[發明專利]一種基于心電圖信號的身份識別方法及裝置

有效

• 申請號: 201611251214.1
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106650685B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 李燁;劉記奎;尹麗妍;何晨光;王普
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 耿慧敏

本發明提供一種基于心電圖信號的身份識別方法及裝置，方法包括：對待識別的心電圖信號進行R波檢測，提取RR間期作為一個心電周期；取N個連續心電周期作為心電周期集；利用AR模型對心電周期集中的每個心電周期在進行功率譜估計，確定功率譜特征；對功率譜特征求平均確定心電周期集對應的待識別的心電圖信號的身份特征；根據身份特征與預建立的注冊模板庫中樣本的功率譜特征的距離生成身份識別結果。還設計使用了并列組合分類器方法實現身份申請的拒絕與接受，本發明面對高噪聲ECG信號提取魯棒性的有較強判別力的身份特征，由多個獨立分類器組成的并列組合分類器，解決由于注冊身份更新造成對系統整體進行訓練的問題，提高系統正確接受率與拒絕率。

技術領域

本發明信息安全技術領域，特別是關于身份識別技術，具體的講是一種基于心電圖信號的身份識別方法及裝置。

背景技術

當今，身份識別已是一項必不可少的應用，在很多領域都有著十分重要的作用，例如門禁系統、信用卡消費以及當今流行的互聯網支付等。伴隨著當前社會對安全性需求的日益嚴格，傳統的身份識別方式已經越來越不能滿足人們日常生活的需求，例如證件、鑰匙容易偽造和遺失，密碼和個人識別碼容易遺忘和盜用。在這種背景下，指紋識別、虹膜識別、人臉識別、語音識別以及步態識別等傳統生物特征識別技術取得了巨大的進展，特別是虹膜、人臉和指紋獲得極高的識別準確度，已在許多領域得到廣泛應用。但這些傳統的生物特征都具有一個共同的局限性：可欺騙性。例如，人臉可以通過化妝或者模具偽裝，指紋可以乳膠再造，虹膜圖像也可以復制拷貝，步態聲音都可以進行模仿等。這很容易使得非法者進入到身份識別系統，盜用或破壞信息系統。這一局限性直接影響到了信息安全的保障水平，因此開發新的防偽性好并且具有較高識別精度的生物特征十分必要。

基于上述現實問題，一種新型生物特征識別技術被提出——心電信號(ECG，Electrocardiogram Identification)身份識別技術。心電信號最大的特點與優勢在于它無法偽造，具有極高的防欺騙能力，它必須通過活體驗證，這極大的克服了現有身份識別系統的缺陷，同時ECG身份識別技術也可以是對當前生物特征識別技術的補充。此外，通過ECG身份識別與指紋等其它身份識別技術的組合多模態身份識別技術也是今后重要的發展方向。

Biel等在2001年提出了基于ECG信號的身份識別后，中外學者紛紛對ECG身份識別進行了系統與更加深入的研究，提出了許多技術方法與改進策略。Shen等提出通過模板匹配與決策類神經網絡相結合的方法進行身份識別，識別率達到95％；Arteaga-Falconi等提出了基于關鍵點的時間間隔特征，實現了1.41％的錯誤接受率和81.82％的正確接受率；Adrian D.C.Chan等人以平均心動周期的波形與小波分解系數作為特征，然后計算波形特征間的相關系數和對應小波系數的歐式距離進行身份識別，在公開數據庫中60個健康樣本上測試，達到100％的準確率；Zokaee等人提出了一個基于ECG和掌紋的多模態身份識別系統，該研究使用梅爾倒譜系數提取ECG特征和用PCA方法提取掌紋特征，最后實現94.7％的準確率；Chen等選擇李雅普諾夫指數和關聯維作為識別特征，對19個實驗室采集的樣本進行測試，識別率超過90％。

現有技術中，三星公司提供了一種基于心電圖信號的用戶認證方法和設備，所述用戶認證設備包括：心電圖(ECG)波形獲取器，被配置為獲取用戶的認證ECG波形以對用戶進行認證；濾波器，被配置為通過將從參考ECG波形提取的參考模型參數應用于卡爾曼濾波器，使用所述卡爾曼濾波器對認證ECG波形進行濾波；認證器，被配置為將濾波后的ECG波形與參考ECG波形進行比較，并基于比較的結果確定濾波后的認證ECG波形與參考ECG波形是否對應。

同時，現有技術的清華大學深圳研究生院提出了一種心電異常狀態下基于ECG多模板匹配的身份識別方法，該方法的關鍵技術包括：心電信號預處理，用于消除噪聲干擾；心電信號分解，分離出每個周期的心電波形；標準化處理，分別在時間和幅值尺度上標準化；特征提取，利用小波變換提取特征，ISODATA算法進行聚類分析，進而構建ECG模板庫；相關性分析，計算ECG測試數據與各模板的相關性，選擇最佳匹。