[發明專利]基于雙電極的手指心電身份識別系統

在審

• 申請號: 201410522241.2
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104287717A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 趙治棟;張曉紅;張顯飛;曾紀欣;袁昌成;鄭民
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: A61B5/0402
• 分類號: A61B5/0402;A61B5/117
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于人體生物特征身份識別領域，具體涉及一種基于雙電極的手指心電身份識別系統。

背景技術

在高度信息化的現代社會，隨著交通、通訊和網絡技術的飛速發展，人類的活動范圍越來越大，身份鑒別的難度和重要性也越來越突出，對人類自身身份識別的準確性、安全性與實用性提出了更高的要求。與傳統的基于密碼或ID卡的認證方式相比，生物識別技術（Biometrics）具有更高的安全度與可靠度，已逐漸成為國際研究的熱點，并逐漸在不同的領域發揮著舉足輕重的作用。生物識別技術常用的生理特征包括：指紋、掌型、虹膜、視網膜、臉型、手腕/手的血管紋理和DNA等；行為特征包括：語音、簽名、行走的步態和擊打鍵盤的力度等。目前商業上采用的生物識別方法主要：人臉識別、虹膜識別、指紋識別和聲音識別等。但是這些識別方法的共同缺陷是易于被各種偽裝騙過而降低安全性，指紋易被遺留在抓取的物體上而被別人盜用，臉形容易從用戶的相片中提取出來，聲音容易被模仿等等。因此，為了增加生物識別技術的可靠性和安全性，探索新的生物識別方法是身份識別領域的熱點之一。因此，基于人體心電信號的生物特征識別方法就是在這樣的背景下由國外學者和專家提出的。

心電圖（Electrocardiogram，簡稱ECG）是人的心臟跳動產生的生物電勢，反映了心臟興奮的電活動過程，它對心臟基本功能及其病理研究方面，具有重要的參考價值。心電信號具有唯一性的特點，對人體的心電信號進行分析，其結果不但可以用來作為臨床醫學診斷的依據，也可以作為一種生物特征，用來識別人的身份。由于人與人之間的心臟位置、大小、形狀、胸部構造、年齡、性別、體重、情緒和運動狀況等因素都不相同，因此每個人的心電信號都是獨一無二的，ECG波形必然不盡相同，所以可利用ECG識別個人的身份。

相比傳統的生物識別技術，基于ECG的身份識別技術具有以下獨特的優勢。首先，信號來自于人的心臟，只用于活體身份識別，不易被仿制；其次，任何人都有ECG，具備普適性，不易被忘掉或丟失；第三，ECG是人體內部特征，和很多因素有關，每個人的ECG都不一樣，很難被別人掌握或仿制；第四，ECG是一維信號，處理簡單，數據量小，節省存儲空間；第五，由于ECG信號頻繁應用于病人的身體狀況監測中，因此ECG身份識別在醫療保健應用中方便、有效，不需要附加數據就可以在醫療記錄、藥物管理或其他遠程醫療中識別人的身份；第六，ECG都可以快速的非侵入的即時測量。ECG所具有的獨特生理特征使其有望成為有巨大應用前景的新型身份識別方法之一。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提出了一種基于雙電極的手指心電身份識別系統，該系統不僅具備識別率高，可靠性強，穩定性突出等特點，還具有便攜簡單的優勢，只需使用雙手觸摸傳感器電極即可進行心電身份識別。

技術方案：本發明由下位機和上位機兩部分組成，下位機為基于雙電極的手指心電信號的采集模塊，上位機為基于Android智能手機的心電身份識別應用軟件。其中，下位機手指心電采集模塊主要由雙電極傳感器、前置濾波器、電源電路，BMD101芯片電路、藍牙模塊電路組成。該方案是一種以干接觸方式（區別于醫學上測量時需清潔皮膚和涂導電膠等物質的濕接觸方式）測量人體心電信號，然后應用于生物特征身份識別領域，這種方法的提出具備良好的市場需求和前景。

所述的雙電極傳感器主要由自制的圓形紐扣式的不銹鋼電極構成，它將接收心臟引起的傳導至皮膚表面的電位，兩個電極間形成的電位差，就構成了原始的手指心電信號，然后通過導線傳輸至前置濾波器。

所述的前置濾波器主要是由Sallen-Key拓撲結構設計的4階有源高通濾波器，截止頻率為0.5Hz，它將濾除低頻干擾信號，主要有肌電信號、呼吸波等引起的干擾，從而獲得波形效果較好的手指心電信號。

所述的電源電路由電源IC（即SGM2020）構建，提供3.3V穩壓電源。

所述的BMD101芯片電路是該模塊的核心，主要用于濾波、放大和模數轉換，為后續開發提供數字心電數據。

所述的藍牙模塊電路主要由HC-06模塊搭建，將A/D轉換后的數據通過藍牙傳輸至上位機的基于Android智能手機的心電身份識別應用軟件。

所述的基于Android智能手機的心電身份識別應用軟件主要完成的功能有藍牙快速連接、用戶注冊、用戶識別、系統設置等。