實施例中,在消除突發(fā)干擾對采集到的心電信號的影響后,可對心電信號進行識別得到與心電信號最相似的模板。由模板中匹配方式的標記過程可知,匹配方式被標記的先后順序即為匹配方式的優(yōu)先級別。首先,選擇最早被標記于模板中的匹配方式來進行心電信號與心電數(shù)據(jù)庫中模板的比較。在步驟S107中,通過選擇的匹配方式進行心電信號與心電數(shù)據(jù)庫中模板的比較, 并判斷心電信號的特征向量是否與心電數(shù)據(jù)庫中模板相似,若是,則進入步驟S108中,若否,則進入步驟S109中。本實施例中,在進行心電信號與心電數(shù)據(jù)庫中模板的比較時,若心電信號與心電數(shù)據(jù)庫中的大部分模板都相似時,說明選擇的匹配方式不適用于這一心電信號的識別,需要選擇下一匹配方式再次進行識別。若心電信號僅僅與心電數(shù)據(jù)庫中的少部分模板相似,說明選擇的匹配方式是合適的,并取最相似的模板作為識別結(jié)果。在步驟S108中,選取最相似的模板作為識別結(jié)果。在步驟S109中,查詢模板中是否存在下一匹配方式,若是,則返回步驟S106進行下一匹配方式的選擇,若否,則結(jié)束。本實施例中,每一模板中所標記的匹配方式數(shù)量各不相同,因此查看需要再次進行比較的任一模板中標記的匹配方式是否都已經(jīng)被選擇完畢, 若一個或多個模板中已經(jīng)沒有可供選擇的匹配方式,并且沒有得到相似的模板,則身份識別失敗,將結(jié)束上述身份識別過程。其它實施例中,上述身份識別方法還包括了模板更新的步驟,根據(jù)識別結(jié)果將心電信號的特征向量與其在心電數(shù)據(jù)庫中對應的模板進行綜合處理,并將綜合處理得到的心電信號替換心電數(shù)據(jù)庫對應的模板。本實施例中,雖然心電信號可在一定時間內(nèi)保持著相對的穩(wěn)定性,但是,由于心電信號反映了人體的健康狀況,因而對于一段較長的時期而言還是存在著產(chǎn)生變異的可能性,因此需要對心電數(shù)據(jù)庫的模板進行更新,增強身份識別過程中的魯棒性。圖6示出了一個實施例中的身份識別系統(tǒng),至少包括采集模塊10、預處理模塊20、 心電數(shù)據(jù)庫30以及匹配模塊40。采集模塊10,用于采集心電信號。本實施例中,由于心臟的幾何形狀、生理特征、胸部構(gòu)造以及個體的體型的影響,不同的個體產(chǎn)生的心電信號各不相同,可對生物身份進行唯一標識,并且在一定時期內(nèi)心電信號的波形會保持著相對的穩(wěn)定性,從而利用心電信號進行身份識別可提高識別過程中的穩(wěn)定性。預處理模塊20,用于確定心電信號中的每段周期信號,并計算段周期信號的相關(guān)系數(shù),判斷每段周期信號的相關(guān)系數(shù)是否小于閾值,若是,則將相關(guān)系數(shù)小于閾值的周期信號從心電信號中舍去,對保留的周期信號構(gòu)造心電信號的特征向量。本實施例中,預處理模塊20檢測心電信號中R點位置,并根據(jù)R點位置得到心電信號中的周期信號。例如,預處理模塊20可以采用差分閾值法、樣條小波檢測、移動窗口極值法以及數(shù)學形態(tài)法等進行R 點位置的檢測。心電信號的波形中,檢測R點位置較為方便準確,通過R點位置來確定心電信號中每段周期信號的方式簡化了區(qū)分心電信號中各段周期信號的過程。在心電信號的采集中會受到各種突發(fā)的干擾,并影響某些周期信號的波形,而各個周期信號的相關(guān)系數(shù)說明了各個周期信號的被突發(fā)干擾影響的嚴重程度,相關(guān)系數(shù)的數(shù)值越大,則誤差越小。另一實施例中,預處理模塊20在確定了心電信號中的每段周期信號后將會舍去心電信號中首尾周期信號。本實施例中,由于心電信號采集的隨機性,可能會造成采集到的心電信號中首尾的波形是不完整的,因此,為確保每個周期波形的完整性,預處理模塊20 可將心電信號中首部的第一個周期和最后一個周期舍去。因為相關(guān)系數(shù)的數(shù)值越小則誤差越大,說明與該相關(guān)系數(shù)對應的周期信號受到的突發(fā)干擾的影響越嚴重。為消除突發(fā)干擾的影響,設置閾值,將相關(guān)系數(shù)小于閾值的周期信號舍去。設置的閾值可根據(jù)實際情況進行靈活地調(diào)整,例如,閾值可以是0.8。心電數(shù)據(jù)庫30,用于將預先采集的心電信號所構(gòu)造的特征向量作為模板進行存儲。匹配模塊40,用于比較心電信號的特征向量與心電數(shù)據(jù)庫中的模板是否相似,若是,則提取最相似的模板作為識別結(jié)果,若否,則停止執(zhí)行。本實施例中,匹配模塊40將采集到的心電信號與心電數(shù)據(jù)庫中的所有模板進行一一比較,以判斷心電數(shù)據(jù)庫中是否存在與心電信號相似的模板,當心電信號的特征向量與心電數(shù)據(jù)庫中的模板不相似時,說明身份識別失敗,可結(jié)束身份識別過程。在一個具體的實施例中,模板是以特征向量的形式存儲于心電數(shù)據(jù)庫中的,匹配模塊40將采集到的心電信號構(gòu)造成測試特征向量,心電信號的測試特征向量與模板通過合適的匹配方式進行比較。特征向量可以是心電信號的解析特征、 表象特征、平均周期波形或者上述特征經(jīng)過各種變換所得到的特征等。身份識別過程中的復雜程度匹配模塊40選用合適的匹配方式比較心電信號中的測試特征向量與模板之間的相似程度,根據(jù)選用的匹配方式的不同,其相似程度表征方式也不相一致。例如,若匹配方式為相關(guān)系數(shù)閾值法,測試向量與模板之間的相似程度越大, 則由測試特征向量與模板計算得到的相關(guān)系數(shù)也越大,與測試特征向量之間的相關(guān)系數(shù)最大的模板為最相似的模板,作為身份識別的識別結(jié)果;若匹配方式為小波距離閾值法,則計算測試特征向量與模板之間的小波距離,當測試特征向量與模板之間越相似,小波距離越小,與測試特征向量之間的小波距離最小的模板為最相似的模板,作為身份識別的識別結(jié)果;若使用百分殘差這一匹配方式來評估測試特征向量與模板之間的相似程度,則計算測試特征向量與模板的百分殘差,計算得到的百分殘差越小,相似度越高,與測試特征向量之間的百分殘差最小的模板為最相似的模板,作為身份識別的識別結(jié)果。另一實施例中,采集模塊10還用于預先采集心電信號。本實施例中,身份識別需要采集模塊10預先采集需要進行身份識別的用戶心電信號模板預處理模塊20還用于確定心電信號中的每段周期信號,并計算每段周期信號的相關(guān)系數(shù),判斷每段周期信號的相關(guān)系數(shù)是否小于閾值,若是,則將相關(guān)系數(shù)小于閾值的周期信號從心電信號中舍去,對保留的周期信號構(gòu)建心電信號的特征向量,并將心電信號的特征向量作為模板存入心電數(shù)據(jù)庫中 30。本實施例中,進行身份識別時,若采集的心電信號構(gòu)造的特征向量與心電數(shù)據(jù)庫中的一模板相似,則身份識別成功,反之,則身份識別失敗。如圖7所示,上述身份識別系統(tǒng)還包括標記模塊50,標記模塊50用于對心電數(shù)據(jù)庫中的模板進行匹配方式的標記。本實施例中,匹配方式可用于比較模板之間的相似程度。匹配方式的選擇影響著身份識別過程中的實時性及有效性。例如,支持矢量機法這一匹配方式較為復雜,若對不復雜的模板使用這一匹配方式進行比較會增加不必要的比較時間。當心電數(shù)據(jù)庫中的模板達到一定數(shù)量時,極易出現(xiàn)比較相似的模板,對于這些模板僅僅某一匹配方式進行單次比較是不能將其區(qū)分開來的,但是若對所有的模板都采用復雜的匹配方式又會降低了識別的速度。對于不同個體的模板,標記模塊50根據(jù)身份識別的復雜程度以多個匹配方式進行優(yōu)先級別的設置。例如,標記模塊50可將相關(guān)系數(shù)閾值法這一較為簡單的匹配方式設置為優(yōu)先級最高的匹配方式,將小波距離閾值法為作次優(yōu)的匹配方式。如圖8所示,在一個具體的實施例中,標記模塊50包括模板比較單元501以及判斷單元503。模板比較單元501,用于逐一選擇匹配方式對心電數(shù)據(jù)庫中的模板進行兩兩比較, 并將選擇的匹配方式標記于模板中。本實施例中,模板比較單元501按照匹配方式的優(yōu)先級別選擇匹配方式對心電數(shù)據(jù)庫30中存儲的所有模板分別進行兩兩比較。判斷單元503,用于判斷當前兩兩比較的模板相似度是否小于模板的閾值,若否, 則返回下一匹配方式的選擇,并將當前兩兩比較的模板再次進行比較,若是,則停止執(zhí)行。 本實施例中,心電數(shù)據(jù)庫30中所存儲的模板必然是來自于不同的采集對象,因此對于進行兩兩比較的模板而言,其比較結(jié)果應當是不可能相似的,即選擇的匹配方式在模板的兩兩比較過程中所得到的相似程度越小,則說明該匹配方式越適用于區(qū)分這兩個模板。若當前兩兩比較的模板通過選擇的匹配方式所得到的結(jié)果大于或等于模板的閾值,則說明當前兩兩比較的模板是相似的,則此次選擇的匹配方式并不適用于這兩個模板的比較,需要按照優(yōu)先級別選擇下一匹配方式再次進行比較;若當前兩兩比較的模板通過選擇的匹配方式所得到的結(jié)果小于模板的閾值,則此次選擇的匹配方式已經(jīng)是合適的匹配方式,能夠理想?yún)^(qū)分當前兩兩比較的模板,可結(jié)束匹配方式的標記過程。如圖9所示,在一個具體的實施例中,匹配模塊40包括選擇單元401、心電比較單元403以及選取單元405。選擇單元401,用于根據(jù)心電數(shù)據(jù)庫30模板中匹配方式被標記的順序選擇匹配方式。本實施例中,在消除突發(fā)干擾對采集到的心電信號的影響后,選擇單元401可對心電信號進行識別得到與心電信號最相似的模板。心電比較單元403,用于通過選擇的匹配方式進行心電信號與心電數(shù)據(jù)庫中模板的比較,并判斷心電信號的特征向量是否與心電數(shù)據(jù)庫中模板相似,若是,則通知選取單元,若否,則查詢模板中是否存在下一匹配方式,若是,則通知選擇單元返回進行下一匹配方式的選擇,若否,則停止執(zhí)行。本實施例中,在進行心電信號與心電數(shù)據(jù)庫30中模板的比較時,若心電信號與心電數(shù)據(jù)庫30中的大部分模板都相似時,說明選擇的匹配方式不適用于這一心電信號的識別,需要選擇下一匹配方式再次進行識別,若心電信號僅僅與心電數(shù)據(jù)庫30中的少部分模板相似,說明選擇的匹配方式是合適的,并取最相似的模板作為識別結(jié)果。每一模板中所標記的匹配方式數(shù)量各不相同,因此心電比較單元403查看需要再次進行比較的任一模板中標記的匹配方式是否都已經(jīng)被選擇完畢,若一個或多個模板中已經(jīng)沒有可供選擇的匹配方式,并且得不到相似的模板,則識別失敗。選取單元405,用于選取最相似的模板作為識別結(jié)果,如果沒有得到最相似的模板,則識別失敗。。 其它實施例中,上述身份識別系統(tǒng)還包括更新模塊,若識別成功,更新模塊用于根據(jù)識別結(jié)果將心電信號的特征向量與其在心電數(shù)據(jù)庫中對應的模板進行綜合處理,并將綜合處理得到的心電信號替換心電數(shù)據(jù)庫對應的模板。。本實施例中,雖然心電信號可在一定時間內(nèi)保持著相對的穩(wěn)定性,但是,由于心電信號反映了人體的健康狀況,因而對于一段較長的時期而言還是存在著產(chǎn)生變異的可能性,因此更新模塊需要對心電數(shù)據(jù)庫的模板進行更新,增強身份識別過程中的魯棒性。上述身份識別方法及系統(tǒng)計算心電信號中每段周期信號的相關(guān)系數(shù),相關(guān)系數(shù)越大,誤差就越小,將相關(guān)系數(shù)小于閾值的周期信號舍去,也就是除去了誤差較大的周期信號,從而提高抗干擾能力,消除突發(fā)的干擾對心電信號的影響。上述身份識別方法及系統(tǒng)對存儲于心電數(shù)據(jù)庫中的模板進行匹配方式的標記,在識別的過程中選擇模板中標記的匹配方式進行心電信號的識別,使得使用的匹配方式更為合適。上述身份識別方法及系統(tǒng)對心電數(shù)據(jù)庫中的模板進行更新,保證了心電數(shù)據(jù)庫中模板的準確性,并適應人體心血管的緩慢變異。上述心電數(shù)據(jù)庫的每個模板都標記一個至少包含一種匹配方式的匹配方式序列, 所述匹配方式序列是在心電數(shù)據(jù)庫模板登記過程中根據(jù)各個模板之間相似性分析而生成的。當進行身份識別時,所述系統(tǒng)根據(jù)所述匹配方式序列的先后順序選擇當前匹配方式,提高系統(tǒng)的實時性能和識別效率。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式,其描述較為具體和詳細,但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是,對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,還可以做出若干變形和改進,這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此,本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求
1.一種身份識別方法,包括以下步驟 采集心電信號;確定心電信號中的每段周期信號,并計算每段周期信號的相關(guān)系數(shù); 判斷每段周期信號的相關(guān)系數(shù)是否小于閾值,若是,則將相關(guān)系數(shù)小于閾值的周期信號從所述心電信號中舍去;對保留的周期信號構(gòu)造所述心電信號的特征向量;比較所述心電信號的特征向量與心電數(shù)據(jù)庫中的模板是否相似,若是,則提取最相似的模板作為識別結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的身份識別方法,其特征在于,所述確定心電信號中的每段周期信號的步驟為檢測心電信號中R點位置,并根據(jù)所述R點位置得到心電信號中的周期信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的身份識別方法,其特征在于,所述比較所述心電信號的特征向量與心電數(shù)據(jù)庫中的模板是否相似的步驟之前還包括預先采集心電信號;確定所述心電信號中的每段周期信號,并計算每段周期信號的相關(guān)系數(shù); 判斷每段周期信號的相關(guān)系數(shù)是否小于閾值,若是,則將相關(guān)系數(shù)小于閾值的周期信號從所述心電信號中舍去;對保留的周期信號構(gòu)造所述心電信號的特征向量;將所述心電信號的特征向量作為模板存入心電數(shù)據(jù)庫;對所述心電數(shù)據(jù)庫中的模板進行匹配方式的標記。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的身份識別方法,其特征在于,所述對所述心電數(shù)據(jù)庫模板中的進行匹配方式的標記的步驟為逐一選擇匹配方式對心電數(shù)據(jù)庫中的模板進行兩兩比較,并將選擇的匹配方式標記于模板中,判斷當前兩兩比較的模板相似度是否小于模板的閾值,若否,則返回下一匹配方式的選擇,并將當前兩兩比較的模板再次進行比較。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的身份識別方法,其特征在于,所述比較所述心電信號的特征向量與心電數(shù)據(jù)庫中的模板是否相似,若是,則提取最相似的模板作為識別結(jié)果的步驟為根據(jù)心電數(shù)據(jù)庫模板中匹配方式被標記的先后順序選擇匹配方式 通過選擇的匹配方式進行心電信號與心電數(shù)據(jù)庫中模板的比較,并判斷所述心電信號的特征向量是否與心電數(shù)據(jù)庫中模板相似,若是,則選取最相似的模板作為識別結(jié)果,若否,則查詢所述模板中是否存在下一匹配方式,若是,則返回進行下一匹配方式的選擇,若否,則結(jié)束。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的身份識別方法,其特征在于,還包括根據(jù)識別結(jié)果將所述心電信號的特征向量與其在心電數(shù)據(jù)庫中對應的模板進行綜合處理,并將綜合處理得到的心電信號替換心電數(shù)據(jù)庫對應的模板。
7.一種身份識別系統(tǒng),其特征在于,至少包括 采集模塊,用于采集心電信號;預處理模塊,用于確定心電信號中的每段周期信號,并計算每段周期信號的相關(guān)系數(shù),判斷每段周期信號的相關(guān)系數(shù)是否小于閾值,若是,則將相關(guān)系數(shù)小于閾值的周期信號從心電信號中舍去,對保留的周期信號構(gòu)造所述心電信號的特征向量;心電數(shù)據(jù)庫,用于將預先采集的心電信號所構(gòu)造的特征向量作為模板進行存儲; 匹配模塊,用于比較所述心電信號的特征向量與心電數(shù)據(jù)庫中的模板是否相似,若是, 則提取最相似的模板作為識別結(jié)果,若否,則停止執(zhí)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的身份識別系統(tǒng),其特征在于,所述預處理模塊檢測心電信號中R點位置,并根據(jù)所述R點位置得到心電信號中的周期信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的身份識別系統(tǒng),其特征在于,所述采集模塊還用于預先采集心電信號;所述預處理模塊還用于確定心電信號中的每段周期信號,并計算每段周期信號的相關(guān)系數(shù),判斷每段周期信號的相關(guān)系數(shù)是否小于閾值,若是,則將相關(guān)系數(shù)小于閾值的周期信號從所述心電信號中舍去,對保留的周期信號構(gòu)造所述心電信號的特征向量; 所述系統(tǒng)還包括標記模塊,用于對所述心電數(shù)據(jù)庫中的模板進行匹配方式的標記。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的身份識別系統(tǒng),其特征在于,所述標記模塊包括模板比較單元,用于逐一選擇匹配方式對心電數(shù)據(jù)庫中的模板進行兩兩比較,并將選擇的匹配方式標記于模板中;判斷單元,用于判斷當前兩兩比較的模板相似度是否小于模板的閾值,若否,則返回下一匹配方式的選擇,并將當前兩兩比較的模板再次進行比較,若是,則停止執(zhí)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的身份識別系統(tǒng),其特征在于,所述匹配模塊包括 選擇單元,用于根據(jù)心電數(shù)據(jù)庫模板中匹配方式被標記的先后順序選擇匹配方式; 心電比較單元,用于通過選擇的匹配方式進行所述心電信號與心電數(shù)據(jù)庫中模板的比較,并判斷所述心電信號的特征向量是否與心電數(shù)據(jù)庫中模板相似,若是,則通知選取單元,若否,則查詢所述模板中是否存在下一匹配方式,若是,則通知選擇單元返回進行下一匹配方式的選擇,若否,則結(jié)束;選取單元,用于選取最相似的模板作為識別結(jié)果。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的身份識別系統(tǒng),其特征在于,還包括更新模塊,用于根據(jù)識別結(jié)果將所述心電信號的特征向量與其在心電數(shù)據(jù)庫中對應的模板進行綜合處理,并將綜合處理得到的心電信號替換心電數(shù)據(jù)庫對應的模板。
全文摘要
一種身份識別方法,包括以下步驟采集心電信號;確定心電信號中的每段周期信號,并計算每段周期信號的相關(guān)系數(shù);判斷每段周期信號的相關(guān)系數(shù)是否小于閾值,若是,則將相關(guān)系數(shù)小于閾值的周期信號從所述心電信號中舍去;對保留的周期信號構(gòu)造所述心電信號的特征向量;比較所述心電信號的特征向量與心電數(shù)據(jù)庫中的模板是否相似,若是,則提取最相似的模板作為識別結(jié)果。上述身份識別方法及系統(tǒng)計算心電信號中每段周期信號的相關(guān)系數(shù),相關(guān)系數(shù)越大,誤差就越小,將相關(guān)系數(shù)小于閾值的周期信號舍去,也就是除去了誤差較大的周期信號,從而提高抗干擾能力,消除突發(fā)的干擾對心電信號的影響。
文檔編號A61B5/0452GK102274029SQ20111013733
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者沈君, 鮑淑娣 申請人:中國科學院深圳先進技術(shù)研究院