CN115830656B - 基于脉搏波的身份识别方法及装置 - Google Patents

基于脉搏波的身份识别方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN115830656B
CN115830656B CN202211572609.7A CN202211572609A CN115830656B CN 115830656 B CN115830656 B CN 115830656B CN 202211572609 A CN202211572609 A CN 202211572609A CN 115830656 B CN115830656 B CN 115830656B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pulse wave
identification
information
ppg signal
identity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211572609.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115830656A (zh
Inventor
李正国
王勇
张海洋
贡恩忠
齐益浩
杨永辉
于湛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Polytechnic
University of Science and Technology Liaoning USTL
Original Assignee
Shenzhen Polytechnic
University of Science and Technology Liaoning USTL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Polytechnic, University of Science and Technology Liaoning USTL filed Critical Shenzhen Polytechnic
Priority to CN202211572609.7A priority Critical patent/CN115830656B/zh
Publication of CN115830656A publication Critical patent/CN115830656A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115830656B publication Critical patent/CN115830656B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing

Landscapes

  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于脉搏波的身份识别方法及装置，方法包括：获取目标图像，基于光电容积脉搏波描记法提取目标图像中的原始PPG信号；基于小波阈值去噪法对原始PPG信号进行去噪处理，得到第二PPG信号；根据第二PPG信号的相应参数分析得到PPG信号的波形；对PPG信号的波形进行时域、频域特征提取构建个人脉搏波信号模型，基于个人脉搏波信号模型完成身份注册以及利用支持向量机完成身份识别。

Description

基于脉搏波的身份识别方法及装置
技术领域
本发明涉及身份识别技术领域，尤其涉及一种基于脉搏波的身份识别方法及装置。
背景技术
目前，身份识别装置大多作用于公司上班打卡、信用卡消费、门禁等日常生活，在现有的身份识别装置中，通常有指纹识别、虹膜识别、人脸识别、签名识别、脉搏波识别等装置，但现有的上述装置均存在一定问题。
例如，现有的指纹识别技术，存在由于日常生活中当手指表面不洁净时会影响识别效率，指纹纹路浅的人及体力工作者指纹难以识别；识别率不高；指纹比较容易进行改变或破坏；不能进行活体检测等问题。
例如，现有的虹膜识别技术，存在识别设备的成本非常高，且设备工作环境要求较高，难以大大众化，另外在红膜采集过程、识别过程都会另被测者不舒服等问题，导致无法进行日常应用。
例如，现有的人脸识别技术，存在由于人脸脸部存在相似性，不同个体的区别不大，所有人脸的结构都相似；再加上现代妆容技术的发展，人脸识别还是有很大的识别难度；人脸的易变性，人脸的外形其实并不稳定，可以通过脸部变化产生很多表情，而在不同的观察角度，人脸的视觉图像差别也较大，此外，人脸识别还受光照条件等多种因素的影响的问题。
例如，现有的签名识别技术存在识别方法一般十分繁琐或者对硬件和环境的要求很高，这些都会影响到识别的结果，导致识别精度低的问题。
例如，现有的脉搏波识别在利用光电信息进行人体生理特征测量都是基于专业的测量设备，设备成本高昂，难以普及和推广到日常生活中，例如现有发明专利CN114638272A一种基于指尖脉搏波信号的身份识别方法和装置便采用了血氧仪采集脉搏波信号，又例如现有发明专利CN103400036A一种基于功率谱分析的脉搏波身份识别装置及方法中便采用了指尖脉搏波检测装置，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。
因此，亟需一种基于脉搏波的身份识别方法及装置，用于解决上述问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于脉搏波的身份识别方法及装置，用于解决上述问题。
一种基于脉搏波的身份识别方法，包括：获取目标图像，基于光电容积脉搏波描记法提取目标图像中的原始PPG信号；基于小波阈值去噪法对原始PPG信号进行去噪处理，得到第二PPG信号；
根据第二PPG信号的相应参数分析得到PPG信号的波形；对PPG信号的波形进行时域、频域特征提取构建个人脉搏波信号模型，基于个人脉搏波信号模型完成身份注册以及利用支持向量机完成身份识别。
作为本发明的一种实施例，获取目标图像，包括：
利用光学设备采集由动脉活动引起的目标手指皮肤颜色的变化信息，生成目标图像。
作为本发明的一种实施例，基于光电容积脉搏波描记法提取目标图像中的原始PPG信号，包括：
基于光强度变化信号随之呈脉动性变化规律，提取目标图像中的光强度变化信号转换成电信号，生成原始PPG信号。
作为本发明的一种实施例，基于小波阈值去噪法对原始PPG信号进行去噪处理，得到第二PPG信号，包括：
根据原始PPG信号和多种噪声小波分解系数的特点，按照预设的阈值处理小波系数，并重构信号，生成第二PPG信号。
作为本发明的一种实施例，多种噪声包括：基线漂移噪声、运动伪差噪声和高频随机干扰。
作为本发明的一种实施例，对PPG信号的波形进行时域、频域特征提取构建个人脉搏波信号模型，包括：
对PPG信号的波形进行时域、频域特征提取，对其主峰间隔、波谷间隔和面积阈值进行分析，得到脉搏波特征；
根据脉搏波特征中每两个波峰与其间的波谷组成的三角形面积确定特征面积曲线；
基于预设权重值和特征面积曲线的相应波形峰值，计算得到特征面积曲线的特征阈值；
根据特征阈值构建个人脉搏波信号模型。
作为本发明的一种实施例，基于个人脉搏波信号模型完成身份注册以及利用支持向量机完成身份识别，包括：
根据个人脉搏波信号模型完成身份注册；
进行身份识别时，利用支持向量机将当前提取出的脉搏波特征与之前对应录入的个人脉搏波信号模型进行匹配，完成身份识别。
作为本发明的一种实施例，一种基于脉搏波的身份识别方法还包括：响应于身份识别成功的触发指令，定向获取个人信息数据库中与当前身份识别成功的用户匹配的个人信息；
根据个人信息定向获取企业员工数据库中为当前用户配置的权限信息；
获取当前用于身份识别的识别装置用途编号；
匹配与装置用途编号对应的权限信息作为有效权限信息；
根据有效权限信息响应当前用户本次身份识别效果。
作为本发明的一种实施例，一种基于脉搏波的身份识别方法还包括：响应于身份识别失败的触发指令，暂存本次身份识别失败的脉搏波特征；
预设时间内，多次连续响应于身份识别失败的触发指令，根据所有暂存的脉搏波特征构建个人脉搏波信号模型完成拉黑人员身份注册；
响应于拉黑人员身份识别成功的触发指令，发出警示信息；
响应于拉黑人员身份识别成功的触发指令，记录当前用于身份识别的识别装置位置编号、警示时间和当前拉黑人员的成功触发指令次数作为第一信息；
响应于拉黑人员身份识别成功的触发指令，获取警示时间时面向身份识别的识别装置位置的摄像装置的多角度摄影图片作为第二信息；
根据预设紧急程度计算公式和第一信息确定紧急提醒程度，根据紧急提醒程度确定提醒权限范围；
响应于正常用户身份识别成功的触发指令，判断当前用户的相应权限是否满足提醒权限范围，若满足，发出提示信息，同时待输出第一信息和第二信息；由当前用户确认后输出第一信息和第二信息给当前用户。
一种基于脉搏波的身份识别装置，包括：壳体14，壳体14正面设有数字键区5、功能键区6、显示屏7、摄像头2、绿光源装置3、红外传感器1和玻璃盖4；
壳体14侧面设有喇叭8、开关9、type-B接口10和散热口16；
壳体14背面设有电池模块11、内嵌挂钩15；壳体14内部设有PLC芯片集成板模块12和存储集成板模块13；
壳体14的外表，嵌入数字键区5、功能键区6和显示屏7，在数字键区5的右边设有摄像头2、绿光源装置3和红外传感器1，在摄像头2、绿光源装置3以及红外传感器上方设有玻璃盖4；
壳体14侧边设有开关9、type-B接口10和散热口16；在显示屏7的一侧设有喇叭8。
本发明的有益效果为：
一、成本低：目前大多数利用光电信息进行人体生理特征测量都是基于专业的测量设备，这种方法虽然可以获得精确的数据，但是设备成本高昂，难以普及和推广；
本发明不需要精密的硬件设备和可靠环境，只需一个简单的指尖摄像头采集装置来采集活体的指尖血流变化，便可利用仿真软件得出用户的脉搏信号并根据相关的参数绘制出脉搏波形，通过对脉搏波进行预处理和特征提取，即可得到个人专属的特征信号，采集方便，成本低廉。
二、安全性高：该系统以PPG信号作为个人身份识别的特征信号，每个采集个体因其年龄、性别、心脏大小、血液稠密、血管壁弹性等生理因素存在差异，仅因为这些差异当它们单独或者综合作用时，便表现为采集的PPG信号因人而异保证每个人的生物特征显著且唯一；再加上其活体检测的操作方式，使得PPG信号更加难以复制伪造，大大提高了该身份识别系统的安全性。
三、可移植性强：产品的核心装置只需一个能够采集指尖血液变化摄像头，任何需要身份认证的领域都可以应用该系统，可移植性极强。摄像头随处可见，因此可以依附各种移动智能终端，广泛应用于电子支付、实名认证、信息加密等我们生活中的各个领域，前景广阔。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种基于脉搏波的身份识别方法及装置的方法流程图；
图2为本发明实施例中一种基于脉搏波的身份识别方法及装置的身份注册识别示意图；
图3为本发明实施例中一种基于脉搏波的身份识别方法及装置中光电容积原理示意图；
图4为本发明实施例中一种基于脉搏波的身份识别方法及装置中标准脉搏波形图；
图5为本发明实施例中一种基于脉搏波的身份识别方法及装置中特征面积曲线图；
图6为本发明实施例中一种基于脉搏波的身份识别方法及装置中三种阈值的设定方法示意图；
图7为本发明实施例中一种基于脉搏波的身份识别方法及装置中装置的立体结构示意图；
图8为本发明实施例中一种基于脉搏波的身份识别方法及装置中装置的侧面一角度立体结构示意图；
图9为本发明实施例中一种基于脉搏波的身份识别方法及装置中装置的背面结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1、图2，本发明实施例提供了一种基于脉搏波的身份识别方法，包括：S101、获取目标图像，基于光电容积脉搏波描记法提取目标图像中的原始PPG信号；
S102、基于小波阈值去噪法对原始PPG信号进行去噪处理，得到第二PPG信号；
S103、根据第二PPG信号的相应参数分析得到PPG信号的波形；
S104、对PPG信号的波形进行时域、频域特征提取构建个人脉搏波信号模型；
S105、基于个人脉搏波信号模型完成身份注册以及利用支持向量机完成身份识别；
上述技术方案的工作原理和有益效果为：图像信号采集：现代医学研究发现，动脉的活动可以引起人体特定部位的皮肤颜色产生微弱变化，因而可以利用光学设备采集由动脉活动引起的皮肤颜色变化信息，并根据采集的图像计算人体参数；将手指放入指尖摄像头采集装置，摄像头上方的绿色LED灯所发出的光有一部分会被手指里面的血红蛋白所吸收，当血管内的血容量最大时，血液吸收的光强达到最大值，图像中的像素灰度值减小，随着活体的指尖血流变化摄像头便可以记录下人体手指颜色变化的图像；
从手指图像中提取PPG信号：光电容积脉搏波信号是光穿过皮肤后的强度变化，可以反映人体的各项生理信息，其中就包含人体的心电信号；手指放入摄像头采集装置上的同时仿真软件将摄像头采集到的一系列图像进行信息提取，把光强度变化信号转换成电信号，初步提取出用户的脉搏信号；
PPG信号处理和特征提取：采集到的原始PPG信号中存在着低频基线漂移和一些高频噪声，我们通过信号预处理对PPG信号进行去噪处理，提高原始PPG信号的准确度。然后通过PPG信号的相关参数分析得到PPG信号的波形，再根据波形对其进行时域特征提取，得到准确的个人脉搏波信号模型；
身份注册认证：将最终得到的个人特征信号——脉搏波信号作为个人的身份信息录入该身份认证系统完成身份注册；当需要认证时仅需将实时采集到的特征信号与注册信息进行匹配，匹配成功即可进入相应的应用或进行相应的操作；
作为本方法对应的系统，嵌入在对应装置中，该系统由两部分组成：身份注册和身份识别；首先将该特征信号作为个人的身份信息录入系统完成身份注册；然后将实时采集到的特征信号与注册信息进行匹配，匹配过程即身份识别过程；
本方案对应的产品通过活体检测的操作方式采集用户PPG信号(通过装置上的特定的摄像头和光线源)，将PPG信号经过处理和时域、频域的特征分析提取后再对用户进行身份识别，样本信息更加准确，识别过程更加安全高效，从而降低了身份认证的风险；该产品只需一个简单的摄像头采集装置采集活体的指尖血流变化来提取个人专属的PPG信号，相较于背景技术中提及的现有的多种身份识别方法而言，本方法具备成本低，识别精准，适用于日常生活所需的特点。
在一个实施例中，获取目标图像，包括：
利用光学设备采集由动脉活动引起的目标手指皮肤颜色的变化信息，生成目标图像；
上述技术方案的工作原理和有益效果为：将手指放入指尖摄像头采集装置，摄像头上方的绿色LED灯所发出的光有一部分会被手指里面的血红蛋白所吸收，当血管内的血容量最大时，血液吸收的光强达到最大值，图像中的像素灰度值减小，随着活体的指尖血流变化摄像头便可以记录下人体手指颜色变化的图像，本方法具备成本低的特点，仅需特定的摄像头和光源即可。
请参阅图3，在一个实施例中，基于光电容积脉搏波描记法提取目标图像中的原始PPG信号，包括：
基于光强度变化信号随之呈脉动性变化规律，提取目标图像中的光强度变化信号转换成电信号，生成原始PPG信号；
上述技术方案的工作原理和有益效果为：目前大多数利用光电信息进行人体生理特征测量都是基于专业的测量设备，这种方法虽然可以获得精确的数据，但是设备成本高昂，难以普及和推广；为了降低成本，我们利用光电容积脉搏波描记法通过简单的摄像头采集装置来采集个人的脉搏波；
光电容积脉搏波描记法(PhotoPlethysmoGraphy，PPG)是借助光电手段在活体组织中检测血液容积变化信息的一种无创检测方法；当一定波长的光束照射到指端皮肤表面时，光束将通过透射或反射方式传送到光电接收器，在此过程中由于受到检测端皮肤肌肉和血液的吸收衰减作用，检测器检测到的光强度将减弱，其中皮肤肌肉、组织等对光的吸收在整个血液循环中是保持恒定不变的，而皮肤内的血液容积在心脏作用下呈搏动性变化，当心脏收缩时外周血容量最多，光吸收量也最大检测到的光强度最小；而在心脏舒张时，正好相反，检测到的光强度最大，故光接收器接收到的光强度随之呈脉动性变化，将此光强度变化信号转换成电信号，便可获得容积脉搏的变化，相较于现有脉搏波获取方式具备低成本，适合推广的特定。
在一个实施例中，基于小波阈值去噪法对原始PPG信号进行去噪处理，得到第二PPG信号，包括：
根据原始PPG信号和多种噪声小波分解系数的特点，按照预设的阈值处理小波系数，并重构信号，生成第二PPG信号；
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方法采用小波阈值去噪法，根据有用信号和噪声小波分解系数不同的特点，按照设定的阈值处理小波系数，然后重构信号，达到去噪的目的；正确设定小波分解系数的阈值是去噪及重构信号效果的关键，常用的阈值设定方法有(a)硬阈值、(b)软阈值和(c)改进的阈值三种，如图4所示。
在一个实施例中，多种噪声包括：基线漂移噪声、运动伪差噪声和高频随机干扰；
上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过采集人体手指所得到的PPG信号，主要受以下三种噪声的影响：基线漂移、运动伪差噪声和高频随机干扰；
基线漂移指基线随时间定向的缓慢的变化；是被测个体在进行PPG信号的采集过程中由于呼吸运动或者身体移动而导致采集点与手指皮肤会产生接触变化进而引起的一种低频噪声干扰；它主要表现为PPG信号纵向的细微漂移，会对PPG信号的时域特征，例如P波峰值有一定的影响；
运动伪差噪声指在对个体进行PPG信号采集时，人的手指经常会不可避免的发生移动，这使得光电传感器的感应点与手指之间的相对距离发生变化，从而产生一种影响脉搏波形的噪声，这种运动产生的伪差噪声与PPG信号在同一个频率范围内而极难消除；
高频随机干扰指PPG信号在采集过程中易受许多随机噪声和周围环境干扰的影响，例如工频干扰，它是由于采集设备的电源电磁场作用于设备与人体之间的环路时会产生一个固定频率(50或60Hz)高频噪声；
为避免噪声对后续PPG信号特征提取产生干扰而影响PPG信号身份识别性能，因此对PPG信号的去噪势在必行，有益于提高脉搏波识别精准度。
请参阅图5、图6，在一个实施例中，对PPG信号的波形进行时域、频域特征提取构建个人脉搏波信号模型，包括：
对PPG信号的波形进行时域、频域特征提取，对其主峰间隔、波谷间隔和面积阈值进行分析，得到脉搏波特征；
根据脉搏波特征中每两个波峰与其间的波谷组成的三角形面积确定特征面积曲线；
基于预设权重值和特征面积曲线的相应波形峰值，计算得到特征面积曲线的特征阈值；
根据特征阈值构建个人脉搏波信号模型；
上述技术方案的工作原理和有益效果为：脉搏是心脏和血管状态外在反映；脉搏波中有一些生理意义明确的特征点，其中包含着大量的个人生理信息，对这些信息的提取越准确，身份特征就越鲜明，身份识别系统就会更高效安全；
本方案对采集到的PPG信号进行时域、频域特征提取，对其主峰间隔(tpp)、波谷间隔(tvv)和面积阈值(S)进行分析，从而确保提取到的脉搏波特征鲜明，标准的脉搏波形如图5所示；
PPG信号的波形分为上升支和下降支，上升支表现为心脏收缩，人体动脉血管中的血液量急剧增加；下降支表现为心脏舒张，血液经过毛细血管流入静脉血管导致动脉血管中血液量减少；
其中，Tpp：即主峰间隔，代表了这两个除极过程的时间间隔，在时间轴上表示心电兴奋由心房传向心室的传导延迟时间；
Tvv：即波谷间隔(tvv)，代表着心脏极室的变化；
Hvp：代表着信号波谷波峰之间差的频率差；
面积阈值(S)；
根据上述参数确定特征面积曲线，如图6所示，该特征面积曲线是由每两个波峰和其间的波谷组成的三角形面积，而且可以完美克服基线漂移产生的影响；
由于波形峰值点所取间隔和问题，会出现有些峰值没有采到；根据波形和相关理论支持，我们将不同值取不同的权重值，得到了阈值，这个值可以体现这一段波形的特征。
在一个实施例中，基于个人脉搏波信号模型完成身份注册以及利用支持向量机完成身份识别，包括：
根据个人脉搏波信号模型完成身份注册；
进行身份识别时，利用支持向量机将当前提取出的脉搏波特征与之前对应录入的个人脉搏波信号模型进行匹配，完成身份识别；
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案对应的系统在身份识别的过程中利用支持向量机将活体检测提取出的脉搏波形与之前录入的个人脉搏波形相匹配，识别过程更加准确高效。
在一个实施例中，一种基于脉搏波的身份识别方法还包括：响应于身份识别成功的触发指令，定向获取个人信息数据库中与当前身份识别成功的用户匹配的个人信息；
根据个人信息定向获取企业员工数据库中为当前用户配置的权限信息；
获取当前用于身份识别的识别装置用途编号；
匹配与装置用途编号对应的权限信息作为有效权限信息；
根据有效权限信息响应当前用户本次身份识别效果；
在一个具体实施例中，为扩大身份识别装置的应用场景，将该身份识别装置与电梯相结合，在现有楼控电梯中，通常采用门禁卡的方式对电梯楼层的选择进行控制，该方法存在安全隐患，无法有效认证持卡人员的身份，因此，可以采用以下方式进行控制，尤其作用于写字楼或医院中对楼层的管控；
本装置可设置在电梯内部，也可设置在电梯外，当有用户身份识别成功时，响应于身份识别成功的触发指令，定向获取个人信息数据库中与当前身份识别成功的用户匹配的个人信息，在身份注册时伴随特征阈值一起录入的还有用户的个人信息，包括但不限于姓名、工号和企业名称(所属科室)等，通常情况，个人信息数据库与企业员工数据库是单独分开的，当作用于医院时，个人信息数据库则用于存储患者的信息，防止患者误入楼层；根据个人信息定向获取企业员工数据库中为当前用户配置的权限信息；获取当前用于身份识别的识别装置用途编号，在本实施例中用途编号对应的用途为电梯，显而易见的，本装置可以在同一栋楼不同场景分别布置；然后匹配与装置用途编号对应的权限信息作为有效权限信息，该有效权限信息在本场景中指代电梯楼层控制权限，根据有效权限信息响应当前用户本次身份识别效果，当用作电梯时，则控制电梯能按下的对应楼层；
在一个具体实施例中，为扩大身份识别装置的应用场景，将该身份识别装置与打卡相结合，在现有上班打卡机制中，由于员工职能的差距，例如销售人员和后台人员，他们的打卡时间是不同的，或由于员工职位级别的差距，他们的打卡允许迟到时间也是不同的，现有的身份识别装置用作打卡时，往往只有记录功能，当打卡时间过于繁杂时往往需要人事花费大量时间进行整理，严重浪费了身份识别装置的延展功能，因此，可以采用以下方式进行打卡记录，
当有用户身份识别成功时，响应于身份识别成功的触发指令，定向获取个人信息数据库中与当前身份识别成功的用户匹配的个人信息，此时，为节约成本，若本装置由物业提供在大厦进出口，则个人信息数据库与企业员工数据库是单独分开的，也可由企业单独设立，则个人信息数据库与企业员工数据库是合并的，然后据个人信息定向获取企业员工数据库中为当前用户配置的权限信息；获取当前用于身份识别的识别装置用途编号，在本实施例中用途编号对应的用途为打卡，然后匹配与装置用途编号对应的权限信息作为有效权限信息，该权该有效权限信息在本场景中指代打卡时间权限，根据有效权限信息响应当前用户本次身份识别效果，当用作打卡时，则响应是否迟到、早退等打卡记录；
上述技术方案的有益效果为：通过上述方案，延展了本发明的应用场景，提高了本发明的实用性，同时，通过高精度和低成本的识别装置，可以大范围的在企业内铺设，实现身份识别带动其他工作智能化进行的效果。
在一个实施例中，一种基于脉搏波的身份识别方法还包括：响应于身份识别失败的触发指令，暂存本次身份识别失败的脉搏波特征；
暂存时间优选为预设时间内未达到预设次数后清除，预设次数即下述的多次；
预设时间内，多次连续响应于身份识别失败的触发指令，根据所有暂存的脉搏波特征构建个人脉搏波信号模型完成拉黑人员身份注册；
该拉黑人员的身份注册可以通过相应权限的用户进行删除，也可自由设定时间自动删除；
响应于拉黑人员身份识别成功的触发指令，发出警示信息；
警示信息可以为发出警报声；
响应于拉黑人员身份识别成功的触发指令，记录当前用于身份识别的识别装置位置编号、警示时间和当前拉黑人员的成功触发指令次数作为第一信息；
响应于拉黑人员身份识别成功的触发指令，获取警示时间时面向身份识别的识别装置位置的摄像装置的多角度摄影图片作为第二信息；
本装置与摄像装置可以通过无线连接，若当前区域无摄像装置或无面向摄像装置第二信息可以为无，更进一步地，当摄像装置和本装置的软硬件满足时，本装置可以发出转向指令使得摄像装置面向本装置；
根据预设紧急程度计算公式和第一信息确定紧急提醒程度，根据紧急提醒程度确定提醒权限范围；
预设紧急程度计算公式优选为：
Figure BDA0003988206280000161
其中，X为紧急提醒程度，a为识别装置位置编号，Aa为a编号位置的识别装置的安全重要程度；其中，保密等级越高的位置的识别装置的安全重要程度越高，例如实验室的识别装置的安全重要程度远高于办公区的识别装置的安全重要程度；b为警示时间的次数；c为本次输出当前拉黑人员第一信息和第二信息前警示时间记录的总次数，等于当前拉黑人员的成功触发指令次数；Bc为第b次警示时间发生时，该警示时间所处的时间段的危险操作程度；其中，警示时间所处的时间段越靠近上下班交替中空期的中心危险操作程度，上下班交替中空期例如上班时间为早9晚6，则晚上181点到早上9点这段时间为上下班交替中空期，其中，凌晨1点半则为上下班交替中空期的中心；αc为警示时间发生的频率对应的权重值，在本次输出当前拉黑人员第一信息和第二信息前发生频率越高对应权重值越大，Cc为当前拉黑人员的成功触发指令次数对应的第二危险操作程度，其中，在本次输出当前拉黑人员第一信息和第二信息前发生的次数越多，第二危险操作程度越高；
根据预设规则和紧急提醒程度确定提醒权限范围；
响应于正常用户身份识别成功的触发指令，判断当前用户的相应权限是否满足提醒权限范围，若满足，发出提示信息，同时待输出第一信息和第二信息；由当前用户确认后输出第一信息和第二信息给当前用户；
当前用户的相应权限由定向获取个人信息数据库中与当前身份识别成功的用户匹配的个人信息；根据个人信息定向获取企业员工数据库中为当前用户配置的权限信息中确定；
设立提醒权限范围用于对用户职能进行分工，降低反馈的随机性，无需每次出现问题任意反馈给相关人员，根据紧急提醒程度定向反馈给相关工作人员，根据精准的身份识别提高了人员的分工和对问题的解决效率；
由于同一企业通常会采取局域网的形式设置IP，便于运维人员远程操控和管理，那么第一信息和第二信息的输出方式可以为无线传输至当前用户的个人信息中的预留IP；
上述技术方案的有益效果为：通过上述技术方案，延展了本装置的场景用途，在涉及企业机密的场景，上述方案可以很好的帮助用户确定相关嫌疑人员和嫌疑时间，同时，也可以防止他人恶意使用本装置导致本装置使用寿命减少，并且，通过上述方案，利用身份识别的精准度，加强了企业机密的安全性。
请参阅图7至图9，一种基于脉搏波的身份识别装置，包括：
壳体14，壳体14正面设有数字键区5、功能键区6、显示屏7、摄像头2、绿光源装置3、红外传感器1和玻璃盖4；
壳体14侧面设有喇叭8、开关9、type-B接口10和散热口16；
壳体14背面设有电池模块11、内嵌挂钩15；壳体14内部设有PLC芯片集成板模块12和存储集成板模块13；
壳体14的外表，嵌入数字键区5、功能键区6和显示屏7，在数字键区5的右边设有摄像头2、绿光源装置3和红外传感器1，在摄像头2、绿光源装置3以及红外传感器上方设有玻璃盖4；
壳体14侧边设有开关9、type-B接口10和散热口16；在显示屏7的一侧设有喇叭8；
上述技术方案的工作原理和有益效果为：数字键区结合功能区可以基本操作对设备的增删、识别对象，以及对识别对象命名、备注等功能，并都可显示在显示器上和通过喇叭发出提示音；
摄像头、绿光源装置、红外传感器为核心装置，当增加识别对象时，玻璃板下的红外传感器检测到有手指放上时，启动绿光源装置和摄像头，摄像头获得图像上传给PLC芯片集成板模块进行图像处理分析数据，并存入存储集成板模块；当识别身份时，玻璃板下的红外传感器检测到有手指放上时，启动绿光源装置和摄像头，摄像头获得图像上传给PLC芯片集成板模块进行图像处理分析数据，获得的数据跟存储集成板模块的数据库进行对比，通过喇叭和显示屏告知对比结果；
type-B接口可以给电池充电、给设备供电也可以传输数据；
身份注册时，将手指放入指尖摄像头采集装置采集活体的指尖血流变化图像从中提取出光电容积脉搏波信号，对该信号进行预处理后再进行时域特征提取得到准确的个人脉搏波信号，将该特征信号作为个人的身份信息录入系统完成身份注册；
身份识别时，将手指放入指尖摄像头采集装置采集活体的指尖血流变化图像从中提取出光电容积脉搏波信号，对该信号进行预处理后再进行时域特征提取得到准确的个人脉搏波信号，将得到的脉搏波信号与之前录入注册的特征信号进行匹配，匹配成功则身份认证成功，否则认证失败；
该装置具备成本低、安全性强以及可移植性强的特点；
从安全性方面讲我们将医学生理信号中的光电容积脉搏波信号作为研究对象，通过活体的指尖血流变化进行采集，采集效果更加精准；
为了降低成本，我们利用光电容积脉搏波描记法通过简单的摄像头采集装置来采集个人的脉搏波；
本发明对采集到的PPG信号进行时域特征提取，对其主峰间隔(tpp)、波谷间隔(tvv)和面积阈值(S)进行分析，从而确保提取到的脉搏波特征鲜明；
本发明采用小波阈值去噪法，根据有用信号和噪声小波分解系数不同的特点，按照设定的阈值处理小波系数，然后重构信号，达到去噪的目的；
本发明在身份识别的过程中利用支持向量机将活体检测提取出的脉搏波形与之前录入的个人脉搏波形相匹配，识别过程更加准确高效；
本发明设计一款通用的身份识别装置，应用场景广。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种基于脉搏波的身份识别方法，其特征在于，包括：
获取目标图像，基于光电容积脉搏波描记法提取目标图像中的原始PPG信号；基于小波阈值去噪法对原始PPG信号进行去噪处理，得到第二PPG信号；
根据第二PPG信号的相应参数分析得到PPG信号的波形；对PPG信号的波形进行时域、频域特征提取构建个人脉搏波信号模型，基于个人脉搏波信号模型完成身份注册以及利用支持向量机完成身份识别；
还包括：
响应于身份识别成功的触发指令，定向获取个人信息数据库中与当前身份识别成功的用户匹配的个人信息；
根据个人信息定向获取企业员工数据库中为当前用户配置的权限信息；
获取当前用于身份识别的识别装置用途编号；
匹配与装置用途编号对应的权限信息作为有效权限信息；
根据有效权限信息响应当前用户本次身份识别效果；
对PPG信号的波形进行时域、频域特征提取构建个人脉搏波信号模型，包括：
对PPG信号的波形进行时域、频域特征提取，对其主峰间隔、波谷间隔和面积阈值进行分析，得到脉搏波特征；
根据脉搏波特征中每两个波峰与其间的波谷组成的三角形面积确定特征面积曲线；
基于预设权重值和特征面积曲线的相应波形峰值，计算得到特征面积曲线的特征阈值；
根据特征阈值构建个人脉搏波信号模型。
2.根据权利要求1所述的一种基于脉搏波的身份识别方法，其特征在于，获取目标图像，包括：
利用光学设备采集由动脉活动引起的目标手指皮肤颜色的变化信息，生成目标图像。
3.根据权利要求1所述的一种基于脉搏波的身份识别方法，其特征在于，基于光电容积脉搏波描记法提取目标图像中的原始PPG信号，包括：
基于光强度变化信号随之呈脉动性变化规律，提取目标图像中的光强度变化信号转换成电信号，生成原始PPG信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于脉搏波的身份识别方法，其特征在于，基于小波阈值去噪法对原始PPG信号进行去噪处理，得到第二PPG信号，包括：
根据原始PPG信号和多种噪声小波分解系数的特点，按照预设的阈值处理小波系数，并重构信号，生成第二PPG信号。
5.根据权利要求4所述的一种基于脉搏波的身份识别方法，其特征在于，多种噪声包括：基线漂移噪声、运动伪差噪声和高频随机干扰。
6.根据权利要求1所述的一种基于脉搏波的身份识别方法，其特征在于，基于个人脉搏波信号模型完成身份注册以及利用支持向量机完成身份识别，包括：
根据个人脉搏波信号模型完成身份注册；
进行身份识别时，利用支持向量机将当前提取出的脉搏波特征与之前对应录入的个人脉搏波信号模型进行匹配，完成身份识别。
7.根据权利要求1所述的一种基于脉搏波的身份识别方法，其特征在于，还包括：
响应于身份识别失败的触发指令，暂存本次身份识别失败的脉搏波特征；
预设时间内，多次连续响应于身份识别失败的触发指令，根据所有暂存的脉搏波特征构建个人脉搏波信号模型完成拉黑人员身份注册；
响应于拉黑人员身份识别成功的触发指令，发出警示信息；
响应于拉黑人员身份识别成功的触发指令，记录当前用于身份识别的识别装置位置编号、警示时间和当前拉黑人员的成功触发指令次数作为第一信息；
响应于拉黑人员身份识别成功的触发指令，获取警示时间时面向身份识别的识别装置位置的摄像装置的多角度摄影图片作为第二信息；
根据预设紧急程度计算公式和第一信息确定紧急提醒程度，根据紧急提醒程度确定提醒权限范围；
响应于正常用户身份识别成功的触发指令，判断当前用户的相应权限是否满足提醒权限范围，若满足，发出提示信息，同时待输出第一信息和第二信息；由当前用户确认后输出第一信息和第二信息给当前用户。
8.一种基于脉搏波的身份识别装置，其特征在于，包括：
壳体（14），壳体（14）正面设有数字键区（5）、功能键区（6）、显示屏（7）、摄像头（2）、绿光源装置（3）、红外传感器（1）和玻璃盖（4）；
壳体（14）侧面设有喇叭（8）、开关（9）、type-B接口（10）和散热口（16）；
壳体（14）背面设有电池模块（11）、内嵌挂钩（15）；壳体（14）内部设有PLC芯片集成板模块（12）和存储集成板模块（13）；
壳体（14）的外表，嵌入数字键区（5）、功能键区（6）和显示屏（7），在数字键区（5）的右边设有摄像头（2）、绿光源装置（3）和红外传感器（1），在摄像头（2）、绿光源装置（3）以及红外传感器上方设有玻璃盖（4）；
壳体（14）侧边设有开关（9）、type-B接口（10）和散热口（16）；在显示屏（7）的一侧设有喇叭（8）；
当增加识别对象时，玻璃板下的红外传感器检测到有手指放上时，启动绿光源装置和摄像头，摄像头获得图像上传给PLC芯片集成板模块进行图像处理分析数据，并存入存储集成板模块；当识别身份时，玻璃板下的红外传感器检测到有手指放上时，启动绿光源装置和摄像头，摄像头获得图像上传给PLC芯片集成板模块进行图像处理分析数据，获得的数据跟存储集成板模块的数据库进行对比，通过喇叭和显示屏告知对比结果。
CN202211572609.7A 2022-12-08 2022-12-08 基于脉搏波的身份识别方法及装置 Active CN115830656B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211572609.7A CN115830656B (zh) 2022-12-08 2022-12-08 基于脉搏波的身份识别方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211572609.7A CN115830656B (zh) 2022-12-08 2022-12-08 基于脉搏波的身份识别方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115830656A CN115830656A (zh) 2023-03-21
CN115830656B true CN115830656B (zh) 2023-07-14

Family

ID=85545397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211572609.7A Active CN115830656B (zh) 2022-12-08 2022-12-08 基于脉搏波的身份识别方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115830656B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110458197A (zh) * 2019-07-11 2019-11-15 启东市知微电子科技有限公司 基于光电容积脉搏波的身份识别方法及其系统
CN111222498A (zh) * 2020-03-19 2020-06-02 桂林电子科技大学 一种基于光电容积脉搏波的身份识别方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106073729B (zh) * 2016-05-31 2019-08-27 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 光电容积脉搏波信号的采集方法
CN108513665A (zh) * 2017-02-07 2018-09-07 华为技术有限公司 用户身份识别的方法、装置和系统
CN107392177A (zh) * 2017-08-05 2017-11-24 江西中医药大学 一种人体身份识别验证方法及其装置
CN110598625A (zh) * 2019-09-10 2019-12-20 北京望问信息科技有限公司 一种基于脉搏波非基准特征的身份识别技术

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110458197A (zh) * 2019-07-11 2019-11-15 启东市知微电子科技有限公司 基于光电容积脉搏波的身份识别方法及其系统
CN111222498A (zh) * 2020-03-19 2020-06-02 桂林电子科技大学 一种基于光电容积脉搏波的身份识别方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115830656A (zh) 2023-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180122073A1 (en) Method and device for determining vital parameters
US10004410B2 (en) System and methods for measuring physiological parameters
Wieclaw et al. Biometrie identification from raw ECG signal using deep learning techniques
Abo-Zahhad et al. Biometric authentication based on PCG and ECG signals: present status and future directions
EP2748743B1 (en) Data administration system and method
CN108135487A (zh) 用于获得对象的生命体征信息的设备、系统和方法
US8232866B2 (en) Systems and methods for remote long standoff biometric identification using microwave cardiac signals
US20150126875A1 (en) Method and system for screening of atrial fibrillation
Rathore et al. A survey on heart biometrics
CN105050492A (zh) 用于确定对象的生命体征的设备和方法
CN106999116A (zh) 用于皮肤检测的设备和方法
CN106659392A (zh) 非侵扰式皮肤组织水合确定设备及相关的方法
JP5642210B2 (ja) 電子バイオメトリック識別認識のための方法及び装置
CN112232256A (zh) 一种无接触式运动及体测数据采集系统
Maiorana A survey on biometric recognition using wearable devices
Bastos et al. Double authentication model based on ppg and ecg signals
WO2020160058A1 (en) Systems and methods for computationally efficient non-invasive blood quality measurement
Malasinghe et al. A comparative study of common steps in video-based remote heart rate detection methods
CN115830656B (zh) 基于脉搏波的身份识别方法及装置
Nair et al. Non-contact heart-rate measurement using KLT-algorithm
Paradkar et al. Fuzzy entropy based detection of tachycardia and estimation of pulse rate through fingertip photoplethysmography
CN113273961B (zh) 活体检测装置及方法
CA3234350A1 (en) Cardiac signal based biometric identification
Kaul et al. PPG-Based Biometric Recognition: Opportunities with Machine and Deep Learning
Přibil et al. Experiment with GMM-Based Subject Identification from PPG Signals Acquired by Wearable Sensors

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant