[发明专利]一种基于功率谱分析的脉搏波身份识别装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物特征识别技术领域，特别是涉及一种基于功率谱分析的脉搏波身份识别装置及方法。

背景技术

随着信息化时代的到来，人们生活空间范围迅速扩张，人们对各种信息安全的要求也越来越高，这种需求刺激近代生物特征识别不断发展进步。

对基于生物特征识别技术的身份识别方法应用研究之前主要以指纹、人脸等外部特征为主，但近年来出现的假冒指纹等技术使得人们的信息安全受到很大影响。

脉搏波作为一种常见的人体生理信号，它含有心脏各个部分如心房、心室、大血管、心血管及各个瓣膜功能状态的大量生理信息，具备普遍性、独特性和可采集性的生物特征，同时又是来自于人体内部的信号，不容易被模仿和复制。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于功率谱分析的脉搏波身份识别装置及方法。

本发明的技术方案是：

一种基于功率谱分析的脉搏波身份识别装置，包括指尖脉搏波检测装置、信号处理装置、蓝牙发送模块、蓝牙接收模块和上位机；

所述指尖脉搏波检测装置包括用于采集指尖脉搏波的脉搏波传感器和前置放大器；脉搏波传感器的输出端连接前置放大器的输入端；

所述信号处理装置，用于对前置放大器输出的脉搏波信号进行低通滤波和AD转换，信号处理装置的输入端连接前置放大器的输出端，信号处理装置的输出端连接蓝牙发送模块，上位机连接有蓝牙接收模块，信号处理装置通过蓝牙发送模块和蓝牙接收模块与上位机建立无线通信。

采用所述的基于功率谱分析的脉搏波身份识别装置进行脉搏波身份识别的方法，包括以下步骤：

步骤1：建立脉搏波身份识别数据库；

步骤1.1：利用脉搏波传感器采集各个受试者的指尖脉搏波，并进行信号放大处理；

步骤1.2：将放大处理后的指尖脉搏波信号传输至信号处理装置进行低通滤波和AD转换；

步骤1.3：低通滤波和AD转换后的指尖脉搏波信号通过蓝牙发送模块发送至上位机；

步骤1.4：上位机对指尖脉搏波信号进行预处理包括小波去噪、去除基线漂移和分帧处理；

步骤1.5：对经预处理后的指尖脉搏波信号，采用最大熵功率谱估计方法绘制指尖脉搏波信号的功率谱，进行特征提取，得到最大熵频谱特征参数；

步骤1.6：各个受试者的指尖脉搏波特征提取后得到的最大熵频谱特征参数，形成脉搏波身份识别数据库；

步骤2：采集当前待识别的受试者的指尖脉搏波信号并进行信号放大处理；

步骤3：对放大处理后的指尖脉搏波信号执行步骤1.2～步骤1.5，得到当前受试者的指尖脉搏波特征提取信息，即最大熵频谱特征参数；

步骤4：对当前受试者的指尖脉搏波特征提取后得到的最大熵频谱特征参数，进行基于脉搏波身份识别数据库的身份特征匹配，得到当前受试者身份特征匹配结果；

步骤4.1：以周期为T的时间序列f₁(t)表示当前受试者的指尖脉搏波得到最大熵频谱特征参数，以周期为T的时间序列f₂(t)表示脉搏波身份识别数据库中的某一最大熵频谱特征参数；

步骤4.2：计算时间序列f₁(t)的自相关函数值，并分别计算时间序列f₁(t)与脉搏波身份识别数据库中的各最大熵频谱特征参数的时间序列f₂(t)互相关函数值；

步骤4.3：计算出的各互相关函数值中的最大值与当前自相关函数值之差不超过设定阈值，则身份特征匹配，即当前受试者与该最大值对应的受试者身份匹配，否则，身份特征不匹配。

有益效果：

本发明以脉搏波为特征提取分类对象，基于对脉搏信号的处理进而实现不同对象身份辨识，由于脉搏信号是每个人特有信号并且很难被复制和模仿，故其较传统方法具有更高的安全性。本方法采用最大熵功率谱估计方法区分不同特征人的身份信息，可以将脉搏波身份识别装置与指纹采集系统相结合，开发出一套综合身份识别系统，从而提升识别的安全性、准确性，为人们生活提供更加安全的技术保障。在识别身份的同在，能够间接长期监测受试者的心脏及心血管状态，功能丰富。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的基于功率谱分析的脉搏波身份识别装置结构框图；

图2为本发明具体实施方式的前置放大器电路原理图；

图3为本发明具体实施方式的单片机最小系统电路图；

图4为本发明具体实施方式的蓝牙发送模块/蓝牙接收模块电路原理图；