[发明专利]基于双电极的手指心电身份识别系统

说明书

技术领域

本发明属于人体生物特征身份识别领域，具体涉及一种基于双电极的手指心电身份识别系统。

背景技术

在高度信息化的现代社会，随着交通、通讯和网络技术的飞速发展，人类的活动范围越来越大，身份鉴别的难度和重要性也越来越突出，对人类自身身份识别的准确性、安全性与实用性提出了更高的要求。与传统的基于密码或ID卡的认证方式相比，生物识别技术（Biometrics）具有更高的安全度与可靠度，已逐渐成为国际研究的热点，并逐渐在不同的领域发挥着举足轻重的作用。生物识别技术常用的生理特征包括：指纹、掌型、虹膜、视网膜、脸型、手腕/手的血管纹理和DNA等；行为特征包括：语音、签名、行走的步态和击打键盘的力度等。目前商业上采用的生物识别方法主要：人脸识别、虹膜识别、指纹识别和声音识别等。但是这些识别方法的共同缺陷是易于被各种伪装骗过而降低安全性，指纹易被遗留在抓取的物体上而被别人盗用，脸形容易从用户的相片中提取出来，声音容易被模仿等等。因此，为了增加生物识别技术的可靠性和安全性，探索新的生物识别方法是身份识别领域的热点之一。因此，基于人体心电信号的生物特征识别方法就是在这样的背景下由国外学者和专家提出的。

心电图（Electrocardiogram，简称ECG）是人的心脏跳动产生的生物电势，反映了心脏兴奋的电活动过程，它对心脏基本功能及其病理研究方面，具有重要的参考价值。心电信号具有唯一性的特点，对人体的心电信号进行分析，其结果不但可以用来作为临床医学诊断的依据，也可以作为一种生物特征，用来识别人的身份。由于人与人之间的心脏位置、大小、形状、胸部构造、年龄、性别、体重、情绪和运动状况等因素都不相同，因此每个人的心电信号都是独一无二的，ECG波形必然不尽相同，所以可利用ECG识别个人的身份。

相比传统的生物识别技术，基于ECG的身份识别技术具有以下独特的优势。首先，信号来自于人的心脏，只用于活体身份识别，不易被仿制；其次，任何人都有ECG，具备普适性，不易被忘掉或丢失；第三，ECG是人体内部特征，和很多因素有关，每个人的ECG都不一样，很难被别人掌握或仿制；第四，ECG是一维信号，处理简单，数据量小，节省存储空间；第五，由于ECG信号频繁应用于病人的身体状况监测中，因此ECG身份识别在医疗保健应用中方便、有效，不需要附加数据就可以在医疗记录、药物管理或其他远程医疗中识别人的身份；第六，ECG都可以快速的非侵入的即时测量。ECG所具有的独特生理特征使其有望成为有巨大应用前景的新型身份识别方法之一。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出了一种基于双电极的手指心电身份识别系统，该系统不仅具备识别率高，可靠性强，稳定性突出等特点，还具有便携简单的优势，只需使用双手触摸传感器电极即可进行心电身份识别。

技术方案：本发明由下位机和上位机两部分组成，下位机为基于双电极的手指心电信号的采集模块，上位机为基于Android智能手机的心电身份识别应用软件。其中，下位机手指心电采集模块主要由双电极传感器、前置滤波器、电源电路，BMD101芯片电路、蓝牙模块电路组成。该方案是一种以干接触方式（区别于医学上测量时需清洁皮肤和涂导电胶等物质的湿接触方式）测量人体心电信号，然后应用于生物特征身份识别领域，这种方法的提出具备良好的市场需求和前景。

所述的双电极传感器主要由自制的圆形纽扣式的不锈钢电极构成，它将接收心脏引起的传导至皮肤表面的电位，两个电极间形成的电位差，就构成了原始的手指心电信号，然后通过导线传输至前置滤波器。

所述的前置滤波器主要是由Sallen-Key拓扑结构设计的4阶有源高通滤波器，截止频率为0.5Hz，它将滤除低频干扰信号，主要有肌电信号、呼吸波等引起的干扰，从而获得波形效果较好的手指心电信号。

所述的电源电路由电源IC（即SGM2020）构建，提供3.3V稳压电源。

所述的BMD101芯片电路是该模块的核心，主要用于滤波、放大和模数转换，为后续开发提供数字心电数据。

所述的蓝牙模块电路主要由HC-06模块搭建，将A/D转换后的数据通过蓝牙传输至上位机的基于Android智能手机的心电身份识别应用软件。

所述的基于Android智能手机的心电身份识别应用软件主要完成的功能有蓝牙快速连接、用户注册、用户识别、系统设置等。