基于小波變換和DTW算法的ECG身份識(shí)別系統(tǒng)研究.pdf

1、身份識(shí)別或驗(yàn)證是人們?nèi)粘Ｉ钪卸夹枰鎸?duì)的問(wèn)題，相對(duì)于密碼、鑰匙等傳統(tǒng)的身份識(shí)別方式而言，生物特征識(shí)別技術(shù)是利用人體自身的生理或行為特征而進(jìn)行身份識(shí)別，具有安全系數(shù)高、不易丟失、不易遺忘等優(yōu)點(diǎn)，因此被越來(lái)越多地應(yīng)用到安全防護(hù)、案件偵破、門(mén)禁、考勤、醫(yī)療保險(xiǎn)等社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域。目前，一種新的生物特征識(shí)別技術(shù)--利用心電圖(ECG)特征進(jìn)行身份識(shí)別逐漸引起了國(guó)內(nèi)外研究人員的廣泛興趣，ECG身份識(shí)別的出現(xiàn)，可以更加有效地防止類(lèi)似于指紋偽造、語(yǔ)音模

2、仿等現(xiàn)有生物特征識(shí)別技術(shù)所存在的缺陷，而且對(duì)于當(dāng)前的生物特征識(shí)別體系，也將是一個(gè)有效的補(bǔ)充。
　　 基于這種背景下，本文在現(xiàn)有ECG身份識(shí)別研究的基礎(chǔ)上，提出了一種新的ECG身份識(shí)別方法，并進(jìn)行了初步的研究和探討。具體內(nèi)容如下：
　　 (1)ECG單特征點(diǎn)提取。根據(jù)小波變換的多分辨率特性及對(duì)臨床ECG信號(hào)的奇異性分析，提出了對(duì)ECG信號(hào)進(jìn)行二次樣條小波按atrous算法分解，并在小波分解4尺度下提取R波峰值點(diǎn)的策略。實(shí)驗(yàn)

3、結(jié)果表明該算法能夠準(zhǔn)確提取R波峰值點(diǎn)的位置。
　　 (2)ECG識(shí)別特征的提取。在準(zhǔn)確提取R波峰值點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提取QRS波及整個(gè)心動(dòng)周期波形作為識(shí)別特征。由于QRS波受心率變化影響較小，因此以R波峰值點(diǎn)為基點(diǎn)，分別向前向后提取固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)作為QRS波識(shí)別特征，而對(duì)于整個(gè)心動(dòng)周期波形的提取，則隨心率變化按照長(zhǎng)度可變的策略進(jìn)行提取，使得所提取的波形能夠包括完整的P-QRS-T波。在提取多個(gè)QRS波及心動(dòng)周期波形的基礎(chǔ)上，進(jìn)行疊加平

4、均以獲取穩(wěn)固的身份識(shí)別特征。
　　 (3)快速身份識(shí)別方法。首先根據(jù)ECG識(shí)別特征提取策略提取并建立一個(gè)身份識(shí)別模板數(shù)據(jù)庫(kù)，接著提取待識(shí)別個(gè)體的ECG識(shí)別特征，根據(jù)對(duì)待識(shí)別個(gè)體的QRS波特征與模板庫(kù)中各QRS波模板之間的相關(guān)性分析結(jié)果，結(jié)合閾值法，縮小識(shí)別范圍，然后將待識(shí)別個(gè)體的心動(dòng)周期波形特征與確定的識(shí)別范圍內(nèi)各心動(dòng)周期模板逐一按動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法(DTW)進(jìn)行最優(yōu)匹配，選擇具有最小匹配距離的個(gè)體作為識(shí)別結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)中，分別在單

5、導(dǎo)聯(lián)及肢體6個(gè)導(dǎo)聯(lián)組合下進(jìn)行身份識(shí)別，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，DTW算法有效地解決了心率變化所帶來(lái)的兩個(gè)特征向量長(zhǎng)度不一致情況下的匹配問(wèn)題，且所提出的身份識(shí)別方法有效地結(jié)合了相關(guān)性分析的快速性和DTW算法準(zhǔn)確率高的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了快速、準(zhǔn)確的身份識(shí)別，并進(jìn)一步證明了單導(dǎo)聯(lián)下的身份識(shí)別可行性。
　　 (4)ECG身份識(shí)別軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。采用SQLServer2000數(shù)據(jù)庫(kù)建立了ECG身份識(shí)別模板數(shù)據(jù)平臺(tái)，并采用VisualC++6.0高級(jí)程序