[发明专利]一种基于心脏功能动态监测与分析的身份识别系统及方法

权利要求书

1.一种基于SCG+GCG心脏功能动态监测与分析的身份识别系统，其特征在于，身份识别装置用于便携式心脏智能贴片系统，以可穿戴设备的形式佩戴于人体胸部正中位置，身份识别装置包括：

心脏振动信号特征数据库装置，用于采集大量的心脏振动图谱数据，通过特征提取算法提取出每一个用户的心脏特征，与用户身份形成“心脏信息特征-身份信息”二元组，存入数据库；

心脏振动信号特征谱提取装置，用于提取待识别使用者的心脏振动信号，经过数据预处理、特征提取步骤获得特征谱；

心脏振动信号特征查询装置，用于从数据库中查询使用者心脏振动信号的特征谱；

心脏振动信号特征谱比对装置，用于使用者的实时心脏振动信号特征谱与存储的基础特征谱比对，计算两两特征谱的相似度；

身份判断装置，用于根据特征谱比对装置计算的特征谱的相似度作出判断，以判别使用者的身份，以相似度最大且超过指定阈值的特征记录作为匹配身份，为后续的预警信息的数据传输提供依据；

所述特征提取算法采用去噪自编码器，对数据进行降维和特征提取，所述去噪自编码器包含编码器和解码器两部分，编码器用于获得心脏振动特征谱，解码器用于训练过程中的数据重建；所述特征提取算法：

在训练阶段：

（1）对训练集心脏振动信号采用巴特沃斯滤波器、通带频率1-20Hz进行数字带通滤波；

（2）对滤波后的信号进行零均值归一化，结果记为，维度为N×1；

（3）对添加随机高斯噪音；

（4）对进行编码，可采用权重矩阵w，其维度为M×N（MN）；编码结果为，维度为M×1；

（5）对编码结果进行解码，可采用权重矩阵v，其维度为N×M；解码结果为，记为，其维度与相同，为N×1；

（6）计算与之间的均方误差L，

；

（7）分别求L对于矩阵w和v的偏微分，根据反向传播和梯度下降法更新权重矩阵参数；

（8）反复训练，直至误差L收敛，保存权重矩阵w供后续识别使用；

在识别阶段：

（I）对待识别心脏振动信号采用巴特沃斯滤波器、通带频率1-20Hz进行数字带通滤波；

（II）对滤波后的信号进行零均值归一化，结果记为；

（III）对进行编码，采用训练阶段得到的权重矩阵w，编码结果为，即为提取的心脏特征向量，供后续使用。

2.根据权利要求1所述的身份识别系统，其特征在于，所述心脏振动信号特征数据库用于存储大量的特征心脏振动图谱数据，该数据为基于特征提取算法提取出每一个用户的心脏特征，并与用户身份形成“心脏信息特征-身份信息”一一对应的二元组数据。

3.根据权利要求1所述的身份识别系统，其特征在于，所述心脏振动信号特征谱比对装置计算两两特征谱的相似度时计算方法采用欧几里得距离或余弦相似度。

4.根据权利要求1所述的身份识别系统，其特征在于，所述身份判断装置根据特征谱比对装置计算的特征谱的相似度作出判断，大于指定判别阈值的记录，则将这些记录按相似度排序，相似度最大的特征记录作为匹配身份，否则为非匹配身份加以排除。

5.一种根据权利要求1~4中任一所述基于SCG+GCG心脏功能动态监测与分析的身份识别系统进行身份识别的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）通过所述心脏振动信号特征数据库装置采集大量的心脏振动图谱数据，通过特征提取算法提取出每一个用户的心脏特征，与用户身份形成“心脏信息特征-身份信息”二元组，存入数据库；

（2）通过所述心脏振动信号特征谱提取装置提取待识别使用者的心脏振动信号，经过数据预处理、特征提取步骤获得特征谱；

（3）通过所述心脏振动信号特征查询装置从数据库中查询使用者心脏振动信号的特征谱；

（4）通过所述心脏振动信号特征谱比对装置将使用者的实时心脏振动信号特征谱与存储的基础特征谱比对，计算两两特征谱的相似度；

（5）通过所述身份判断装置根据特征谱比对装置计算的特征谱的相似度作出判断，以判别使用者的身份，相似度最大的特征记录作为匹配身份，为后续的预警信息的数据传输提供依据。