JP6222342B2 - Personal identification device - Google Patents

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Description

本発明は、個人識別装置に関し、特に、高周波心電図を用いた個人識別装置に関する。 The present invention relates to a personal identification equipment, in particular, it relates to a personal identification equipment using a high frequency electrocardiogram.

近年、例えばセキュリティシステム等の分野において、個人の持つ生体情報を利用したバイオメトリクス個人認証が実用化されている。このような、バイオメトリクス個人認証では、例えば、指紋や静脈認証などの器官の形状を利用したもの、及び声紋や脳波などの生体信号を利用したものが知られている。また、生体信号として心電図(以下「ECG(Electrocardiogram)ともいう」)を用いて個人を識別する技術も知られている(例えば特許文献1参照)。   In recent years, for example, in the field of security systems, biometric personal authentication using biometric information possessed by individuals has been put into practical use. As such biometrics personal authentication, for example, those using organ shapes such as fingerprints and vein authentication, and those using biological signals such as voiceprints and brain waves are known. In addition, a technique for identifying an individual using an electrocardiogram (hereinafter, also referred to as “ECG (Electrocardiogram)”) as a biological signal is also known (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1には、複数人のECGパターンと個人のECGパターンとの差異を事前に抽出して記憶しておき、その後、測定された識別対象者個人のECGパターンと複数人のECGパターンとの差異を求め、求めた差異を予め記憶している各個人の差異と比較することにより、識別対象者個人を特定(識別)する技術が開示されている。   In Patent Document 1, a difference between an ECG pattern of a plurality of persons and an ECG pattern of an individual is extracted and stored in advance, and then, the measured ECG pattern of the individual to be identified and the ECG pattern of the plurality of persons are compared. There is disclosed a technique for identifying (identifying) an individual to be identified by obtaining a difference and comparing the obtained difference with an individual difference stored in advance.

また、非特許文献1では、通常のECGから低周波成分を除去した高周波心電図(以下「HFECG(High Frequency Electrocardiogram)」ともいう)を用いた個人認証システムが提案されている。より具体的には、この個人認証システムでは、まず、通常のECGと、該ECGから低周波成分を除去したHFECG波形とが取得される。次に、通常ECGのR波が特定され、該R波のピークを起点として前後0.2sec.の範囲でHFECGが切り出される。そして、切り出されたHFECGが、事前に登録されている登録人数分の登録データ(5拍の同期加算波形)と比較され、一致度が最大となる登録者が出力される。なお、ここで、通常のECG(通常心電図)の周波数帯域は0.05〜100Hz程度であり、HFECG(高周波心電図)の周波数帯域は40〜300Hz程度である。   Non-Patent Document 1 proposes a personal authentication system using a high-frequency electrocardiogram (hereinafter also referred to as “HFECG (High Frequency Electrocardiogram)”) in which a low-frequency component is removed from a normal ECG. More specifically, in this personal authentication system, first, a normal ECG and a HFECG waveform obtained by removing low frequency components from the ECG are acquired. Next, the R wave of normal ECG is specified, and 0.2 sec. HFECG is cut out in the range of Then, the cut out HFECG is compared with the registration data (5-beat synchronous addition waveform) for the registered number of persons registered in advance, and the registrant who has the highest degree of coincidence is output. Here, the frequency band of normal ECG (normal electrocardiogram) is about 0.05 to 100 Hz, and the frequency band of HFECG (high frequency electrocardiogram) is about 40 to 300 Hz.

特開2013−150806号公報JP 2013-150806 A

遠藤佑太、島谷祐一、京相雅樹、「高周波心電図を用いた個人認証システムの開発〜処理量の少ないアルゴリズムの採用〜」、第13回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2012)予稿、2012年12月18日〜20日・福岡、p.0816−0819Yuta Endo, Yuichi Shimatani, Masaki Kyosai, "Development of personal authentication system using high-frequency electrocardiogram-Adoption of algorithm with low processing volume", Proc. 13th SICE System Integration Division Annual Conference (SI2012), 2012 December 18th to 20th, Fukuoka, p. 0816-0819

ところで、特許文献1に記載された技術では、個人の識別に通常のECGを利用しているため、例えば、体動アーティファクト等による数Hz程度のノイズや、商用電源ノイズ(日本では50Hz/60Hz)の影響を受けやすく、個人の識別精度が低下するおそれがある。また、ECGでは、ベースラインの変動(1Hz以下)による波形の歪みが生じやすく、識別精度が悪化する。さらにP波、T波を含む通常のECG波形は心拍数に依存して変化してしまうことも識別精度劣化の一因となる。   By the way, since the technique described in Patent Document 1 uses a normal ECG for personal identification, for example, noise of about several Hz due to body movement artifacts, etc., and commercial power supply noise (50 Hz / 60 Hz in Japan) The personal identification accuracy may be reduced. Also, in ECG, waveform distortion is likely to occur due to baseline fluctuations (1 Hz or less), and the identification accuracy deteriorates. Furthermore, the normal ECG waveform including the P wave and T wave changes depending on the heart rate, which also contributes to the deterioration of the identification accuracy.

これに対して、非特許文献1に記載のHFECGを用いた個人認証システムによれば、ECGの低周波成分が除去されるため、例えば体動アーティファクト等によるノイズの影響やベースラインの変動の影響などを受け難くなり、特許文献1に記載のECGを用いた識別技術と比較して、個人の識別精度を改善することができる。しかしながら、種々のノイズがのってくると、R波ピークの極大値が真のピーク位置とずれることにより、切り出されるHFECG波形に時間軸上のずれが発生することがある。ここで、この個人認証システムでは、切り出されたHFECGと登録データとの一致度から個人を識別しているため、上述した時間軸上のずれが生じると、双方の一致度が低下し、識別精度が低下するおそれがある。   On the other hand, according to the personal authentication system using HFECG described in Non-Patent Document 1, since the low-frequency component of ECG is removed, for example, the influence of noise caused by body movement artifacts or the influence of baseline fluctuations Compared with the identification technique using ECG described in Patent Document 1, it is possible to improve individual identification accuracy. However, when various kinds of noise are added, the maximum value of the R wave peak is shifted from the true peak position, and thus a shift on the time axis may occur in the extracted HFECG waveform. Here, in this personal authentication system, an individual is identified based on the degree of coincidence between the extracted HFECG and registered data. Therefore, if the above-described deviation on the time axis occurs, the degree of coincidence of both decreases, and the identification accuracy is reduced. May decrease.

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、高周波心電図を用いた個人識別装置において、個人の識別精度をより向上させることが可能な個人識別装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, to provide a personal identification Oite the equipment, personal identification equipment capable to improve the identification accuracy of the individual using the high frequency electrocardiogram For the purpose.

本発明に係る個人識別装置は、少なくとも一対の心電電極を有し、心電図を取得する心電図取得手段と、心電図取得手段により取得された心電図から低周波成分を除去して高周波心電図を取得する高周波心電図取得手段と、心電図を微分して、R波のピークに対応するゼロクロス点を抽出する抽出手段と、抽出手段により抽出されたゼロクロス点を含む所定範囲について、高周波心電図を切り出す切出手段と、切出手段により切り出された、複数の登録者の高周波心電図を、予め登録高周波心電図として記憶する記憶手段と、切出手段により切り出された識別対象者の高周波心電図と、予め記憶されている登録高周波心電図とを比較し、双方の類似度に基づいて、識別対象者を識別する識別手段とを備えることを特徴とする。   The personal identification device according to the present invention has at least a pair of electrocardiogram electrodes, an electrocardiogram acquisition unit that acquires an electrocardiogram, and a high frequency that removes a low-frequency component from the electrocardiogram acquired by the electrocardiogram acquisition unit and acquires a high-frequency electrocardiogram An electrocardiogram acquisition means; an extraction means for differentiating the electrocardiogram to extract a zero cross point corresponding to the peak of the R wave; and a cutting means for cutting out a high frequency electrocardiogram for a predetermined range including the zero cross point extracted by the extraction means; A high-frequency electrocardiogram of a plurality of registrants cut out by the cut-out means is stored in advance as a registered high-frequency electrocardiogram, a high-frequency electrocardiogram of the identification target person cut out by the cut-out means, and a pre-stored registered high-frequency electrocardiogram An identification means for comparing an electrocardiogram and identifying a person to be identified based on the similarity between the two is provided.

本発明に係る個人識別方法は、少なくとも一対の心電電極により心電図を取得する心電図取得ステップと、心電図取得ステップで取得された心電図から低周波成分を除去して高周波心電図を取得する高周波心電図取得ステップと、心電図を微分して、R波のピークに対応するゼロクロス点を抽出する抽出ステップと、抽出ステップで抽出されたゼロクロス点を含む所定範囲について、高周波心電図を切り出す切出ステップと、切出ステップで切り出された、複数の登録者の高周波心電図を、予め登録高周波心電図として記憶する記憶ステップと、切出ステップにより切り出された識別対象者の高周波心電図と、予め記憶されている登録高周波心電図とを比較し、双方の類似度に基づいて、識別対象者を識別する識別ステップとを備えることを特徴とする。   The personal identification method according to the present invention includes an electrocardiogram acquisition step of acquiring an electrocardiogram by at least a pair of electrocardiographic electrodes, and a high-frequency electrocardiogram acquisition step of removing a low-frequency component from the electrocardiogram acquired in the electrocardiogram acquisition step An extraction step for differentiating the electrocardiogram to extract a zero-cross point corresponding to the peak of the R wave, a cut-out step for cutting out a high-frequency electrocardiogram for a predetermined range including the zero-cross point extracted in the extraction step, and a cut-out step A storage step for storing the high-frequency electrocardiograms of a plurality of registrants cut out in advance as a registered high-frequency electrocardiogram, a high-frequency electrocardiogram for the identification subject cut out in the cut-out step, and a pre-stored registered high-frequency electrocardiogram An identification step for comparing and identifying the person to be identified based on the degree of similarity between the two And butterflies.

本発明に係る個人識別装置又は個人識別方法によれば、心電図が微分されて、R波のピークに対応するゼロクロス点が抽出され、該ゼロクロス点を含む所定範囲について、高周波心電図が切り出される。そのため、R波のピーク位置をより正確に特定することができ、切り出される高周波心電図の時間軸上のずれを低減することができる。よって、切り出された識別対象者の高周波心電図および予め記憶されている登録高周波心電図それぞれの波形のピークを正確に一致させることができ、双方の類似度(一致度)を精度よく判定することができる。その結果、個人の識別精度をより向上させることが可能となる。   According to the personal identification device or the personal identification method of the present invention, an electrocardiogram is differentiated, a zero cross point corresponding to the peak of the R wave is extracted, and a high frequency electrocardiogram is cut out for a predetermined range including the zero cross point. Therefore, the peak position of the R wave can be specified more accurately, and the shift on the time axis of the cut out high frequency electrocardiogram can be reduced. Therefore, it is possible to accurately match the peaks of the extracted identification target person's high-frequency electrocardiogram and the pre-stored registered high-frequency electrocardiogram, and to accurately determine the degree of similarity (matching degree) between the two. . As a result, personal identification accuracy can be further improved.

本発明に係る個人識別装置では、抽出手段が、Q波のピーク、及びS波のピークそれぞれに対応するゼロクロス点を抽出し、切出手段が、抽出手段により抽出されたゼロクロス点に基づいて、心電図のQ点及びS点を抽出し、該Q点とS点との間で、高周波心電図を切り出すことが好ましい。   In the personal identification device according to the present invention, the extracting means extracts the zero cross points corresponding to the Q wave peak and the S wave peak, respectively, and the cutting means is based on the zero cross points extracted by the extracting means, It is preferable to extract the Q point and the S point of the electrocardiogram and cut out a high-frequency electrocardiogram between the Q point and the S point.

このようにすれば、類似度を求める際に用いる高周波心電図の波形領域(切り出し範囲)を、信号強度が強いQRS波の部分に限定することができる。また、ノイズがのり易いQRS波の外側の部分を除去することができる。よって、ノイズに対する耐性をより向上させることが可能となる。   In this way, the waveform region (cutout range) of the high-frequency electrocardiogram used when obtaining the similarity can be limited to the QRS wave portion having a strong signal strength. Further, it is possible to remove a portion outside the QRS wave where noise is likely to travel. Therefore, it is possible to further improve resistance to noise.

本発明に係る個人識別装置は、少なくとも一対の心電電極を有し、心電図を取得する心電図取得手段と、心電図取得手段により取得された心電図から低周波成分を除去して高周波心電図を取得する高周波心電図取得手段と、心電図から、R波のピーク重心をR波上の基準点として抽出する抽出手段と、抽出手段により抽出されたR波上の基準点を含む所定範囲について、高周波心電図を切り出す切出手段と、切出手段により切り出された、複数の登録者の高周波心電図を、予め登録高周波心電図として記憶する記憶手段と、切出手段により切り出された識別対象者の高周波心電図と、予め記憶されている登録高周波心電図とを比較し、双方の類似度に基づいて識別対象者を識別する識別手段とを備えることを特徴とする。   The personal identification device according to the present invention has at least a pair of electrocardiogram electrodes, an electrocardiogram acquisition unit that acquires an electrocardiogram, and a high frequency that removes a low-frequency component from the electrocardiogram acquired by the electrocardiogram acquisition unit and acquires a high-frequency electrocardiogram An electrocardiogram acquisition means, an extraction means for extracting the peak centroid of the R wave from the electrocardiogram as a reference point on the R wave, and a cutout for cutting out a high-frequency electrocardiogram for a predetermined range including the reference point on the R wave extracted by the extraction means A storage means for storing in advance a registered high-frequency electrocardiogram as a registered high-frequency electrocardiogram; a high-frequency electrocardiogram of a person to be identified cut out by the cutting-out means; And an identification means for comparing the registered high-frequency electrocardiogram and identifying the person to be identified based on the similarity between the two.

本発明に係る個人識別装置によれば、心電図からR波のピーク重心がR波上の基準点として抽出され、該R波上の基準点を含む所定範囲について、高周波心電図が切り出される。そのため、R波のピーク位置を正確に特定することができ、切り出される高周波心電図の時間軸上のずれを低減することができる。よって、切り出された識別対象者の高周波心電図および予め記憶されている登録高周波心電図それぞれの波形のピークを正確に一致させることができ、双方の類似度(一致度)を精度よく判定することができる。その結果、個人の識別精度をより向上させることが可能となる。   According to the personal identification device of the present invention, the peak centroid of the R wave is extracted from the electrocardiogram as a reference point on the R wave, and a high frequency electrocardiogram is cut out for a predetermined range including the reference point on the R wave. Therefore, the peak position of the R wave can be specified accurately, and the deviation on the time axis of the cut out high frequency electrocardiogram can be reduced. Therefore, it is possible to accurately match the peaks of the extracted identification target person's high-frequency electrocardiogram and the pre-stored registered high-frequency electrocardiogram, and to accurately determine the degree of similarity (matching degree) between the two. . As a result, personal identification accuracy can be further improved.

本発明に係る個人識別装置は、少なくとも一対の心電電極を有し、心電図を取得する心電図取得手段と、心電図取得手段により取得された心電図から低周波成分を除去して高周波心電図を取得する高周波心電図取得手段と、心電図から、R波のピーク振幅の半値での中点をR波上の基準点として抽出する抽出手段と、抽出手段により抽出されたR波上の基準点を含む所定範囲について、高周波心電図を切り出す切出手段と、切出手段により切り出された、複数の登録者の高周波心電図を、予め登録高周波心電図として記憶する記憶手段と、切出手段により切り出された識別対象者の高周波心電図と、予め記憶されている登録高周波心電図とを比較し、双方の類似度に基づいて識別対象者を識別する識別手段とを備えることを特徴とする。   The personal identification device according to the present invention has at least a pair of electrocardiogram electrodes, an electrocardiogram acquisition unit that acquires an electrocardiogram, and a high frequency that removes a low-frequency component from the electrocardiogram acquired by the electrocardiogram acquisition unit and acquires a high-frequency electrocardiogram An electrocardiogram acquisition means, an extraction means for extracting a midpoint at the half value of the peak amplitude of the R wave from the electrocardiogram as a reference point on the R wave, and a predetermined range including the reference point on the R wave extracted by the extraction means Cutting means for cutting out a high-frequency electrocardiogram, storage means for storing high-frequency electrocardiograms of a plurality of registrants cut out by the cutting-out means in advance as registered high-frequency electrocardiograms, and high-frequency of the person to be identified cut out by the cutting-out means An electrocardiogram is compared with a registered high-frequency electrocardiogram stored in advance, and an identification means for identifying a person to be identified based on the similarity between both is provided.

本発明に係る個人識別装置によれば、心電図からR波のピーク振幅の半値での中点がR波上の基準点として抽出され、該R波上の基準点を含む所定範囲について、高周波心電図が切り出される。そのため、R波のピーク位置を正確に特定することができ、切り出される高周波心電図の時間軸上のずれを低減することができる。よって、切り出された識別対象者の高周波心電図および予め記憶されている登録高周波心電図それぞれの波形のピークを正確に一致させることができ、双方の類似度(一致度)を精度よく判定することができる。その結果、個人の識別精度をより向上させることが可能となる。   According to the personal identification device of the present invention, the midpoint at the half value of the peak amplitude of the R wave is extracted from the electrocardiogram as a reference point on the R wave, and a high frequency electrocardiogram is obtained for a predetermined range including the reference point on the R wave. Is cut out. Therefore, the peak position of the R wave can be specified accurately, and the deviation on the time axis of the cut out high frequency electrocardiogram can be reduced. Therefore, it is possible to accurately match the peaks of the extracted identification target person's high-frequency electrocardiogram and the pre-stored registered high-frequency electrocardiogram, and to accurately determine the degree of similarity (matching degree) between the two. . As a result, personal identification accuracy can be further improved.

本発明に係る個人識別装置では、識別手段が、識別対象者の高周波心電図と、複数の登録高周波心電図それぞれとの類似度を求め、類似度が最も高い登録高周波心電図の登録者を識別対象者であると判定することが好ましい。   In the personal identification device according to the present invention, the identification means obtains the similarity between the high-frequency electrocardiogram of the person to be identified and each of the plurality of registered high-frequency electrocardiograms, and the registrant of the registered high-frequency electrocardiogram having the highest similarity is the identification person. It is preferable to determine that there is.

この場合、識別対象者の高周波心電図と複数の登録高周波心電図それぞれとが比較されて、類似度が最大となる登録高周波心電図の登録者が識別対象者と判定される。よって、予め登録されている登録高周波心電図の登録者の中から、識別対象者として、相対的に最も確からしい登録者を識別することが可能となる。   In this case, the identification target person's high-frequency electrocardiogram and each of the plurality of registered high-frequency electrocardiograms are compared, and the registrant of the registered high-frequency electrocardiogram having the maximum similarity is determined as the identification target person. Therefore, it is possible to identify a relatively most likely registrant as an identification target person from registrants of registered high-frequency electrocardiograms registered in advance.

本発明に係る個人識別装置では、識別手段が、識別対象者の高周波心電図と登録高周波心電図との類似度が所定のしきい値以上の場合に、当該登録高周波心電図の登録者を識別対象者であると判定することが好ましい。   In the personal identification device according to the present invention, when the identification means has a similarity between the identification target person's high-frequency electrocardiogram and the registered high-frequency electrocardiogram greater than or equal to a predetermined threshold value, the registration person of the registered high-frequency electrocardiogram is the identification object person. It is preferable to determine that there is.

このようにすれば、絶対的な識別精度を向上させることができる。また、上記しきい値を調節することにより、識別精度を任意に調節することも可能となる。   In this way, absolute identification accuracy can be improved. Further, it is possible to arbitrarily adjust the identification accuracy by adjusting the threshold value.

本発明に係る個人識別装置は、切出手段により切り出された高周波心電図の振幅を正規化する正規化手段を備え、記憶手段が、正規化手段により正規化された、複数の登録者の高周波心電図を、予め登録高周波心電図として記憶し、識別手段が、正規化された識別対象者の高周波心電図と、予め正規化されて記憶されている登録高周波心電図とを比較し、双方の類似度を求めることが好ましい。   The personal identification device according to the present invention includes normalizing means for normalizing the amplitude of the high-frequency electrocardiogram cut out by the cutting-out means, and the storage means is a high-frequency electrocardiogram of a plurality of registrants normalized by the normalizing means. Is stored in advance as a registered high-frequency electrocardiogram, and the identification means compares the normalized high-frequency electrocardiogram of the person to be identified with the registered high-frequency electrocardiogram stored in advance and obtains the similarity between the two. Is preferred.

ところで、心電図の振幅は測定条件によっても変化することがある。例えば、心電電極と接触する面積が小さい場合や、冬に乾燥していたりすると、心電信号の振幅が小さくなることがある。しかしながら、この場合には、予め記憶される登録高周波心電図及び識別対象者の高周波心電図がともに正規化され、振幅のスケールがそろえられた形で、双方の類似度が求められる。よって、より正確に双方の類似度を判定することが可能となる。   By the way, the amplitude of the electrocardiogram may change depending on the measurement conditions. For example, when the area in contact with the electrocardiographic electrode is small or when it is dry in winter, the amplitude of the electrocardiographic signal may be small. However, in this case, both the registered high-frequency electrocardiogram stored in advance and the high-frequency electrocardiogram of the person to be identified are normalized, and the degree of similarity is obtained in a form in which the amplitude scales are aligned. Therefore, it is possible to determine the degree of similarity between both more accurately.

本発明に係る個人識別装置は、切出手段により切り出された高周波心電図の解像度を変換する解像度変換手段を備え、記憶手段が、解像度変換手段により解像度が変換された、複数の登録者の高周波心電図を、予め登録高周波心電図として記憶し、識別手段が、解像度が変換された識別対象の高周波心電図と、予め解像度が変換されて記憶されている登録高周波心電図とを比較し、双方の類似度を求めることが好ましい。   The personal identification device according to the present invention includes a resolution converting means for converting the resolution of the high-frequency electrocardiogram cut out by the cutting-out means, and the storage means converts the resolution of the high-frequency electrocardiogram by the resolution converting means into a plurality of registrant high-frequency electrocardiograms. Is stored in advance as a registered high-frequency electrocardiogram, and the identification means compares the high-frequency electrocardiogram to be identified whose resolution has been converted with the registered high-frequency electrocardiogram that has been previously stored with the resolution converted, and determines the similarity between the two. It is preferable.

このようにすれば、解像度(波形の振幅軸及び時間軸を離散化する際の精細度)を適切に設定(変換)することにより、特徴的な高周波心電図波形の形状を保ちつつ、ノイズなどの変動成分を除去することができる。よって、ノイズへの耐性を向上させることができ、個人の識別精度をより高めることが可能となる。   In this way, by appropriately setting (converting) the resolution (definition when discretizing the amplitude axis and time axis of the waveform), while maintaining the shape of the characteristic high-frequency ECG waveform, noise and the like The fluctuation component can be removed. Therefore, the tolerance to noise can be improved, and the individual identification accuracy can be further increased.

本発明に係る個人識別装置では、解像度変換手段が、高周波心電図の解像度を複数の異なる解像度に変換し、識別手段が、複数の異なる解像度に変換された識別対象者の高周波心電図それぞれについて、類似度を求めることが好ましい。   In the personal identification device according to the present invention, the resolution conversion means converts the resolution of the high-frequency electrocardiogram into a plurality of different resolutions, and the identification means converts the similarity for each of the identification target person's high-frequency electrocardiograms converted into the plurality of different resolutions. Is preferably obtained.

このようにすれば、種々の周波数成分を持つノイズに対して、それぞれ最適な解像度を設定(変換)することにより、特徴的な高周波心電図波形の形状を保ちつつ種々のノイズを除去することができる。よって、識別対象者の高周波心電図と登録高周波心電図との類似度の判定精度がノイズによって低下することをより効果的に防止することが可能となる。   In this way, by setting (converting) optimum resolutions for noise having various frequency components, various noises can be removed while maintaining the characteristic high-frequency ECG waveform shape. . Therefore, it is possible to more effectively prevent the determination accuracy of the similarity between the identification target person's high-frequency electrocardiogram and the registered high-frequency electrocardiogram from being reduced by noise.

本発明に係る個人識別装置は、切出手段により切り出された高周波心電図、及び記憶手段に記憶されている複数の登録高周波心電図の解像度を変換する解像度変換手段を備え、識別手段が、解像度が変換された識別対象の高周波心電図と、解像度が変換された登録高周波心電図とを比較し、双方の類似度を求めることが好ましい。   The personal identification device according to the present invention comprises a high-frequency electrocardiogram cut out by the cutting-out means and a resolution conversion means for converting the resolution of a plurality of registered high-frequency electrocardiograms stored in the storage means, and the identification means converts the resolution. It is preferable to compare the identified high-frequency electrocardiogram and the registered high-frequency electrocardiogram whose resolution has been converted to determine the similarity between the two.

このようにしても、解像度を適切に設定(変換)することにより、特徴的な高周波心電図波形の形状を保ちつつ、ノイズなどの変動成分を除去することができる。よって、ノイズへの耐性を向上させることができ、個人の識別精度をより高めることが可能となる。   Even in this case, by appropriately setting (converting) the resolution, it is possible to remove fluctuation components such as noise while maintaining the shape of the characteristic high-frequency electrocardiogram waveform. Therefore, the tolerance to noise can be improved, and the individual identification accuracy can be further increased.

本発明に係る個人識別装置では、解像度変換手段が、高周波心電図及び登録高周波心電図それぞれの解像度を複数の異なる解像度に変換し、識別手段が、複数の異なる解像度に変換された識別対象者の高周波心電図及び登録高周波心電図それぞれについて、類似度を求めることが好ましい。   In the personal identification device according to the present invention, the resolution conversion means converts the resolution of each of the high-frequency electrocardiogram and the registered high-frequency electrocardiogram into a plurality of different resolutions, and the identification means converts the high-frequency electrocardiogram of the identification target person into a plurality of different resolutions. It is preferable to obtain the similarity for each of the registered high-frequency electrocardiograms.

このようにすれば、種々の周波数成分を持つノイズに対して、それぞれ最適な解像度を設定(変換)することにより、特徴的な高周波心電図波形の形状を保ちつつ種々のノイズを除去することができる。よって、識別対象者の高周波心電図と登録高周波心電図との類似度の判定精度がノイズによって低下することをより効果的に防止することが可能となる。   In this way, by setting (converting) optimum resolutions for noise having various frequency components, various noises can be removed while maintaining the characteristic high-frequency ECG waveform shape. . Therefore, it is possible to more effectively prevent the determination accuracy of the similarity between the identification target person's high-frequency electrocardiogram and the registered high-frequency electrocardiogram from being reduced by noise.

本発明に係る個人識別装置では、識別手段が、時間軸上の所定周期毎に、識別対象者の高周波心電図と登録高周波心電図との振幅の差の絶対値を算出し、該差の絶対値の総和に基づいて、双方の類似度を求めることが好ましい。   In the personal identification device according to the present invention, the identification unit calculates the absolute value of the difference in amplitude between the identification target person's high-frequency electrocardiogram and the registered high-frequency electrocardiogram for each predetermined period on the time axis, and calculates the absolute value of the difference. It is preferable to obtain the similarity between the two based on the sum.

このようにすれば、比較的簡易な演算で、識別対象者の高周波心電図と登録高周波心電図との類似度を定量的に求めることができる。よって、登録者数(登録高周波心電図)が増大したとしても、演算量が急激に増大することがなく、演算負荷(処理負荷)の急増による処理の遅延が生じることを防止できる。   In this way, the degree of similarity between the identification target person's high-frequency electrocardiogram and the registered high-frequency electrocardiogram can be quantitatively determined by a relatively simple calculation. Therefore, even if the number of registrants (registered high-frequency electrocardiogram) increases, the amount of calculation does not increase rapidly, and it is possible to prevent a delay in processing due to a rapid increase in calculation load (processing load).

本発明に係る個人識別装置では、心電図取得手段を構成する一対の心電電極が、識別対象者の首の両側に接触して取り付けられることが好ましい。   In the personal identification device according to the present invention, it is preferable that the pair of electrocardiographic electrodes constituting the electrocardiogram acquisition means are attached in contact with both sides of the identification subject's neck.

このようにすれば、例えば、装置を手に持って心電図・高周波心電図を取得する場合と比べて、心電図・高周波心電図の取得時に体に力が入ることが少ないため、筋電ノイズを低減することができる。   In this way, for example, compared with the case of acquiring an electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram by holding the device in hand, there is less force applied to the body when acquiring the electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram, so that the electromyogram noise is reduced. Can do.

本発明に係る個人識別装置では、心電図取得手段を構成する一対の心電電極が、識別対象者の両肩または両上腕に接触して取り付けられることが好ましい。   In the personal identification device according to the present invention, it is preferable that the pair of electrocardiographic electrodes constituting the electrocardiogram acquisition means are attached in contact with both shoulders or both upper arms of the person to be identified.

このようにすれば、意識することなく心電図・高周波心電図の取得を行うことができ、心電図・高周波心電図の取得時に体に力が入ることが少ないため、筋電ノイズを低減することができる。   In this way, an electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram can be acquired without being conscious, and since there is little force applied to the body when the electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram is acquired, electromyogram noise can be reduced.

本発明に係る個人識別装置では、心電図取得手段が、腕時計形に形成されており、識別対象者の一方の手の手首に装着された際に、該手首に接触する背面側に設けられた心電電極と、他方の手の指が接触可能に表面側に設けられた心電電極とを備えることが好ましい。   In the personal identification device according to the present invention, the electrocardiogram acquisition means is formed in a wristwatch shape, and when attached to the wrist of one hand of the person to be identified, the heart provided on the back side that comes into contact with the wrist It is preferable to include an electric electrode and an electrocardiographic electrode provided on the surface side so that the finger of the other hand can come into contact therewith.

このようにすれば、識別対象者が一方の手の手首に装置を装着した状態で、例えば他方の手の指で装置の表面(心電電極)に触れることにより、簡易に心電図・高周波心電図の取得を行うことができる。   In this way, when the person to be identified wears the device on the wrist of one hand, for example, by touching the surface (electrocardiogram electrode) of the device with the finger of the other hand, the electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram can be easily obtained. Acquisition can be done.

本発明によれば、高周波心電図を用いた個人識別装置、及び個人識別方法において、個人の識別精度をより向上させることが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the personal identification device and personal identification method using a high frequency electrocardiogram, it becomes possible to improve an individual identification precision more.

実施形態に係る個人識別装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the personal identification device which concerns on embodiment. R波のピーク位置の検出方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detection method of the peak position of R wave. HFECGの切り出し方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the extraction method of HFECG. 識別対象者のHFECGと登録HFECGとの類似度の求め方を説明するための図である。It is a figure for demonstrating how to obtain | require the similarity of HFECG of an identification subject person and registration HFECG. 実施形態に係る個人識別装置による個人識別処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the personal identification process by the personal identification device which concerns on embodiment. 実施形態に係る個人識別装置による個人識別処理の他の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the other process sequence of the personal identification process by the personal identification device which concerns on embodiment. ネックバンド形の心電図/高周波心電図取得部の外観を示す図である。It is a figure which shows the external appearance of a neckband type electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition part. ウェアラブル形の心電図/高周波心電図取得部の外観を示す図である。It is a figure which shows the external appearance of a wearable type electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition part. 腕時計形の心電図/高周波心電図取得部の外観を示す図である。It is a figure which shows the external appearance of a wristwatch-shaped electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition part.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals are used for the same or corresponding parts. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.

まず、図1を用いて、実施形態に係る個人識別装置1の構成について説明する。図1は、個人識別装置1の構成を示すブロック図である。   First, the configuration of the personal identification device 1 according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the personal identification device 1.

個人識別装置1は、高周波心電図(HFECG)を利用して高精度に個人を識別するものである。そのため、個人識別装置1は、心電図(ECG)並びにHFECGを取得する心電図/高周波心電図取得部10、及び、取得された識別対象者のHFECGと予め記憶されている登録高周波心電図(登録HFECG)との比較結果(類似度)に基づいて識別対象者を識別する信号処理ユニット20を備えている。以下、各構成要素について詳細に説明する。   The personal identification device 1 uses a high frequency electrocardiogram (HFECG) to identify an individual with high accuracy. Therefore, the personal identification device 1 includes an electrocardiogram (ECG) and an electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition unit 10 that acquires the HFECG, and the acquired identification target person's HFECG and a pre-stored registered high-frequency electrocardiogram (registered HFECG). A signal processing unit 20 for identifying a person to be identified based on a comparison result (similarity) is provided. Hereinafter, each component will be described in detail.

心電図/高周波心電図取得部10は、ECGを取得するとともに、取得したECGから低周波成分を除去してHFECGを取得する。そのため、心電図/高周波心電図取得部10は、一対の心電電極(第1心電電極11、第2心電電極12)、信号増幅部13、アナログ信号処理部14、A/D変換部15、ディジタル信号処理部16、ローパスフィルタ(LPF)17、及びハイパスフィルタ(HPF)18を有している。心電図/高周波心電図取得部10は、請求の範囲に記載の心電図取得手段、及び高周波心電図取得手段として機能する。   The electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition unit 10 acquires ECG and removes a low-frequency component from the acquired ECG to acquire HFECG. Therefore, the electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition unit 10 includes a pair of electrocardiogram electrodes (first electrocardiogram electrode 11 and second electrocardiogram electrode 12), a signal amplification unit 13, an analog signal processing unit 14, an A / D conversion unit 15, A digital signal processing unit 16, a low-pass filter (LPF) 17, and a high-pass filter (HPF) 18 are included. The electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition unit 10 functions as an electrocardiogram acquisition unit and a high-frequency electrocardiogram acquisition unit described in the claims.

第1心電電極11及び第2心電電極12は心電信号を検出するものであり、該第1心電電極11と第2心電電極12との間の電位差に応じた心電信号を出力する。信号増幅部13は、例えばオペアンプ等を用いた増幅器により構成され、第1心電電極11、第2心電電極12により検出された心電信号を増幅する。増幅された心電信号は、アナログ信号処理部14、及び、その後段に設けられたディジタル信号処理部16に出力される。   The first electrocardiogram electrode 11 and the second electrocardiogram electrode 12 detect an electrocardiogram signal, and an electrocardiogram signal corresponding to a potential difference between the first electrocardiogram electrode 11 and the second electrocardiogram electrode 12 is generated. Output. The signal amplifying unit 13 is configured by an amplifier using an operational amplifier, for example, and amplifies the electrocardiogram signals detected by the first electrocardiogram electrode 11 and the second electrocardiogram electrode 12. The amplified electrocardiogram signal is output to the analog signal processing unit 14 and the digital signal processing unit 16 provided in the subsequent stage.

アナログ信号処理部14及びディジタル信号処理部16は、通常のECG及びHFECG以外の成分(ノイズ)を除去し、S/Nを向上するためのフィルタリング処理等を行う。アナログ信号処理部14及び/又はディジタル信号処理部16には、ECGとHFECGの両方の周波数帯域を通過させるためのフィルタとして、ECGに合わせた特性のハイパスフィルタ(HPF)と、HFECGに合わせた特性のローパスフィルタ(LPF)とが設けられている。なお、アナログ信号処理部14及び/又はディジタル信号処理部16には、必要に応じて商用電源のハムノイズを除去するためのバンドリジェクトフィルタ(BRF)等も設けられる。   The analog signal processing unit 14 and the digital signal processing unit 16 remove components (noise) other than normal ECG and HFECG, and perform filtering processing for improving S / N. The analog signal processing unit 14 and / or the digital signal processing unit 16 include a high-pass filter (HPF) having characteristics matched to ECG and a characteristic matching HFECG as a filter for passing both ECG and HFECG frequency bands. Low pass filter (LPF). Note that the analog signal processing unit 14 and / or the digital signal processing unit 16 are also provided with a band reject filter (BRF) or the like for removing hum noise of the commercial power supply as necessary.

ディジタル信号処理部16から出力される心電信号は、ローパスフィルタ(LPF)17とハイパスフィルタ(HPF)18とにより、ECGとHFECGとに分離される。すなわち、ローパスフィルタ(LPF)17は、ディジタル信号処理部16から出力される心電信号から不要な高周波成分を除去してECG(図3の下段参照)を生成し、出力する。一方、ハイパスフィルタ(HPF)18は、ディジタル信号処理部16から出力される心電信号から不要な低周波成分を除去してHFECG(図3の上段参照)を生成し、出力する。なお、ここで、通常のECGの周波数帯域は0.05〜100Hz程度であり、HFECGの周波数帯域は40〜300Hz程度である。なお、図1ではディジタル信号処理部16の後でECGとHFECGとに分けているが、HFECGの信号成分は非常に小さいため、アナログ回路規模が大きくなるが、信号増幅部13の後段、又は信号増幅部13の前段でECGとEFECGとに分離する構成としてもよい。   The electrocardiogram signal output from the digital signal processing unit 16 is separated into ECG and HFECG by a low-pass filter (LPF) 17 and a high-pass filter (HPF) 18. That is, the low-pass filter (LPF) 17 generates an ECG (see the lower part of FIG. 3) by removing unnecessary high-frequency components from the electrocardiogram signal output from the digital signal processing unit 16 and outputs it. On the other hand, the high-pass filter (HPF) 18 removes unnecessary low-frequency components from the electrocardiogram signal output from the digital signal processing unit 16 to generate and output HFECG (see the upper part of FIG. 3). Here, the frequency band of normal ECG is about 0.05 to 100 Hz, and the frequency band of HFECG is about 40 to 300 Hz. In FIG. 1, ECG and HFECG are divided after the digital signal processing unit 16. However, since the signal component of HFECG is very small, the analog circuit scale becomes large. A configuration may be adopted in which ECG and EFECG are separated before the amplification unit 13.

心電図/高周波心電図取得部10は、信号処理ユニット20に接続されており、取得されたECGおよびHFECGが信号処理ユニット20に入力される。   The electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition unit 10 is connected to the signal processing unit 20, and the acquired ECG and HFECG are input to the signal processing unit 20.

信号処理ユニット20は、上述したように、取得された識別対象者のHFECGと予め記憶されている登録HFECGとの比較結果(類似度)に基づいて識別対象者を識別する。そのため、信号処理ユニット20は、ピーク抽出部21、HFECG切出部22、正規化部23、解像度変換部24、HFECG記憶部25、及び、個人識別部26を有している。   As described above, the signal processing unit 20 identifies the identification target person based on the comparison result (similarity) between the acquired HFECG of the identification target person and the registered HFECG stored in advance. Therefore, the signal processing unit 20 includes a peak extraction unit 21, a HFECG extraction unit 22, a normalization unit 23, a resolution conversion unit 24, a HFECG storage unit 25, and a personal identification unit 26.

ここで、信号処理ユニット20は、演算処理を行うCPU、該CPUに各処理を実行させるためのプログラムやデータを記憶するROM、演算結果などの各種データを一時的に記憶するRAM、バッテリ等によってその記憶内容が保持されるバックアップRAM、及び入出力I/F等により構成されている。信号処理ユニット20では、ROMに記憶されているプログラムがCPUによって実行されることにより、上記各部の機能が実現される。なお、CPUに代えて、プログラミングを伴わないFPGAなどを用いる構成としてもよい。   Here, the signal processing unit 20 includes a CPU that performs arithmetic processing, a ROM that stores programs and data for causing the CPU to execute each processing, a RAM that temporarily stores various data such as arithmetic results, a battery, and the like. It is composed of a backup RAM for storing the stored contents, an input / output I / F, and the like. In the signal processing unit 20, the functions of the above-described units are realized by executing a program stored in the ROM by the CPU. Note that an FPGA without programming may be used instead of the CPU.

ピーク抽出部21は、まず、図2に示されるように、心電図/高周波心電図取得部10から入力されるECG(図2中の太い実線参照)を微分して、微分波形(図2中の細かい破線参照)を生成する。そして、その微分波形から、R波のピークに対応するゼロクロス点を抽出する。すなわち、ピーク抽出部21は、請求の範囲に記載の抽出手段として機能する。なお、微分処理の後に例えば平滑化等の波形整形処理を行う構成としてもよい。一方、後述するHFECG切出部22において、QRS波を切り出す場合には、ピーク抽出部21は、R波のピークに対応するゼロクロス点に加えて、Q波のピーク、及びS波のピークそれぞれに対応するゼロクロス点も抽出する。ピーク抽出部21により抽出されたゼロクロス点(R波等のピークを特定する情報)は、HFECG切出部22に出力される。   As shown in FIG. 2, the peak extraction unit 21 first differentiates the ECG (see the thick solid line in FIG. 2) input from the electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition unit 10 to obtain a differentiated waveform (a fine waveform in FIG. 2). (See broken line). Then, a zero cross point corresponding to the peak of the R wave is extracted from the differential waveform. That is, the peak extraction unit 21 functions as an extraction unit described in the claims. In addition, it is good also as a structure which performs waveform shaping processes, such as smoothing, after a differentiation process. On the other hand, when a QRS wave is cut out by the HFECG cutout unit 22 to be described later, the peak extraction unit 21 applies each of the peak of the Q wave and the peak of the S wave in addition to the zero cross point corresponding to the peak of the R wave. The corresponding zero cross point is also extracted. The zero cross point (information for specifying a peak such as an R wave) extracted by the peak extraction unit 21 is output to the HFECG extraction unit 22.

HFECG切出部22は、ピーク抽出部21により抽出されたゼロクロス点(R波ピーク)を含む所定時間範囲について、HFECGを切り出す。HFECG切出部22は、請求の範囲に記載の切出手段として機能する。より具体的には、HFECG切出部22は、図3に示されるように、ピーク抽出部21で抽出されたR波ピークに基づいて、該R波ピークを基準とした前後の所定時間帯(図3中のTpreおよびTpost)に属する波形を切り出す。ここで、TpreとTpostは高周波信号成分が多いQRS範囲とすることが望ましい。なお、HFECG切出部22は、ピーク抽出部21により抽出されたゼロクロス点に基づいて、ECGのQ点及びS点を抽出し、該Q点とS点との間で、HFECG(QRS波)を切り出すようにしてもよい。HFECG切出部22により切り出されたHFECGは、正規化部23に出力される。なお、上述したECGの微分波形のゼロクロス点(R波のピーク)を基準点にしてHFECGを切り出す方法に代えて、例えば、R波のピーク重心を算出してその重心を切り出しの基準点(R波上の基準点)とする方法や、R波のピークの振幅の半値での中点を切り出し基準点(R波上の基準点)とする方法などを用いることもできる。   The HFECG cutout unit 22 cuts out the HFECG for a predetermined time range including the zero cross point (R wave peak) extracted by the peak extraction unit 21. The HFECG cutting part 22 functions as a cutting means described in the claims. More specifically, as shown in FIG. 3, the HFECG cutout unit 22 is based on the R wave peak extracted by the peak extraction unit 21 and has a predetermined time zone before and after the R wave peak as a reference ( Waveforms belonging to Tpre and Tpost in FIG. 3 are cut out. Here, it is desirable that Tpre and Tpost have a QRS range in which there are many high-frequency signal components. The HFECG cutout unit 22 extracts the Q point and the S point of the ECG based on the zero cross point extracted by the peak extraction unit 21, and the HFECG (QRS wave) between the Q point and the S point. May be cut out. The HFECG extracted by the HFECG extraction unit 22 is output to the normalization unit 23. Instead of the above-described method of cutting out HFECG using the zero cross point (R wave peak) of the ECG differential waveform as a reference point, for example, the R wave peak centroid is calculated and the centroid is extracted as a reference point (R A method of setting a reference point on the wave), a method of cutting out the midpoint at the half value of the amplitude of the peak of the R wave, and using it as a reference point (reference point on the R wave) can also be used.

正規化部23は、HFECG切出部22により切り出されたHFECGの振幅を正規化する。すなわち、正規化部23は、請求の範囲に記載の正規化手段として機能する。なお、正規化部23により正規化されたHFECGは解像度変換部24に出力される。   The normalizing unit 23 normalizes the amplitude of the HFECG cut out by the HFECG cutout unit 22. That is, the normalization unit 23 functions as normalization means described in the claims. The HFECG normalized by the normalization unit 23 is output to the resolution conversion unit 24.

解像度変換部24は、HFECG切出部22により切り出され、正規化部23により正規化されたHFECGの解像度を変換する。すなわち、解像度変換部24は、HFECG波形の再量子化、及び再サンプリングを行い、振幅方向及び時間方向の離散化度合い(図4のメッシュの粗さに相当)をデータ量が少なくなる方向に変換する。すなわち、解像度変換部24は、請求の範囲に記載の解像度変換手段として機能する。ここで、再量子化のビット数及び再サンプリングの周波数(解像度)を適切に設定することにより、特徴的な波形の形状を保ちつつ、ノイズなどの変動成分を除去することができる。なお、多重解像度解析が実行される場合には、解像度変換部24は、HFECGの解像度を複数(例えば4パターン程度)の異なる解像度に変換する。解像度変換部24により解像度が変換されたHFECGは、HFECG記憶部25(登録時)、又は、個人識別部26(識別時)に出力される。   The resolution conversion unit 24 converts the resolution of the HFECG cut out by the HFECG cutout unit 22 and normalized by the normalization unit 23. That is, the resolution conversion unit 24 performs requantization and re-sampling of the HFECG waveform, and converts the degree of discretization in the amplitude direction and the time direction (corresponding to the mesh roughness in FIG. 4) to a direction in which the data amount decreases. To do. That is, the resolution conversion unit 24 functions as the resolution conversion unit described in the claims. Here, by appropriately setting the number of re-quantization bits and the frequency (resolution) of re-sampling, it is possible to remove fluctuation components such as noise while maintaining a characteristic waveform shape. Note that when multi-resolution analysis is executed, the resolution conversion unit 24 converts the resolution of HFECG into a plurality of different resolutions (for example, about four patterns). The HFECG whose resolution has been converted by the resolution conversion unit 24 is output to the HFECG storage unit 25 (during registration) or the personal identification unit 26 (during identification).

HFECG記憶部25は、例えば上述したバックアップRAM等により構成され、HFECG切出部22により切り出され正規化及び解像度変換が施された、複数の登録者のHFECGを、予め(事前に)登録HFECGとして記憶する。すなわち、HFECG記憶部25は、請求の範囲に記載の記憶手段として機能する。なお、HFECGの登録には,1拍以上のHFECG波形を用いる。計測条件などにより登録波形が乱れる場合もあるため、通常は複数拍のHFECGを計測し、相関係数の高い波形を選別する、あるいは平均波形を計算する等により登録波形を生成する。また、HFECG波形も身体の成長や心疾患等により変化することがあるため、登録波形は適時修正することが望ましい。登録波形修正は登録者が行ってもよいし、自動で定期的に行ってもよい。   The HFECG storage unit 25 includes, for example, the above-described backup RAM and the like. The HFECGs of a plurality of registrants that have been cut out by the HFECG cutout unit 22 and subjected to normalization and resolution conversion are registered in advance (in advance) as registered HFECGs. Remember. That is, the HFECG storage unit 25 functions as a storage unit described in the claims. In addition, the HFECG waveform of 1 beat or more is used for the registration of HFECG. Since the registered waveform may be disturbed depending on measurement conditions and the like, the registered waveform is usually generated by measuring HFECG of a plurality of beats, selecting a waveform having a high correlation coefficient, or calculating an average waveform. Also, since the HFECG waveform may change due to body growth, heart disease, etc., it is desirable to correct the registered waveform in a timely manner. The registered waveform correction may be performed by the registrant or may be performed automatically and periodically.

個人識別部26は、切り出された後、正規化と解像度変換とが施された識別対象者のHFECGと、予め正規化された後に解像度が変換されて記憶されている登録HFECGとを比較し、双方の類似度に基づいて、識別対象者を識別する。すなわち、個人識別部26は、請求の範囲に記載の識別手段として機能する。なお、個人識別部26は、所謂多重解像度解析を行う場合には、複数(例えば4パターン程度)の異なる解像度に変換された識別対象者のHFECGそれぞれについて、同様に変換された登録HFECGとの間で類似度を求める。   The personal identification unit 26 compares the HFECG of the person to be identified that has been subjected to normalization and resolution conversion after being cut out, and the registered HFECG that has been normalized and stored after conversion of the resolution. The person to be identified is identified based on the similarity between the two. That is, the personal identification unit 26 functions as identification means described in the claims. In the case of performing so-called multi-resolution analysis, the personal identification unit 26 applies a plurality of (for example, about 4 patterns) HFECG of the identification target person converted to different resolutions to the similarly converted registration HFECG. Find the similarity with.

より具体的には、個人識別部26は、時間軸上の所定周期毎(サンプリング毎)に、識別対象者のHFECGと登録HFECGとの振幅の差の絶対値を算出し、該差の絶対値の総和に基づいて、双方の類似度を求める。   More specifically, the personal identification unit 26 calculates the absolute value of the difference in amplitude between the identification target person's HFECG and the registered HFECG at every predetermined period (every sampling) on the time axis, and calculates the absolute value of the difference. Based on the sum of the two, the similarity between the two is obtained.

すなわち、個人識別部26は、図4に示されるように、切り出されたHFECG波形に所定の粗さのメッシュをかけて離散化した波形に変換(解像度変換)されたHFECG波形(図4の実線参照)と登録HFECG波形(図4の破線参照)とを比較する。そして、個人識別部26は、振幅方向の差の絶対値の和(誤差積算値)を求める。類似した波形であれば、誤差積算値が小さくなることから、これらの値を登録者全員のデータ(登録HFECG)に対して算出する。なお、上述した誤差積算値に加えて、同じメッシュを通る数をカウントし、そのカウント積算値を一致数として類似度の判定に用いてもよい。   That is, as shown in FIG. 4, the personal identification unit 26 converts the HFECG waveform into a discrete waveform by applying a mesh with a predetermined roughness to the clipped HFECG waveform (resolution conversion) (solid line in FIG. 4). Reference) and the registered HFECG waveform (see the broken line in FIG. 4). Then, the personal identification unit 26 obtains the sum of absolute values of differences in the amplitude direction (error integrated value). If the waveforms are similar, the integrated error value becomes small. Therefore, these values are calculated for the data of all registrants (registered HFECG). In addition to the error integration value described above, the number passing through the same mesh may be counted, and the count integration value may be used as the coincidence number for similarity determination.

個人識別部26は、識別対象者のHFECGと、複数の登録HFECGそれぞれとの類似度を求め、類似度が最も高く(誤差積算値が最も小さく)、かつ、当該類似度(誤差積算値)が所定のしきい値以上の場合に、その登録HFECGの登録者を識別対象者であると判定する。一方、個人識別部26は、類似度が全登録者において所定のしきい値より低かった場合には識別結果を「該当者なし」あるいは「非登録者」とする。このしきい値は、用途に応じて本人拒否率と他人受入率とのバランスを考慮して決定することが好ましい。なお、個人識別部26による判定結果は、例えばLCD等からなる表示部(図示省略)に出力されて表示される。   The personal identification unit 26 obtains the similarity between the identification target person HFECG and each of the plurality of registered HFECGs, and the similarity is the highest (the error integrated value is the smallest), and the similarity (the error integrated value) is the same. If the value is equal to or greater than a predetermined threshold value, the registered person of the registered HFECG is determined to be an identification target person. On the other hand, when the similarity is lower than a predetermined threshold value for all registrants, the personal identification unit 26 sets the identification result to “no applicable person” or “non-registrant”. This threshold value is preferably determined in consideration of the balance between the principal rejection rate and the stranger acceptance rate depending on the application. Note that the determination result by the personal identification unit 26 is output and displayed on a display unit (not shown) such as an LCD.

次に、図5を参照しつつ、個人識別装置1の動作について説明する。図5は、個人識別装置1による個人識別処理の処理手順を示すフローチャートである。   Next, the operation of the personal identification device 1 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of personal identification processing by the personal identification device 1.

まず、ステップS100では、ECG波形が取得される。また、ステップS102では、HFECG波形が取得される。次に、ステップS104では、ステップS100で取得されたECG波形が微分されて、ECGの微分波形が生成される。続いて、ステップS106では、ステップS104で取得されたECG微分波形のゼロクロス点が抽出され、ECG波形のR波ピークが検出される。   First, in step S100, an ECG waveform is acquired. In step S102, a HFECG waveform is acquired. Next, in step S104, the ECG waveform acquired in step S100 is differentiated to generate an ECG differential waveform. Subsequently, in step S106, the zero cross point of the ECG differential waveform acquired in step S104 is extracted, and the R wave peak of the ECG waveform is detected.

続くステップS108では、ステップS106で抽出されたゼロクロス点(R波ピーク)を基準とし、その前後の所定時間帯が切り出し範囲として設定される。そして、ステップS110において、設定された切り出し範囲にしたがって、HFECG波形の切り出しが行われる。   In subsequent step S108, the zero cross point (R wave peak) extracted in step S106 is used as a reference, and a predetermined time zone before and after the zero cross point is set as a cut-out range. In step S110, the HFECG waveform is cut out according to the set cutting range.

次に、ステップS112では、演算処理量を抑えながら高い識別性能を得るために、切り出されたHFECG波形に対して正規化および解像度変換が施される。続いて、ステップS114では、予め(事前に)記憶されている複数の登録HFECGが読み出される。   Next, in step S112, normalization and resolution conversion are performed on the extracted HFECG waveform in order to obtain high discrimination performance while suppressing the amount of calculation processing. Subsequently, in step S114, a plurality of registered HFECGs stored in advance (in advance) are read out.

ステップS116では、識別対象者のHFECG波形と、複数の登録HFECGそれぞれとの類似度が演算される。類似度の演算方法は上述した通りであるので、ここでは詳細な説明を省略する。   In step S116, the similarity between the HFECG waveform of the person to be identified and each of the plurality of registered HFECGs is calculated. Since the method of calculating the similarity is as described above, detailed description thereof is omitted here.

次に、ステップS118では、ステップS116で求められた類似度の内、最も類似度の高いものが抽出される。そして、ステップS120において、類似度の最大値が所定のしきい値よりも大きいか否かについての判断が行われる。ここで、類似度の最大値が所定のしきい値以下の場合には、ステップS122に処理が移行する。一方、類似度の最大値が所定のしきい値よりも大きいときには、ステップS124に処理が移行する。   Next, in step S118, the one with the highest similarity is extracted from the similarities obtained in step S116. Then, in step S120, a determination is made as to whether or not the maximum similarity value is greater than a predetermined threshold value. Here, when the maximum value of the similarity is equal to or smaller than the predetermined threshold value, the process proceeds to step S122. On the other hand, when the maximum value of the similarity is larger than the predetermined threshold value, the process proceeds to step S124.

ステップS122では、登録者の中には識別対象者がいないと判定され、「該当者なし」との判定結果(識別結果)が出力される。一方、ステップS124では、識別対象者は、類似度が最大となった登録HFECGの登録者であると判定され、その判定結果(識別結果)が出力される。   In step S122, it is determined that there is no identification target person among the registrants, and a determination result (identification result) of “no corresponding person” is output. On the other hand, in step S124, the person to be identified is determined to be a registered person of the registered HFECG having the maximum similarity, and the determination result (identification result) is output.

続いて、図6を参照しつつ、個人識別装置1による個人識別処理の他の処理手順(多重解像度解析)について説明する。ここで、図6は、個人識別装置1による個人識別処理の他の処理手順(多重解像度解析)を示すフローチャートである。なお、図6に示したフローチャートにおいて、図5と同一又は同様の処理については、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。   Next, another processing procedure (multi-resolution analysis) by the personal identification device 1 will be described with reference to FIG. Here, FIG. 6 is a flowchart showing another processing procedure (multi-resolution analysis) of the personal identification processing by the personal identification device 1. In the flowchart shown in FIG. 6, the same or similar processes as those in FIG.

この他の処理手順では、上述したステップS116において登録HFECGとの類似度が求められた後、ステップS200において、複数(例えば4パターン程度)の解像度全てにおいて、類似度が求められたか否かについての判断が行われる。ここで、全てのパターンに解像度を変えて類似度が求められた場合には、ステップS202に処理が移行する。一方、まだ全てのパターンに解像度を変えて類似度が求められていないときには、ステップS112に処理が移行し、識別対象者のHFECGが異なる解像度に変換されて、登録HFECGとの類似度が求められる(ステップS116)。その後、上述したステップS200に処理が移行する。   In this other processing procedure, after the degree of similarity with the registered HFECG is obtained in step S116 described above, whether or not the degree of similarity is obtained in all of a plurality of resolutions (for example, about 4 patterns) in step S200. Judgment is made. If the similarity is obtained by changing the resolution for all patterns, the process proceeds to step S202. On the other hand, when the resolution is not yet obtained for all the patterns by changing the resolution, the process proceeds to step S112, the HFECG of the identification target person is converted to a different resolution, and the similarity with the registered HFECG is obtained. (Step S116). Thereafter, the process proceeds to step S200 described above.

ステップS202では、解像度を変化させて算出した類似度の総合的な判定が行われる。ここでは、例えば、解像度を変化させて算出した類似度の平均値を求めたり、また、特定の低い類似度データを取り除いて最適な類似度を選択する等の処理が行われる。その後、ステップS120に処理が移行する。なお、ステップS120以降の処理は上述した通りであるので、ここでは詳細な説明を省略する。   In step S202, a comprehensive determination of the similarity calculated by changing the resolution is performed. Here, for example, processing is performed such as obtaining an average value of similarities calculated by changing the resolution or selecting an optimal similarity by removing specific low similarity data. Thereafter, the process proceeds to step S120. In addition, since the process after step S120 is as above-mentioned, detailed description is abbreviate | omitted here.

以上、本実施形態によれば、ECGが微分されて、R波のピークに対応するゼロクロス点が抽出され、該ゼロクロス点を含む所定範囲について、HFECGが切り出される。そのため、R波のピーク位置をより正確に特定することができ、切り出されるHFECGの時間軸上のずれを低減することができる。よって、切り出された識別対象者のHFECGおよび予め記憶されている登録HFECGそれぞれの波形のピークを正確に一致させることができ、双方の類似度(一致度)を精度よく判定することができる。その結果、個人の識別精度をより向上させることが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the ECG is differentiated, the zero cross point corresponding to the peak of the R wave is extracted, and the HFECG is cut out for a predetermined range including the zero cross point. Therefore, the peak position of the R wave can be specified more accurately, and the shift on the time axis of the extracted HFECG can be reduced. Therefore, it is possible to accurately match the peaks of the extracted identification target person HFECG and the pre-stored registered HFECG waveforms, and to determine the similarity (matching degree) of both accurately. As a result, personal identification accuracy can be further improved.

本実施形態によれば、識別対象者のHFECGと複数の登録HFECGそれぞれとが比較されて、類似度が最大となる登録HFECGの登録者が識別対象者と判定される。よって、予め登録されている登録HFECGの登録者の中から、識別対象者として、相対的に最も確からしい登録者を識別することが可能となる。   According to the present embodiment, the HFECG of the identification target person is compared with each of the plurality of registered HFECGs, and the registration person of the registered HFECG having the maximum similarity is determined as the identification target person. Therefore, it is possible to identify a relatively most likely registrant as an identification target person from among registered registrants of registered HFECG.

また、本実施形態によれば、識別対象者のHFECGと登録HFECGとの類似度が所定のしきい値以上の場合に、当該登録HFECGの登録者が識別対象者であると判定される。よって、絶対的な識別精度を向上させることができる。また、上記しきい値を調節することにより、識別精度を任意に調節することも可能となる。   Further, according to the present embodiment, when the similarity between the identification target person's HFECG and the registered HFECG is greater than or equal to a predetermined threshold value, it is determined that the registered person of the registered HFECG is the identification target person. Therefore, absolute identification accuracy can be improved. Further, it is possible to arbitrarily adjust the identification accuracy by adjusting the threshold value.

ところで、ECGの振幅は測定条件によっても変化することがある。例えば、心電電極と接触する面積が小さい場合や、冬に乾燥していたりすると、心電信号の振幅が小さくなることがある。しかしながら、本実施形態によれば、予め記憶される登録HFECG及び識別対象者のHFECGがともに正規化され、振幅のスケールがそろえられた形で、双方の類似度が求められる。よって、より正確に双方の類似度を判定することが可能となる。   By the way, the amplitude of the ECG may change depending on the measurement conditions. For example, when the area in contact with the electrocardiographic electrode is small or when it is dry in winter, the amplitude of the electrocardiographic signal may be small. However, according to the present embodiment, both the registered HFECG stored in advance and the HFECG of the person to be identified are normalized, and the degree of similarity is obtained in a form in which the amplitude scales are aligned. Therefore, it is possible to determine the degree of similarity between both more accurately.

本実施形態によれば、解像度が変換された識別対象のHFECGと、予め解像度が変換されて記憶されている登録HFECGとが比較され、双方の類似度が求められる。そのため、解像度を適切に設定(変換)することにより、特徴的なHFECG波形の形状を保ちつつ、ノイズなどの変動成分を除去することができる。よって、ノイズへの耐性を向上させることができ、個人の識別精度をより高めることが可能となる。   According to the present embodiment, the HFECG to be identified whose resolution has been converted is compared with the registered HFECG stored with the resolution converted in advance, and the similarity between the two is obtained. Therefore, by appropriately setting (converting) the resolution, it is possible to remove fluctuation components such as noise while maintaining the characteristic HFECG waveform shape. Therefore, the tolerance to noise can be improved, and the individual identification accuracy can be further increased.

本実施形態によれば、多重解像度解析を用いることで、種々の周波数成分を持つノイズに対して、それぞれ最適な解像度を設定(変換)することにより、特徴的なHFECG波形の形状を保ちつつ種々のノイズを除去することができる。よって、識別対象者のHFECGと登録HFECGとの類似度の判定精度がノイズによって低下することをより効果的に防止することが可能となる。   According to this embodiment, multiresolution analysis is used to set (convert) optimal resolutions for noises having various frequency components, thereby maintaining various shapes of characteristic HFECG waveforms. Noise can be removed. Therefore, it is possible to more effectively prevent the determination accuracy of the similarity between the identification target person's HFECG and the registered HFECG from being reduced by noise.

本実施形態によれば、時間軸上の所定周期毎に、識別対象者のHFECGと登録HFECGとの振幅の差の絶対値が算出され、該差の絶対値の総和に基づいて、双方の類似度が求められる。そのため、比較的簡易な演算で、識別対象者のHFECGと登録HFECGとの類似度を定量的に求めることができる。よって、登録者数(登録HFECG)が増大したとしても、演算量が急激に増大することがなく、演算負荷(処理負荷)の急増による処理の遅延が生じることを防止できる。   According to the present embodiment, the absolute value of the difference in amplitude between the identification target person's HFECG and the registered HFECG is calculated for each predetermined period on the time axis, and based on the sum of the absolute values of the differences, both similarities are calculated. A degree is required. Therefore, the degree of similarity between the identification target person's HFECG and the registered HFECG can be quantitatively determined by a relatively simple calculation. Therefore, even if the number of registrants (registered HFECG) increases, the amount of calculation does not increase rapidly, and it is possible to prevent a delay in processing due to a sudden increase in calculation load (processing load).

本実施形態によれば、抽出されたゼロクロス点に基づいて、ECGのQ点及びS点を抽出し、該Q点とS点との間で、HFECGを切り出すこともできる。このようにすれば、類似度を求める際に用いるHFECGの波形領域(切り出し範囲)を、信号強度が強いQRS波の部分に限定することができる。また、ノイズがのり易いQRS波の外側の部分を除去することができる。よって、ノイズに対する耐性をより向上させることが可能となる。   According to this embodiment, based on the extracted zero cross point, the Q point and the S point of the ECG can be extracted, and the HFECG can be cut out between the Q point and the S point. In this way, the waveform area (cutout range) of HFECG used when obtaining the similarity can be limited to a QRS wave portion having a high signal strength. Further, it is possible to remove a portion outside the QRS wave where noise is likely to travel. Therefore, it is possible to further improve resistance to noise.

続いて、図1にブロック図で示した心電図/高周波心電図取得部10の具体的な実施形態を図7〜図9を参照しつつ説明する。図7はネックバンド形の心電図/高周波心電図取得部10Aを示している。このネックバンド形心電図/高周波心電図取得部10Aは、識別対象者の首の後ろ側から首を挟むように弾性的に装着される概略U字形のネックバンド31と、ネックバンド31の両端部に配設されることで識別対象者の首の両側に接触する第1心電電極11Aおよび第2心電電極12Aを備えている。   Next, a specific embodiment of the electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition unit 10 shown in the block diagram of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows a neckband type electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition unit 10A. This neckband ECG / high-frequency electrocardiogram acquisition unit 10A is arranged on a substantially U-shaped neckband 31 that is elastically mounted so as to sandwich the neck from behind the neck of the person to be identified, and on both ends of the neckband 31. It is provided with a first electrocardiogram electrode 11A and a second electrocardiogram electrode 12A that are in contact with both sides of the neck of the identification subject.

このネックバンド形心電図/高周波心電図取得部10Aでは、ハンズフリー状態で心電検出を行うことができる。よって、例えば、装置を手に持ってECG・HFECGを取得する場合と比べて、ECG・HFECGの取得時に識別対象者の身体に力が入ることが少ないので、筋電ノイズを低減することができる。   This neckband type electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition unit 10A can perform electrocardiogram detection in a hands-free state. Therefore, for example, compared with the case of acquiring ECG / HFECG by holding the device in hand, the force of entering the identification subject's body is less when ECG / HFECG is acquired, so that myoelectric noise can be reduced. .

図8はウェアラブル形の心電図/高周波心電図取得部10Bを示している。このウェアラブル形心電図/高周波心電図取得部10Bは、識別対象者の少なくとも両肩から両上腕を覆って着用されるホルダ用着衣41と、このホルダ用着衣41に予め固定されることで識別対象者の両肩または両上腕に接触する第1心電電極11Bおよび第2心電電極12Bを備えて構成されている。   FIG. 8 shows a wearable electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition unit 10B. The wearable electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition unit 10 </ b> B includes a holder garment 41 that is worn covering at least both shoulders of the identification target person and covering both upper arms, and is fixed to the holder garment 41 in advance to thereby identify the identification target person. A first electrocardiogram electrode 11B and a second electrocardiogram electrode 12B are in contact with both shoulders or both upper arms.

このウェアラブル形の心電図/高周波心電図取得部10Bでは、ハンズフリー状態で違和感なく心電検出を行うことができ、ECG・HFECGの取得時に身体に力が入ることが少ないので、筋電ノイズを低減することができる。   This wearable electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition unit 10B can perform electrocardiogram detection in a hands-free state without a sense of incongruity, and reduces the myoelectric noise because less force is applied to the body when acquiring ECG / HFECG. be able to.

図9は腕時計形の心電図/高周波心電図取得部10Cを示している。この腕時計形心電図/高周波心電図取得部10Cは、識別対象者の一方の手の手首に装着された状態で手首に接触するように背面(裏面)側に配設された第1心電電極(図示省略)と、識別対象者の他方の手の指で操作されるように表面側に配設された第2心電電極12Cとを備えている。この表面側の第2心電電極12Cは、例えば、表面側に設けられたスイッチボタン上に配置されている。   FIG. 9 shows a wristwatch-type electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition unit 10C. The wristwatch-type electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition unit 10C has a first electrocardiogram electrode (illustrated) disposed on the back surface (back surface) side so as to contact the wrist while being worn on the wrist of one hand of the person to be identified. And a second electrocardiographic electrode 12C disposed on the surface side so as to be operated with the finger of the other hand of the person to be identified. The surface-side second electrocardiographic electrode 12C is disposed, for example, on a switch button provided on the surface side.

この腕時計形心電図/高周波心電図取得部10Cでは、識別対象者が一方の手の手首に装着した状態で他方の手の指がスイッチボタンに接触することで、簡易にECG・HFECGの取得を行うことができる。なお、表面側の第2心電電極12Cは、例えば、タッチパネル上に設けられた光透過性容量性結合電極としてもよい。   In this wristwatch-type electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition unit 10C, an ECG / HFECG can be easily acquired by touching the switch button with the finger of the other hand while the person to be identified is wearing on the wrist of one hand. Can do. The surface-side second electrocardiographic electrode 12C may be, for example, a light transmissive capacitive coupling electrode provided on a touch panel.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、ディジタル信号処理部16の後でECGとHFECGとに分けているが、HFECGの信号成分は非常に小さいため、アナログ回路規模が大きくなるが、信号増幅部13の後段、又は信号増幅部13の前段でECGとEFECGとに分離する構成としてもよい。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, ECG and HFECG are divided after the digital signal processing unit 16, but the signal component of HFECG is very small, so that the analog circuit scale becomes large. Or it is good also as a structure isolate | separated into ECG and EFECG in the front | former stage of the signal amplification part 13. FIG.

また、HFECG波形切出部22は、登録HFECGの切り出し範囲(時間)と識別対象者のHFECGの切り出し範囲(時間)とが異なる場合には、より狭い範囲(時間)に合わせて、再度、登録HFECG波形(又は識別対象者のHFECG)を切り出す構成としてもよい。   Further, the HFECG waveform cutout unit 22 registers again in accordance with a narrower range (time) when the cutout range (time) of the registered HFECG and the HFECG cutout range (time) of the identification target person are different. It is good also as a structure which cuts out a HFECG waveform (or HFECG of an identification subject person).

また、心電図/高周波心電図取得部の形態は上記実施形態に限られることなく、例えば、スマートフォン等の携帯端末に組み込む構成としてもよい。この場合、第1心電電極は、例えば左手で把持する携帯端末の側面に配置し、第2心電電極は、右手で操作される携帯端末のスイッチボタン上に配置することができる。その場合、第2心電電極は、携帯端末のタッチパネル上の光透過性容量性結合電極としてもよい。   Further, the form of the electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition unit is not limited to the above-described embodiment, and may be configured to be incorporated in a mobile terminal such as a smartphone. In this case, the first electrocardiogram electrode can be disposed on the side surface of the mobile terminal held by the left hand, for example, and the second electrocardiogram electrode can be disposed on the switch button of the mobile terminal operated by the right hand. In that case, the second electrocardiographic electrode may be a light transmissive capacitive coupling electrode on the touch panel of the mobile terminal.

さらに、登録HFECGデータは装置内(HFECG記憶部25)のみに保存されていてもよいし、例えば、無線等での通信を介してサーバーに保存されていてもよい。   Furthermore, the registered HFECG data may be stored only in the apparatus (HFECG storage unit 25), or may be stored in the server via, for example, wireless communication.

上記実施形態では、心電信号を検出するために一対の第1心電電極11及び第2心電電極12を用いたが、例えば、リファレンス電極を含めた3電極構成(リファレンス電極も生体上に配置)のものを用いてもよい。   In the above embodiment, a pair of the first electrocardiogram electrode 11 and the second electrocardiogram electrode 12 is used to detect an electrocardiogram signal. For example, a three-electrode configuration including a reference electrode (the reference electrode is also on a living body). Arrangement) may also be used.

上記実施形態では、一つ或いは複数の解像度の波形を予め作成、記憶しておき、識別対象者の高周波心電図と比較したが、例えば、心電図波形を最高解像度で登録しておき、識別を行う際に解像度変換部24が適切な解像度を選択、変換して比較(識別)を行う構成としてもよい。   In the above embodiment, a waveform having one or a plurality of resolutions is created and stored in advance and compared with the high-frequency electrocardiogram of the person to be identified. For example, when the electrocardiogram waveform is registered at the highest resolution and identification is performed. Alternatively, the resolution conversion unit 24 may select and convert an appropriate resolution to perform comparison (identification).

上記実施形態では、ECGの微分波形のゼロクロス点(R波のピーク)を基準点にしてHFECGを切り出したが、このような方法に代えて、例えば、R波のピーク重心を算出してその重心を切り出しの基準点(R波上の基準点)としてもよい。同様に、R波のピークの振幅の半値での中点を切り出し基準点(R波上の基準点)としてもよい。これらの場合、R波のピーク重心、又は、R波のピーク振幅の半値での中点がR波上の基準点として抽出され、該R波上の基準点を含む所定範囲について、高周波心電図が切り出される。そのため、R波のピーク位置を正確に特定することができ、切り出される高周波心電図の時間軸上のずれを低減することができる。よって、切り出された識別対象者の高周波心電図および予め記憶されている登録高周波心電図それぞれの波形のピークを正確に一致させることができ、双方の類似度(一致度)を精度よく判定することができる。その結果、個人の識別精度をより向上させることが可能となる。   In the above embodiment, the HFECG is cut out using the zero cross point (R wave peak) of the ECG differential waveform as a reference point. Instead of this method, for example, the R wave peak centroid is calculated and the centroid is calculated. May be used as a reference point for cutout (reference point on the R wave). Similarly, the midpoint at the half value of the amplitude of the peak of the R wave may be cut out and used as a reference point (reference point on the R wave). In these cases, the midpoint of the R wave peak center of gravity or the half value of the R wave peak amplitude is extracted as a reference point on the R wave, and a high frequency electrocardiogram is obtained for a predetermined range including the reference point on the R wave. Cut out. Therefore, the peak position of the R wave can be specified accurately, and the deviation on the time axis of the cut out high frequency electrocardiogram can be reduced. Therefore, it is possible to accurately match the peaks of the extracted identification target person's high-frequency electrocardiogram and the pre-stored registered high-frequency electrocardiogram, and to accurately determine the degree of similarity (matching degree) between the two. . As a result, personal identification accuracy can be further improved.

1 個人識別装置
10 心電図/高周波心電図取得部
10A ネックバンド形心電図/高周波心電図取得部
10B ウェアラブル形心電図/高周波心電図取得部
10C 腕時計形心電図/高周波心電図取得部
11,11A,11B 第1心電電極
12,12A,12B,12C 第2心電電極
13 信号増幅部
14 アナログ信号処理部
15 A/D変換部
16 ディジタル信号処理部
17 ローパスフィルタ(LPF)
18 ハイパスフィルタ(HPF)
20 信号処理ユニット
21 ピーク抽出部
22 HFECG切出部
23 正規化部
24 解像度変換部
25 HFECG記憶部
26 個人識別部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Personal identification apparatus 10 ECG / high-frequency electrocardiogram acquisition part 10A Neckband type electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition part 10B Wearable electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition part 10C Wristwatch type electrocardiogram / high-frequency electrocardiogram acquisition part 11, 11A, 11B , 12A, 12B, 12C Second electrocardiogram electrode 13 Signal amplification unit 14 Analog signal processing unit 15 A / D conversion unit 16 Digital signal processing unit 17 Low-pass filter (LPF)
18 High-pass filter (HPF)
20 Signal processing unit 21 Peak extraction unit 22 HFECG extraction unit 23 Normalization unit 24 Resolution conversion unit 25 HFECG storage unit 26 Personal identification unit

Claims (17)

少なくとも一対の心電電極を有し、心電図を取得する心電図取得手段と、
前記心電図取得手段により取得された心電図から低周波成分を除去して高周波心電図を取得する高周波心電図取得手段と、
前記心電図から、R波上の基準点を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出されたR波上の基準点を含む所定範囲について、高周波心電図を切り出す切出手段と、
前記切出手段により切り出された、複数の登録者の高周波心電図を、予め登録高周波心電図として記憶する記憶手段と、
前記切出手段により切り出された識別対象者の高周波心電図と、予め記憶されている登録高周波心電図とを比較し、双方の類似度に基づいて、識別対象者を識別する識別手段と、
前記切出手段により切り出された高周波心電図の解像度を複数の異なる解像度に変換する解像度変換手段と、を備え、
前記記憶手段は、前記解像度変換手段により解像度が変換された、複数の登録者の高周波心電図を、予め登録高周波心電図として記憶し、
前記識別手段は、複数の異なる解像度に変換された識別対象者の高周波心電図それぞれについて、解像度が変換された識別対象の高周波心電図と、予め解像度が変換されて記憶されている登録高周波心電図とを比較し、双方の類似度を求めることを特徴とする個人識別装置。
An electrocardiogram acquisition means having at least a pair of electrocardiogram electrodes for acquiring an electrocardiogram;
High frequency electrocardiogram acquisition means for removing a low frequency component from the electrocardiogram acquired by the electrocardiogram acquisition means and acquiring a high frequency electrocardiogram;
Extraction means for extracting a reference point on the R wave from the electrocardiogram;
Cutting out means for cutting out a high-frequency electrocardiogram for a predetermined range including a reference point on the R wave extracted by the extracting means;
Storage means for storing a plurality of registrant high-frequency electrocardiograms cut out by the cutting-out means in advance as registered high-frequency electrocardiograms;
An identification means for comparing the high-frequency electrocardiogram of the identification target person cut out by the extraction means with a registered high-frequency electrocardiogram stored in advance, and identifying the identification target person based on the similarity between the two,
Resolution conversion means for converting the resolution of the high-frequency electrocardiogram cut out by the cutting means into a plurality of different resolutions,
The storage means stores a high-frequency electrocardiogram of a plurality of registrants whose resolution has been converted by the resolution conversion means in advance as a registered high-frequency electrocardiogram,
The identification means compares, for each of the identification target high-frequency electrocardiograms converted to different resolutions, the resolution-converted high-frequency electrocardiogram and the registered high-frequency electrocardiogram stored in advance with the resolution converted And a personal identification device characterized by obtaining the similarity between the two .
少なくとも一対の心電電極を有し、心電図を取得する心電図取得手段と、An electrocardiogram acquisition means having at least a pair of electrocardiogram electrodes for acquiring an electrocardiogram;
前記心電図取得手段により取得された心電図から低周波成分を除去して高周波心電図を取得する高周波心電図取得手段と、High frequency electrocardiogram acquisition means for removing a low frequency component from the electrocardiogram acquired by the electrocardiogram acquisition means and acquiring a high frequency electrocardiogram;
前記心電図から、R波上の基準点を抽出する抽出手段と、Extraction means for extracting a reference point on the R wave from the electrocardiogram;
前記抽出手段により抽出されたR波上の基準点を含む所定範囲について、高周波心電図を切り出す切出手段と、Cutting out means for cutting out a high-frequency electrocardiogram for a predetermined range including a reference point on the R wave extracted by the extracting means;
前記切出手段により切り出された、複数の登録者の高周波心電図を、予め登録高周波心電図として記憶する記憶手段と、Storage means for storing a plurality of registrant high-frequency electrocardiograms cut out by the cutting-out means in advance as registered high-frequency electrocardiograms;
前記切出手段により切り出された識別対象者の高周波心電図と、予め記憶されている登録高周波心電図とを比較し、双方の類似度に基づいて、識別対象者を識別する識別手段と、An identification means for comparing the high-frequency electrocardiogram of the identification target person cut out by the extraction means with a registered high-frequency electrocardiogram stored in advance, and identifying the identification target person based on the similarity between the two,
前記切出手段により切り出された高周波心電図、及び前記記憶手段に記憶されている複数の登録高周波心電図それぞれの解像度を複数の異なる解像度に変換する解像度変換手段と、を備え、A high-frequency electrocardiogram cut out by the cut-out means, and a resolution conversion means for converting the resolution of each of a plurality of registered high-frequency electrocardiograms stored in the storage means into a plurality of different resolutions,
前記識別手段は、複数の異なる解像度に変換された識別対象者の高周波心電図及び登録高周波心電図それぞれについて、解像度が変換された識別対象の高周波心電図と、解像度が変換された登録高周波心電図とを比較し、双方の類似度を求めることを特徴とする個人識別装置。For each of the identification target person's high-frequency electrocardiogram and registered high-frequency electrocardiogram converted to a plurality of different resolutions, the identification means compares the resolution-converted high-frequency electrocardiogram with the resolution-converted registered high-frequency electrocardiogram. A personal identification device characterized by obtaining the similarity between the two.
前記抽出手段は、前記心電図を微分して、R波のピークに対応するゼロクロス点を抽出し、
前記切出手段は、前記抽出手段により抽出されたゼロクロス点を含む所定範囲について、高周波心電図を切り出すことを特徴とする請求項1又は2に記載の個人識別装置。
The extraction means differentiates the electrocardiogram to extract a zero cross point corresponding to an R wave peak,
The personal identification device according to claim 1 or 2, wherein the cutout means cuts out a high-frequency electrocardiogram for a predetermined range including a zero cross point extracted by the extraction means .
前記抽出手段は、Q波のピーク、及びS波のピークそれぞれに対応するゼロクロス点を抽出し、
前記切出手段は、前記抽出手段により抽出されたゼロクロス点に基づいて、心電図のQ点及びS点を抽出し、該Q点とS点との間で、高周波心電図を切り出すことを特徴とする請求項に記載の個人識別装置。
The extraction means extracts a zero-cross point corresponding to each of the peak of the Q wave and the peak of the S wave,
The cutting means extracts a Q point and an S point of an electrocardiogram based on the zero cross point extracted by the extracting means, and cuts out a high-frequency electrocardiogram between the Q point and the S point. The personal identification device according to claim 3 .
少なくとも一対の心電電極を有し、心電図を取得する心電図取得手段と、
前記心電図取得手段により取得された心電図から低周波成分を除去して高周波心電図を取得する高周波心電図取得手段と、
前記心電図から、R波のピーク重心をR波上の基準点として抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出されたR波上の基準点を含む所定範囲について、高周波心電図を切り出す切出手段と、
前記切出手段により切り出された、複数の登録者の高周波心電図を、予め登録高周波心電図として記憶する記憶手段と、
前記切出手段により切り出された識別対象者の高周波心電図と、予め記憶されている登録高周波心電図とを比較し、双方の類似度に基づいて、識別対象者を識別する識別手段と、を備えることを特徴とする個人識別装置。
An electrocardiogram acquisition means having at least a pair of electrocardiogram electrodes for acquiring an electrocardiogram;
High frequency electrocardiogram acquisition means for removing a low frequency component from the electrocardiogram acquired by the electrocardiogram acquisition means and acquiring a high frequency electrocardiogram;
Extraction means for extracting the peak centroid of the R wave as a reference point on the R wave from the electrocardiogram;
Cutting out means for cutting out a high-frequency electrocardiogram for a predetermined range including a reference point on the R wave extracted by the extracting means;
Storage means for storing a plurality of registrant high-frequency electrocardiograms cut out by the cutting-out means in advance as registered high-frequency electrocardiograms;
A high-frequency electrocardiogram of the identification target person cut out by the cutting-out means and a registered high-frequency electrocardiogram stored in advance, and an identification means for identifying the identification target person based on the similarity between the two. A personal identification device characterized by.
少なくとも一対の心電電極を有し、心電図を取得する心電図取得手段と、
前記心電図取得手段により取得された心電図から低周波成分を除去して高周波心電図を取得する高周波心電図取得手段と、
前記心電図から、R波のピーク振幅の半値での中点をR波上の基準点として抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出されたR波上の基準点を含む所定範囲について、高周波心電図を切り出す切出手段と、
前記切出手段により切り出された、複数の登録者の高周波心電図を、予め登録高周波心電図として記憶する記憶手段と、
前記切出手段により切り出された識別対象者の高周波心電図と、予め記憶されている登録高周波心電図とを比較し、双方の類似度に基づいて、識別対象者を識別する識別手段と、を備えることを特徴とする個人識別装置。
An electrocardiogram acquisition means having at least a pair of electrocardiogram electrodes for acquiring an electrocardiogram;
High frequency electrocardiogram acquisition means for removing a low frequency component from the electrocardiogram acquired by the electrocardiogram acquisition means and acquiring a high frequency electrocardiogram;
Extraction means for extracting from the electrocardiogram a midpoint at half the peak amplitude of the R wave as a reference point on the R wave;
Cutting out means for cutting out a high-frequency electrocardiogram for a predetermined range including a reference point on the R wave extracted by the extracting means;
Storage means for storing a plurality of registrant high-frequency electrocardiograms cut out by the cutting-out means in advance as registered high-frequency electrocardiograms;
A high-frequency electrocardiogram of the identification target person cut out by the cutting-out means and a registered high-frequency electrocardiogram stored in advance, and an identification means for identifying the identification target person based on the similarity between the two. A personal identification device characterized by.
前記切出手段により切り出された高周波心電図の解像度を変換する解像度変換手段を備え、
前記記憶手段は、前記解像度変換手段により解像度が変換された、複数の登録者の高周波心電図を、予め登録高周波心電図として記憶し、
前記識別手段は、解像度が変換された識別対象の高周波心電図と、予め解像度が変換されて記憶されている登録高周波心電図とを比較し、双方の類似度を求めることを特徴とする請求項5又は6に記載の個人識別装置。
Comprising resolution conversion means for converting the resolution of the high-frequency electrocardiogram cut out by the cutting means;
The storage means stores a high-frequency electrocardiogram of a plurality of registrants whose resolution has been converted by the resolution conversion means in advance as a registered high-frequency electrocardiogram,
It said identification means includes a high frequency electrocardiogram identification object whose resolution has been converted in advance resolution compares the registration frequency electrocardiogram stored is converted, according to claim 5 or and obtains both similarity 6. The personal identification device according to 6 .
前記解像度変換手段は、前記高周波心電図の解像度を複数の異なる解像度に変換し、
前記識別手段は、複数の異なる解像度に変換された識別対象者の高周波心電図それぞれについて、前記類似度を求めることを特徴とする請求項に記載の個人識別装置。
The resolution converting means converts the resolution of the high-frequency electrocardiogram into a plurality of different resolutions,
The personal identification device according to claim 7 , wherein the identification unit obtains the similarity for each of a high-frequency electrocardiogram of a person to be identified converted into a plurality of different resolutions.
前記切出手段により切り出された高周波心電図、及び前記記憶手段に記憶されている複数の登録高周波心電図の解像度を変換する解像度変換手段を備え、
前記識別手段は、解像度が変換された識別対象の高周波心電図と、解像度が変換された登録高周波心電図とを比較し、双方の類似度を求めることを特徴とする請求項5又は6のいずれか1項に記載の個人識別装置。
A high-frequency electrocardiogram cut out by the cut-out means, and a resolution conversion means for converting the resolution of a plurality of registered high-frequency electrocardiograms stored in the storage means,
Said identification means includes a high frequency electrocardiogram identification object whose resolution has been converted is compared with the registered frequency electrocardiogram whose resolution has been converted, claim 5 or 6, characterized in that for obtaining both the similarity 1 The personal identification device according to item.
前記解像度変換手段は、前記高周波心電図及び前記登録高周波心電図それぞれの解像度を複数の異なる解像度に変換し、
前記識別手段は、複数の異なる解像度に変換された識別対象者の高周波心電図及び登録高周波心電図それぞれについて、前記類似度を求めることを特徴とする請求項に記載の個人識別装置。
The resolution conversion means converts the resolution of each of the high-frequency electrocardiogram and the registered high-frequency electrocardiogram into a plurality of different resolutions,
The personal identification device according to claim 9 , wherein the identification unit obtains the similarity for each of a high-frequency electrocardiogram and a registered high-frequency electrocardiogram of a person to be identified converted into a plurality of different resolutions.
前記識別手段は、識別対象者の高周波心電図と、複数の登録高周波心電図それぞれとの類似度を求め、類似度が最も高い登録高周波心電図の登録者を識別対象者であると判定することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の個人識別装置。 The identification means obtains the similarity between the high-frequency electrocardiogram of the person to be identified and each of the plurality of registered high-frequency electrocardiograms, and determines that the registrant of the registered high-frequency electrocardiogram having the highest similarity is the person to be identified. The personal identification device according to any one of claims 1 to 10 . 前記識別手段は、識別対象者の高周波心電図と登録高周波心電図との類似度が所定のしきい値以上の場合に、当該登録高周波心電図の登録者を識別対象者であると判定することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の個人識別装置。 The identifying means determines that the registrant of the registered high-frequency electrocardiogram is the identification target person when the similarity between the high-frequency electrocardiogram of the identification target person and the registered high-frequency electrocardiogram is equal to or greater than a predetermined threshold value. The personal identification device according to any one of claims 1 to 11 . 前記切出手段により切り出された高周波心電図の振幅を正規化する正規化手段を備え、
前記記憶手段は、前記正規化手段により正規化された、複数の登録者の高周波心電図を、予め登録高周波心電図として記憶することを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の個人識別装置。
A normalizing means for normalizing the amplitude of the high-frequency electrocardiogram cut out by the cutting means;
It said storage means has been normalized by the normalization means, individuals according to the high frequency electrocardiogram of a plurality of registrants, in any one of claims 1 to 12, characterized in that stored as a pre-registered high-frequency electrocardiogram Identification device.
前記識別手段は、時間軸上の所定周期毎に、識別対象者の高周波心電図と登録高周波心電図との振幅の差の絶対値を算出し、該差の絶対値の総和に基づいて、双方の類似度を求めることを特徴とする請求項1〜1のいずれか1項に記載の個人識別装置。 The identification means calculates the absolute value of the difference in amplitude between the identification target person's high-frequency electrocardiogram and the registered high-frequency electrocardiogram for each predetermined period on the time axis, and based on the sum of the absolute values of the differences, personal identification device according to any one of claims 1 to 1 3, characterized in that to determine the degree. 前記心電図取得手段を構成する前記一対の心電電極は、識別対象者の首の両側に接触して取り付けられることを特徴とする請求項1〜1のいずれか1項に記載の個人識別装置。 The pair of electrocardiographic electrodes constituting the electrocardiogram acquisition means, the personal identification device according to any one of claims 1 to 1 4, characterized in that mounted in contact with both sides of the neck of the identification subject . 前記心電図取得手段を構成する前記一対の心電電極は、識別対象者の両肩または両上腕に接触して取り付けられることを特徴とする請求項1〜1のいずれか1項に記載の個人識別装置。 The pair of electrocardiographic electrodes constituting the electrocardiogram acquisition means individuals according to any one of claims 1 to 1 4, characterized in that mounted in contact with both shoulders or both upper arms of the identification subject Identification device. 前記心電図取得手段は、腕時計形に形成されており、識別対象者の一方の手の手首に装着された際に、該手首に接触する背面側に設けられた心電電極と、他方の手の指が接触可能に表面側に設けられた心電電極とを備えることを特徴とする請求項1〜1のいずれか1項に記載の個人識別装置。 The electrocardiogram acquisition means is formed in a wristwatch shape, and when attached to the wrist of one hand of the person to be identified, the electrocardiogram electrode provided on the back side that comes into contact with the wrist and the other hand personal identification device according to any one of claims 1 to 1 4, characterized in that it comprises an electrocardiographic electrode fingers are provided capable to surface contact.
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