[發(fā)明專利]一種使用單導(dǎo)設(shè)備的腦電靜息態(tài)身份認(rèn)證方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910343082.2
• 申請(qǐng)日: 2019-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN110135285B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童莉;張融愷;曾穎;舒君;閆鑌;石舒豪;楊凱;宋喜玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 鄭州大通專利商標(biāo)代理有限公司 41111
• 代理人: 陳勇

本發(fā)明提供一種使用單導(dǎo)設(shè)備的腦電靜息態(tài)身份認(rèn)證方法及裝置。該方法包括：獲取待認(rèn)證目標(biāo)的原始腦電信號(hào)；對(duì)原始腦電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到標(biāo)準(zhǔn)腦電信號(hào)；數(shù)據(jù)預(yù)處理包括去噪處理、數(shù)據(jù)分段處理和數(shù)據(jù)基線矯正；對(duì)標(biāo)準(zhǔn)腦電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)特征提取，信號(hào)特征提取包括時(shí)域特征提取、頻域特征提取和時(shí)頻域特征提取，所述時(shí)頻域特征為IMF?2特征；根據(jù)信號(hào)特征的瑞利商對(duì)時(shí)域特征、頻域特征和IMF?2特征進(jìn)行特征篩選；利用設(shè)定的集成分類器對(duì)篩選后的信號(hào)特征進(jìn)行分類，得到身份認(rèn)證結(jié)果。該裝置包括：信號(hào)獲取單元、數(shù)據(jù)預(yù)處理單元、特征提取單元、特征篩選單元和身份認(rèn)證單元。本發(fā)明能夠?qū)r(shí)間降低到10秒內(nèi)，且可提高分類結(jié)果的穩(wěn)定性和正確率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及身份認(rèn)證技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種使用單導(dǎo)設(shè)備的腦電靜息態(tài)身份認(rèn)證方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著信息安全和身份認(rèn)證的重要性日益凸顯，傳統(tǒng)身份認(rèn)證方式逐漸不能滿足人們的安全需求，基于個(gè)體的生物特征的身份認(rèn)證方式更加受到人們的認(rèn)可。但是，隨著科技手段的不斷進(jìn)步，現(xiàn)有的基于生物特征(如人臉、指紋、聲音、步態(tài)等)的身份認(rèn)證方式都出現(xiàn)了破解方式。隨著近年來腦科學(xué)的不斷發(fā)展，使用腦電信號(hào)的身份認(rèn)證方式被更多人關(guān)注，大量實(shí)驗(yàn)也證明了其可行性和可靠性。

腦電是伴隨著大腦神經(jīng)活動(dòng)而產(chǎn)生的電信號(hào)。人們不同的記憶、生活習(xí)慣、思考方式以及大腦結(jié)構(gòu)微小的差異都會(huì)帶來腦電信號(hào)的差異。現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)證明：即使是同卵雙胞胎的腦電信號(hào)也是具有差異性并且可以區(qū)分的。腦電信號(hào)還具有其他生物特征所不具備的優(yōu)勢(shì)，具有生命體征的個(gè)體就可以產(chǎn)生大腦信號(hào)，確保這項(xiàng)技術(shù)具有普適性并且無法從死者身上偽造提取。腦電信號(hào)的無痕性確保在提取后不留下可復(fù)制的痕跡，被他人威脅帶來的情緒波動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致腦電信號(hào)的異常而無法通過認(rèn)證。

目前主要存在三個(gè)問題導(dǎo)致腦電身份認(rèn)證無法應(yīng)用到生活中。(i)現(xiàn)有腦電信號(hào)采集設(shè)備多采用多通道濕電極，一次實(shí)驗(yàn)的佩戴和清洗時(shí)間在30分鐘以上，被試經(jīng)常反饋較長(zhǎng)的準(zhǔn)備時(shí)間和清洗過程會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果，不能滿足日常需要的快速、便捷的檢測(cè)速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到生活所需的秒級(jí)的認(rèn)證速率。(ii)多數(shù)腦電身份認(rèn)證方式需要播放視覺刺激，不能夠應(yīng)用于視力障礙的人群，并且刺激的播放時(shí)間會(huì)影響認(rèn)證速度。(iii)雖然正確率在不斷提高，但是大體上的正確率位于80％到90％。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有的腦電身份認(rèn)證方法中存在的認(rèn)證時(shí)間長(zhǎng)以及認(rèn)證結(jié)果的正確率有待提高的問題，本發(fā)明提供一種使用單導(dǎo)設(shè)備的腦電靜息態(tài)身份認(rèn)證方法及裝置，在保證認(rèn)證效率的同時(shí)，進(jìn)一步提高認(rèn)證結(jié)果的穩(wěn)定性和正確率。

第一方面，本發(fā)明提供一種使用單導(dǎo)設(shè)備的腦電靜息態(tài)身份認(rèn)證方法，該方法包括：

步驟1、獲取待認(rèn)證目標(biāo)的原始腦電信號(hào)；

步驟2、對(duì)所述原始腦電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到標(biāo)準(zhǔn)腦電信號(hào)；所述數(shù)據(jù)預(yù)處理包括去噪處理、數(shù)據(jù)分段處理和數(shù)據(jù)基線矯正；

步驟3、對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)腦電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)特征提取，所述信號(hào)特征提取包括時(shí)域特征提取、頻域特征提取和時(shí)頻域特征提取，所述時(shí)頻域特征為IMF-2特征；

步驟4、根據(jù)信號(hào)特征的瑞利商對(duì)所述時(shí)域特征、頻域特征和IMF-2特征進(jìn)行特征篩選；

步驟5、利用設(shè)定的集成分類器對(duì)篩選后的信號(hào)特征進(jìn)行分類，得到身份認(rèn)證結(jié)果。

進(jìn)一步地，所述原始腦電信號(hào)為180秒靜息態(tài)腦電數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述去噪處理具體為：

刪除所述180秒靜息態(tài)腦電數(shù)據(jù)的前10秒暫態(tài)數(shù)據(jù)，得到170秒靜息態(tài)腦電數(shù)據(jù)；去除所述170秒靜息態(tài)腦電數(shù)據(jù)中的眼電、肌電偽跡；利用切比雪夫?yàn)V波器對(duì)去除偽跡后的170秒靜息態(tài)腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行0～60Hz的低通濾波。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)分段處理具體為：