专利名称：一种用于身份识别的基于叠加模版的心电信号采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及生物信息识别领域，特别涉及一种基于心电图的身份识别装置。
背景技术：
在信息安全领域中，新的生物信息特征的发现必然会引起多学科、多领域的广泛关注，它与其它已有的生物信息的融合，也即多生物信息识别系统模型的泛化、应用的实现，都在为更高安全级别的领域要求提供了实现的可能性。ECG正是符合这一特征的生物信
肩、O由于ECG与心脏具有疾病特征的对应性，ECG在其诞生的百年中，不断提高其诊断心脏疾病的可靠性，目前成为心脏病诊断的重要方法。近十年来，对ECG的研究拓展到生物信息领域，特别是生物信息识别领域。由于其本身具有“活”性，使得以ECG为“原料”加工的密码，具备了其他生物识别信息(指纹、虹膜、掌纹、人脸……)所不具备的优势，即ECG时时刻刻都在变化，不同人、同一人的ECG信号在不同时刻、不同采集环境、人的不同姿势(静止、运动、静卧、站立等等……)等状况下都会有不同程度的变化。ECG用于身份识别的生物信息需要具备两个关键特征:1.不同人的ECG是有差异的，这可以使得ECG可以成为出色的生物信息识别材料。2.同一人的ECG具有非常强的共性，而且共性足以将同一人在不同状态下获得的有区别的ECG识别为一个人。关于这两方面的研究已有一些成果，但基本上是真对I中的情况。目前的研究提出并论证了不同人之间的心电信号的变化大部分源于心脏的几何(geometrical)结构和电生理(physiological)信息。特别指出了心电图具有“活性”，以及可以进行非主动采集等有别于其他用于身份识别的·生物信息(指纹、虹膜、掌纹、人脸等)。并具体的提出了利用ECG的波形信息(关键点之间的时间距离、振幅、斜率等)作为ECG的信息特征，同时指出单导联数据信息即可完成身份识别。目前的研究集中于两种方法1.基于特征点的选择方法，对心电图中的特征进行挑选:I)心率2)特征点幅度(如:R、P、Q、S、T等)3)特征点间期(RR、PR、QT、ST 等)4)连续信息(如HRV,心率变异率等)2.基于心电的向量信息例如一次心脏搏动的周期由η个采样点来描述，然后以采样点组成一维向量，通过智能算法(如，人工神经网络、机器学习算法等)进行训练，达到身份识别的目的。本实用新型采用图像的颜色叠加方法对基于心电图的个人身份进行模版设计，用于身份识别。发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以方便采集心电数据并通过蓝牙上传至计算机的、用于身份识别的基于叠加模版的心电信号采集装置。本实用新型是采取以下技术方案实现的:一种用于身份识别的基于叠加模版的心电信号采集装置，该装置由机壳及其内部的控制电路构成，在机壳上设置有与控制电路相连接的液晶显示屏和按键，控制电路包括微处理器，以及分别与微处理器连接的信号检测模块、IXD显示模块、蓝牙模块和按键模块，信号检测模块的输入端与机壳上的电极接口相连接，信号检测模块的输出端连接到微处理器的I/O端口，微处理器分别通过I/O端口与LCD显示模块、蓝牙模块和按键模块相连接，LCD显示模块、按键模块分别与机壳上的液晶显示屏及按键相连接。所述的信号检测模块包括依次连接的前置放大电路、低通滤波及放大电路和带阻滤波电路，前置放大电路的输入端与机壳上的电极接口相连接，带阻滤波电路的输出端与微处理器的I/o端口相连接。所述的带阻滤波电路为50HZ带阻滤波电路。所述的按键包括上下键、模式键、确认键、取消键及电源按钮。所述的微处理器采用的是AT91SAM7S64芯片，所述的IXD显示模块采用的是HTMl2864 模块。本实用新型的优点和积极效果:本实用新型采集装置能够采集到稳定且噪声很小的心电信号，并通过内嵌的蓝牙模块，将采集到的心电信号上传到计算机，在模版生成部分对上传的信号进行处理并构造用于身份识别的叠加模版，在识别部分对上传的信号进行处理并进行身份识别。
图1是本实用新型的外观示意图；图2是本实用新型的控制电路方框图；图3为微处理器部分的电路图；图4为低通滤波及放大电路部分的电路图；图5为50HZ带阻滤波电路部分的电路图；图6为IXD显示模块部分的电路图；图7为蓝牙模块部分的电路图；图8为本实用新型中模版生成部分的处理流程。图9为本实用新型中识别部分的处理流程。图10为本实用新型模版生成部分中所建立的个人模版。图11为本实用新型识别部分中可以被识别的波形的直观表现图。图12为本 实用新型识别部分中不被识别的波形的直观表现图。
具体实施方式
如图1和图2所示为本实用新型用于身份识别的基于叠加模版的心电信号采集装置，该装置由机壳及其内部的控制电路构成，在机壳上设置有与控制电路相连接的液晶显示屏和按键，控制电路包括微处理器，以及分别与微处理器连接的信号检测模块、IXD显示模块、蓝牙模块和按键模块，信号检测模块的输入端与机壳上的电极接口相连接，信号检测模块的输出端连接到微处理器的I/O端口，微处理器分别通过I/O端口与LCD显示模块、蓝牙模块和按键模块相连接，LCD显示模块、按键模块分别与机壳上的液晶显示屏及按键相连接。所述的信号检测模块包括依次连接的前置放大电路、低通滤波及放大电路(见图4)和带阻滤波电路(见图5)，前置放大电路的输入端与机壳上的电极接口相连接，带阻滤波电路的输出端与微处理器的I/O端口相连接。所述的带阻滤波电路为50HZ带阻滤波电路。所述的按键包括上下键、模式键、确认键、取消键及电源按钮。所述的微处理器采用的是AT91SAM7S64芯片(见图3)，所述的IXD显示模块采用的是HTMl2864模块(见图6)。本实用新型采用心电图进行身份识别的主要过程如下:本实用新型提出一种心电图身份识别方法，其过程包括两部分。第一部分为模版生成，首先通过上述心电信号采集装置采集心电信号(30秒-60秒)，通过蓝牙模块(见图7)上传到计算机，在计算机中，再对心电信号进行处理，包括R波检测，R点对齐，描绘颜色叠加图，确定边界，确定个人模版。第二部分为识别，首先通过自我设计的心电信号采集装置采集心电信号(5秒)，通过蓝牙模块上传到计算机，对心电信号进行处理，包括R波检测(分割成单波)，心电图判断，真正识别时，随机挑 选一个单波与模版库中的所有模版进行匹配判断，输出判断结果，达到身份识别目的。为实现实用新型目的，所述的方法主要包括:模版生成部分(处理流程见图8 ):( I)使用自我设计心电信号采集装置对心电信号进行采集；(2)通过采集装置中的蓝牙，将采集到的心电信号上传到计算机；(3)在计算机中，对上传的心电信号进行处理；(4)建立用于身份识别的模版库(所建立的个人模版见图10)；识别部分(处理流程见图9):(I)、(2)、(3)这三步与模版生成部分类似；(4)对被采集者进行检测识别；本实用新型所述的方法中，步骤(3)具体包括:1.对上传的心电信号进行R点检测；I1.根据R点，将信号分割成一个个完整的单波；本实用新型所述的方法中，模版生成部分步骤(4)具体包括:1.将分割好的一个个完整的单波进行叠加绘制，形成叠加图。然后统计每个位置上的点数，将不同点数与不同RGB颜色进行对应，点数多的地方对应的RGB颜色就浅，反之。这样就形成了一个模版，不同人会形成不同的模版。I1.建立好模版之后，检测模版的边界，以便在识别阶段使用。本实用新型所述的方法中，识别部分步骤(4)具体包括:[0062]1.在被分割好的单波中，随机挑选一个单波用于检测识别。I1.将单波与模版库中的所有模版进行匹配，根据不同的模版的边界进行识别判断。II1.将识别的结果输出显示。如图11，为本实用新型识别部分中可以被识别的波形的直观表现图。如图12，为本实 用新型识别部分中不被识别的波形的直观表现图。
权利要求1.一种用于身份识别的基于叠加模版的心电信号采集装置，该装置由机壳及其内部的控制电路构成，其特征在于所述的机壳上设置有与控制电路相连接的液晶显示屏和按键，所述的控制电路包括微处理器，以及分别与微处理器连接的信号检测模块、LCD显示模块、蓝牙模块和按键模块，信号检测模块的输入端与机壳上的电极接口相连接，信号检测模块的输出端连接到微处理器的I/O端口，微处理器分别通过I/O端口与LCD显示模块、蓝牙模块和按键模块相连接，IXD显示模块和按键模块分别与机壳上的液晶显示屏及按键相连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的信号检测模块包括依次连接的前置放大电路、低通滤波及放大电路和带阻滤波电路，所述的前置放大电路的输入端与机壳上的电极接口相连接，带阻滤波电路的输出端与微处理器的I/O端口相连接。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述的带阻滤波电路为50HZ带阻滤波电路。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于所述的按键包括上下键、模式键、确认键、取消键及电源按钮。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于所述的微处理器采用的是AT91SAM7S64芯片，所 述的IXD显示模块采用的是HTM12864模块。
专利摘要一种用于身份识别的基于叠加模版的心电信号采集装置，该装置由机壳及其内部的控制电路构成，在机壳上设置有与控制电路相连接的液晶显示屏和按键，控制电路包括微处理器，以及分别与微处理器连接的信号检测模块、LCD显示模块、蓝牙模块和按键模块，信号检测模块的输入端与机壳上的电极接口相连接，信号检测模块的输出端连接到微处理器的I/O端口。本心电信号采集装置能够采集到稳定且噪声很小的心电信号，并通过内嵌的蓝牙模块，将采集到的心电信号上传到计算机，在模版生成部分对上传的信号进行处理并构造用于身份识别的叠加模版，在识别部分对上传的信号进行处理并进行身份识别。
文档编号A61B5/117GK203153746SQ20132010241
公开日2013年8月28日 申请日期2013年3月6日 优先权日2013年3月6日
发明者郑刚, 李忠义 申请人:天津理工大学