基于心电图信号的用户认证方法和设备的制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请要求于2014年9月1日提交到韩国知识产权局的第10-2014-0115511号 韩国专利申请的权益，出于所有目的，该申请的整个公开通过引用包含于此。
技术领域
[0002] 以下描述涉及一种基于心电图（ECG)信号的用户认证方法和设备。
【背景技术】
[0003] 用于将从身体提取的信号和数据施加到各种系统的技术正在发展。例如，用于基 于生物信号和生物数据建立安全系统的生物技术正在引起注意。生物技术可以是这样的 技术，所述技术用于提取与用户的身体相关联的信号或数据并将提取的结果与预存储的数 据进行比较，从而通过识别将用户认证为注册的用户。作为一个示例，用于基于个人心电图 (ECG)信号识别用户的技术在生物技术领域正在发展。
[0004] 生物技术使用每个用户的独特的生物信号。由于独特的生物信号不能被盗或丢 失，并且对于伪造或篡改具有鲁棒性，因此生物技术在安全领域受到高度青睐。近来，正在 进行研究来提高独特的生物信号识别率。
【发明内容】
[0005] 提供本
【发明内容】
以按照简化形式介绍对以下在【具体实施方式】中进一步描述的构 思的选择。本
【发明内容】
不意图标识要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意图用作 帮助确定要求保护的主题的范围。
[0006] 在一个总体方面，一种用户认证设备包括：心电图（ECG)波形获取器，被配置为获 取将被认证的用户的认证ECG波形；滤波器，被配置为通过将从参考ECG波形提取的参考模 型参数应用于卡尔曼滤波器，使用卡尔曼滤波器对认证ECG波形进行滤波；认证器，被配置 为将滤波后的认证ECG波形与参考ECG波形进行比较，并基于比较的结果确定滤波后的认 证ECG波形与参考ECG波形是否对应。
[0007] 认证ECG波形可包括多个ECG波形；所述用户认证设备还可包括：ECG波形提取 器，被配置为基于R峰值对包括在认证ECG波形中的所述多个ECG波形进行排列。
[0008] 参考模型参数可包括以下参数中的任何一个或任何组合：指示从参考ECG波形提 取的多个第一高斯函数中的每个第一高斯函数的幅度的第一幅度参数、指示所述多个第一 高斯函数中的每个第一高斯函数的持续时间的第一持续时间参数、指示所述多个第一高斯 函数中的每个第一高斯函数的位置的第一位置参数和指示基于参考ECG波形的相位改变 的角速度的第一角速度参数。
[0009] 滤波器还可被配置为使用卡尔曼滤波器通过将参考模型参数应用于认证ECG波 形来提取预测的认证ECG波形，并通过将认证ECG波形与预测的认证ECG波形进行组合来 输出滤波后的认证ECG波形。
[0010] 所述用户认证设备还可包括：特征点提取器，被配置为从滤波后的认证ECG波形 提取多个特征点。
[0011] 特征点提取器还可被配置为从滤波后的认证ECG波形提取多个第二高斯函数，并 提取以下参数中的任何一个或任何组合，使得滤波后的认证ECG波形和所述多个第二高斯 函数之和之间的距离最小化：指示所述多个第二高斯函数中的每个第二高斯函数的幅度的 第二幅度参数、指示所述多个第二高斯函数中的每个第二高斯函数的持续时间的第二持续 时间参数和指示所述多个第二高斯函数中的每个第二高斯函数的位置的第二位置参数。
[0012] 认证器还可被配置为提取滤波后的认证ECG波形和参考ECG波形之间的相似度， 并基于相似度确定滤波后的认证ECG波形与参考ECG波形是否对应。
[0013] 认证器还可被配置为提取滤波后的认证ECG波形中的多个特征点和参考ECG波形 中的多个特征点之间的相似度，并基于相似度确定滤波后的认证ECG波形与参考ECG波形 是否对应。
[0014] 认证器还可被配置为基于以下项中的任何一项或任何组合确定相似度：第一幅度 参数和第二幅度参数之间的距离、第一持续时间参数和第二持续时间参数之间的距离、第 一位置参数和第二位置参数之间的距离。
[0015] 认证器还可被配置为通过将权重应用于第一幅度参数和第二幅度参数之间的距 离、第一持续时间参数和第二持续时间参数之间的距离以及第一位置参数和第二位置参数 之间的距离中的每个来确定相似度。
[0016] 认证器还可被配置为响应于相似度大于预定阈值，将滤波后的认证ECG波形确定 为与参考ECG波形对应，并将用户认证为参考ECG波形的用户。
[0017] 滤波器、特征点提取器和认证器还可被配置为响应于认证器确定滤波后的认证 ECG波形与参考ECG波形不对应，重复进行操作。
[0018] 认证器还可被配置为响应于由滤波器、特征点提取器和认证器重复执行的操作的 次数大于预定阈值，确定用户不是参考ECG波形的用户。
[0019] 认证器还可被配置为响应于相似度大于预定阈值并且随着滤波器、特征点提取器 和认证器重复执行操作而增加，将用户认证为参考ECG波形的用户。
[0020] 特征点提取器还可被配置为提取以下项中的任何一项或任何组合作为特征点：滤 波后的认证ECG波形的PR区间、PR段、QRS波群、ST段、ST区间、QT区间、RR区间、幅度、位 置、噪声功率和预定统计值。
[0021] 认证器还可被配置为通过基于比较结果确定用户是否是参考ECG波形的用户来 对用户进行认证；滤波器还可被配置为响应于认证器确定用户不是参考ECG波形的用户， 重新设置卡尔曼滤波器的变量。
[0022] 在另一总体方面，一种用户注册设备包括：心电图（ECG)波形获取器，被配置为获 取用户的注册ECG波形以对用户进行注册；ECG波形提取器，被配置为基于R峰值从注册 ECG波形提取代表性的ECG波形；模型参数提取器，被配置为通过对代表性的ECG波形进行 建模，来提取第一模型参数；滤波器，被配置为通过将第一模型参数应用于卡尔曼滤波器， 使用卡尔曼滤波器对注册ECG波形进行滤波；特征点提取器，被配置为从滤波后的注册ECG 波形提取多个特征点。
[0023] 模型参数提取器还可被配置为从代表性的ECG波形提取多个第一高斯函数，并提 取以下参数中的任何一个或任何组合，使得代表性的ECG波形和所述多个第一高斯函数之 和之间的距离最小化：指示所述多个第一高斯函数中的每个第一高斯函数的幅度的第一幅 度参数、指示所述多个第一高斯函数中的每个第一高斯函数的持续时间的第一持续时间参 数和指示所述多个第一高斯函数中的每个第一高斯函数的位置的第一位置参数。
[0024] 滤波器还可被配置为使用卡尔曼滤波器基于第一高斯函数通过将第一模型参数 应用于注册ECG波形来提取预测的注册ECG波形，并通过将注册ECG波形与预测的注册ECG 波形进行组合来输出滤波后的注册ECG波形。
[0025] 特征点提取器还可被配置为从滤波后的注册ECG波形提取多个第二高斯函数，并 提取以下参数中的任何一个或任何组合，使得滤波后的注册ECG波形和所述多个第二高斯 函数之和之间的距离最小化：指示所述多个第二高斯函数中的每个第二高斯函数的幅度的 第二幅度参数、指示所述多个第二高斯函数中的每个第二高斯函数的持续时间的第二持续 时间参数和指示所述多个第二高斯函数中的每个第二高斯函数的位置的第二位置参数。
[0026] 特征点提取器还可被配置为提取以下项中的任何一项或任何组合作为特征点：滤 波后的注册ECG波形的PR区间、PR段、QRS波群、ST段、ST区间、QT区间、RR区间、幅度、位 置、噪声功率和预定统计值。
[0027] 在另一总体方面，一种用户认证设备包括：注册器，被配置为通过对从注册ECG波 形提取的代表性的心电图（ECG)波形进行建模来提取第一模型参数，通过将第一模型参数 应用于卡尔曼滤波器来使用卡尔曼滤波器对注册ECG波形进行滤波，并从滤波后的注册 ECG波形提取多个特征点；认证器，被配置为通过将包括在所述多个特征点中的第二模型 参数应用于卡尔曼滤波器，使用卡尔曼滤波器对认证ECG波形进行滤波，将滤波后的认证 ECG波形与滤波后的注册ECG波形进行比较，并基于比较的结果，确定滤波后的认证ECG波 形与注册ECG波形是否对应。
[0028] 在另一总体方面，一种用户认证方法包括：获取将被认证的用户的认证心电图 (ECG)波形；通过将从参考ECG波形提取的参考模型参数应用于卡尔曼滤波器，使用卡尔曼 滤波器对认证ECG波形进行滤波；将滤波后的认证ECG波形与参考ECG波形进行比较；基于 比较的结果确定滤波后的认证ECG波形与参考ECG波形是否对应。
[0029] 在另一总体方面，一种用户注册方法包括：获取将被认证的用户的注册心电图 (ECG)波形；基于R峰值从注册ECG波形提取代表性的ECG波形；通过对代表性的ECG波形 进行建模来提取模型参数；通过将模型参数应用于卡尔曼滤波器，使用卡尔曼滤波器对注 册ECG波形进行滤波；从滤波后的注册ECG波形提取多个特征点。
[0030] 在另一总体方面，一种用户认证方法包括：通过对从注册ECG波形提取的代表性 的心电图（ECG)波形进行建模，来提取第一模型参数；通过将第一模型参数应用于卡尔曼 滤波器，使用卡尔曼滤波器对注册ECG波形进行滤波；从滤波后的注册ECG波形提取多个特 征点；通过将包括在所述多个特征点中的第二模型参数应用于卡尔曼滤波器，使用卡尔曼 滤波器对认证ECG波形进行滤波；将滤波后的认证ECG波形与滤波后的注册ECG波形进行 比较；基于比较的结果确定滤波后的认证ECG波形与滤波后的注册ECG波形是否对应。
[0031] 在另一总体方面，一种用户认证方法包括：获取将被认证的用户的认证心电图 (ECG)波形；使用基于从预先注册的用户的参考ECG波形提取的特征调整的预测滤波器对 认证ECG波形进行滤波；将滤波后的认证ECG波形与参考ECG波形进行比较；基于比较的结 果确定用户是否是所述预先注册的用户。
[0032] 所述特征可以是用于对参考ECG波形进行建模的高斯函数的参数。
[0033] 所述用户认证方法还可包括：从滤波后的认证ECG波形提取多个第一特征点；以 及从参考ECG波形提取多个第二特征点；将滤波后的认证ECG波形与参考ECG波形进行比 较的步骤可包括：将所述多个第一特征点与所述多个第二特征点进行比较。
[0034] 从以下的详细描述、附图和权利要求，其它特征和方面将是清楚的。
【附图说明】
[0035] 图1示出用户注册设备的示例。
[0036] 图2示出用户认证设备的示例。
[0037] 图3示出用户认证设备的另一示例。
[0038] 图4示出对心电图（ECG)波形进行排列的示例。
[0039] 图5A和图5B示出提取预测的ECG波形的示例。
[0040] 图6示出使用卡尔曼滤波器对ECG波形进行滤波的示例。
[0041] 图7示出通过滤波ECG波形改变的距离的趋势的示例。
[0042] 图8示出通过滤波ECG波形