[發明專利]用于生物特征識別的手掌生物電阻抗頻譜測量裝置

無效

• 申請號: 201010243244.4
• 申請日: 2010-07-30
• 公開（公告）號: CN101889866A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 楊宇祥;路永;高宗海;王建
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: A61B5/117
• 分類號: A61B5/117;A61B5/053
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本發明屬于醫療電子儀器以及生物特征識別技術領域，具體涉及一種用于生物特征識別的手掌生物電阻抗頻譜測量裝置。

背景技術

生物特征識別(Biometric)是指通過計算機利用人體固有的生理特征(如人臉、虹膜、指紋等)或行為特征(例如筆跡、步態等)鑒別個人身份。生物特征識別與傳統的密碼、證件等認證方式比較，具有依附于人體、不易偽造、不易模仿等優勢，已經成為發達國家普遍重視并大力發展的關鍵技術和產業。

用于生物識別的生理特征有指紋、掌紋、手形、人臉、虹膜、視網膜、脈搏、耳廓等，行為特征有簽字、聲音、步態等。基于這些特征，人們已經發展了指紋識別、手形識別、人臉識別、虹膜識別、簽名識別、聲音識別、步態識別及多種生物特征混合識別等諸多識別技術，其中虹膜識別和指紋識別被公認為最可靠的兩種生物識別技術。

但是，當前各種生物特征識別技術都存在一些缺點。例如，上述大部分的生物特征如人臉、指紋、虹膜、掌紋、手形、靜脈等都是通過光學傳感器如CCD或CMOS形成圖像信號，需要光照條件才能采集；靜脈圖像需要主動的紅外光源才可以得到細節清晰的個性特征，虹膜識別需要昂貴的聚焦攝像頭，成本均較高；指紋識別存在利用假指或斷指來鉆空子的可能；視網膜識別所用的激光透視可能有損眼睛健康；人臉識別錯誤率很高，且存在假面的偽造可能；聲音識別可以被錄音欺騙，簽名識別也有被模仿的隱患，等等。此外，活體檢測功能一直是生物識別系統的薄弱環節，已經有研究人員使用偽造的指紋和人臉攻破了現有的系統，引發了有些用戶對生物識別技術的信任危機，所以活體檢測技術將是生物識別系統進入高端安全應用的最大瓶頸。總體來說，現有的生物識別技術在采集成本、易用性、無創性和可靠性之間不能兼顧，制約了該項技術的普及應用。

生物電阻抗頻譜(Bioimpedance?Spectroscopy，BIS)是近二十年以來隨著測量技術的進步而發展起來的一種以多頻率、復阻抗測量為基礎的生物組織監測技術，是生物電阻抗研究領域的一個新的重要分支。由于BIS技術反映了微觀上細胞層次的電特性，因此從它誕生開始就一直被定位于疾病診斷的重要手段。BIS技術可以在疾病的潛伏期或功能代償期發現異常，提供疾病的前瞻性信息，被認為是疾病早期診斷的主要手段之一，基于BIS技術的疾病診斷研究在近幾年得到了蓬勃的發展。

BIS技術的疾病診斷機理是生物組織的阻抗性質及其隨頻率變化的規律可以從細胞層次上反映人體組織的生理狀態及變化，因此長期以來，生物醫學工程領域的研究者們主要專注于研究同一生物組織產生病變前后其電阻抗頻譜的變化規律，而不同健康個體的生物電阻抗頻譜特性差異一直被忽略。事實上，研究同時也發現，不同個體生物組織的細胞具有不同的時間常數，并且對不同的頻率具有不同的表現，根據不同組織的電阻率以及它們的頻率特性，就可以甄別不同的組織，進而識別不同的個體。因此生物組織的BIS特性也表征了一種可以區別個體差異的生物特征。

人體手掌是由無數細胞構成的一個微觀巨系統，手掌表皮、肌肉、骨骼以及血管分布在內部形成了無數個導電通路，整體上構成了一個復雜無比的阻抗網絡。不同個體的手掌大小、肌肉厚薄、手指粗細、手指間的距離、內部肌肉骨骼以及血管分布等個性特征千差萬別，這些因素決定了每個手掌內部結構的獨一無二性，因此手掌內在的BIS特性獨一無二；另外，由于手指尖乳突紋分布、表皮角質層結構因人而異，手指與電極的接觸阻抗可以反映人與人之間指紋特性的差異性，因此手掌外在的BIS特性也會因人而異。由此可見，對手掌進行BIS測量，分析手掌內在的阻抗性質及其隨頻率變化的規律，就可以獲得豐富而穩定的生物鑒別特征。

綜上所述，手掌的BIS數據代表了一種獨特的生物特征，通過合適的方法對手掌進行BIS測量，并通過合理的數據處理，建立手掌BIS數據的校準、特征表達、特征提取及特征匹配識別方法，完全有可能實現基于手掌BIS測量的生物特征識別，從而建立一種全新的生物特征識別方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于生物特征識別的手掌生物電阻抗頻譜測量裝置，通過對手掌進行生物電阻抗頻譜測量，得到樣本數據，用于生物特征識別。

本發明所采用的技術方案是，一種用于生物特征識別的手掌生物電阻抗頻譜測量裝置，包括單片機，單片機分別與復位及時鐘系統、RS232串口、鍵盤、阻抗分析芯片、LCD顯示器、電源轉換芯片、繼電器控制電路連接，電源轉換芯片與繼電器控制電路之間設置有5V的電源；阻抗分析芯片與二/四電極轉換電路連接，二/四電極轉換電路和繼電器控制電路分別與手掌電極切換電路連接。