[发明专利]一种基于多时窗心音信号的多元特征提取方法

说明书

本发明公开了一种基于多时窗心音信号的多元特征提取方法。首先将采集到的多路心音信号进行相关性分析和信号间的误差分析，生成新的多元心音信号时间序列；利用新的多元心音信号时间序列提取同时窗下的同段同周期多路心音信号，生成同时窗多元心音时间序列信号，以及提取异时窗下的不同段不同周期多路心音信号，生成异时窗多元心音时间序列信号；然后，提取同时窗多元心音时间序列信号和异时窗多元心音时间序列信号的串行特征和并行特征；最后，将上述串行特征和并行特征合并，再提取出优化组合的特征作为多元特征。该多元特征能够有效区分人体身份信息；也可直接作用于支持向量机，实现身份特征识别，用于替代指纹、虹膜和人脸的身份信息识别方式。

技术领域

本发明涉及一种多通道心音特征提取方法，尤其涉及一种基于多时窗心音信号的多元特征提取方法。

背景技术

人体身份识别目前多用指纹、虹膜和人脸的方式实现。指纹和虹膜识别存在会被盗取的可能，人脸识别则可能通过照片或者3D头套的方式进行破解，指纹、虹膜和人脸识别在一定程度上存在安全隐患。通过心音也可以做到身份识别的目的，单通道方面的心音身份识别已经有相关报道，当前心音信号采集一般多以单通道为主，但是单通道心音用于身份识别由于缺乏多通道之间的相互关联特性以及可能被记录，依然存在着安全隐患，如果采用多通道的采集方式，则容易对录播的信号进行甄别。目前以多通道心音为基础的身份识别是新的研究领域，采用多通道的方式采集心音信号来进行身份识别的特点在于安全性高，很难被复制和盗用，适用于安全性要求高的场所。其中多通道心音身份识别中重要点在于特征提取。所以有必要通过对多通道心音信号的串行特征及并行特征进行综合分析，提取其相关特征来进行身份识别。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够解决现有技术中存在的缺陷的一种基于多时窗心音信号的多元特征提取方法。

技术方案：本发明所述的一种基于多时窗心音信号的多元特征提取方法包括如下步骤：

(1)将采集到的多路心音信号进行相关性分析和信号间的误差分析，生成新的多元心音信号时间序列；

(2)在步骤(1)的基础上提取同时窗下的同段同周期多路心音信号生成同时窗多元心音时间序列；

(3)在步骤(1)的基础上提取异时窗下的不同段不同周期多路心音信号生成异时窗多元心音时间序列；

(4)在步骤(2)、步骤(3)的基础上提取同时窗多元心音时间序列和异时窗多元心音时间序列的串行特征和并行特征；其中，所述串行特征为同时窗多元心音时间序列和异时窗多元心音时间序列中每一路信号的心音独立元特征集合；所述并行特征为同时窗多元心音时间序列和异时窗多元心音时间序列各自的n路信号的心音互信息特征集合；

(5)在步骤(4)的基础上将其串行特征和并行特征合并后提取优化组合特征作为多元特征；

(6)将多元特征作为支持向量机的输入进行分类识别，得到身份特征识别结果。

进一步地，所述步骤(1)包括：

(11)获取n路心音信号，每路信号具有m个心动周期T1,T2,…,Tm，每个周期划分为4个部分：第一心音S1、第二心音S2、收缩期S、舒张期D，第n路信号为：

其中，Z∈{S1,S2,S,D}，下标n表示第n路信号，上标S1,Tm、S2,Tm、S,Tm、D,Tm分别对应表示第n路信号中的第m个心动周期Tm中的第一心音信号、第二心音信号、收缩期信号、舒张期信号；

(12)计算多元心音信号间的相关系数a_i,j(X,Y)：