基于手部心电信号的身份识别研究

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2、ａＢｇｇｉＳＢＭＫａｆ——戴敏教授■＾？■天津理工大学研究生院年月二０＿六Ｈ分类号：TP391520.6099密级：天津理工大学研究生学位论文基于手部心电信号的身份识别研究(申请硕士学位)学科专业：计算机技术研究方向：智能信息处理作者姓名：王以沙指导教师：戴敏教授2016年3月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeResearchonHumanIdentificationBasedonPalmL

3、eadECGSignalByYishaWangSupervisorMinDaiMarch,2016独匈牲巧本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，论文中不包含其他，除了文中特别加标注和致谢么处外人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得义津理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。口学住冷丈作者签名：如乃签拿期；如ｂ年書月養口学佐冷文狀枚使巧援权术本学位论文作

4、者完全了解义津理工大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权义津理工大学可将学位论文的全部或部分内容编入、有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存汇编，Ｗ供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复本和电子文件。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学往冷文作老签名：主导师签名邊Ｌ１＾日签拿日瑚月：签拿可期；々年Ｉ月￥：２年＾？／ｃ６摘要传统的身份识别技术越来越不能满足人们的需求，生物特征识别技术凭借着其不易遗忘和丢失的优势逐渐被大众接受。心电信号（ECG

5、,Electrocardigram）作为一种活体生物特征信号，映射出人的生理状况和健康状态，具有唯一性。和已商业化的指纹、人脸等生物特征相比更不易被复制和伪造，具有更高的安全性。传统心电采集方式多采用胸前导联或肢体导联，采集的不便性限制了基于ECG身份识别的实际应用。本文在深入研究以手部方式进行心电信号采集特点的基础上，提出了基于手部心电信号采集和身份识别的解决方案，使其能够用于实际应用，同时还构建了一个基于手部心电信号的身份识别平台(即ECG-ID实验平台)。该平台通过手握式心电采集方式，在短时间内就可以获得有效

6、的心电信号，然后自动完成心电信号R波检测和特征提取，最终给出有效的身份识别结果。该方案实现了ECG身份识别从理论到实际应用的转变。为提高手部心电信号的采集质量，本文设计了一种手握式无线心电采集装置。利用织物电极取代传统粘性电极，采用手握方式增大电极与皮肤的接触面积，降低接触阻抗、提高信号传导能力，获得稳定的心电信号。为了进一步提高心电信号的有效性，本文引入中值滤波、切比雪夫低通滤波、滑动平均滤波三种算法相结合，消除心电信号的噪声。同时，对使用本系统采集的手部心电信号与肢体导联采集的心电信号进行了对比分析，实验结果表

7、明，本文手握式采集的心电数据与标准Ⅰ导联心电数据相近，信号质量的标准性和稳定性均能达到传统采集的标准，能满足便捷心电采集和身份识别的实用要求。本文采用基于窗口阈值的R波检测方法，以平均心动周期波形作为心电特征，使用SVM进行身份识别实验，实验分为算法实验和应用实验。在算法实验中，21名志愿者进行了持续两个月的手部心电信号采集，获得了1050组实验样本。在训练集与测试集1:1的情况下，平均识别率达到了99%，拒识率为0.57%，误识率为0.46%。在应用实验中，本文设计并实现了一个ECG-ID实验平台。该实验平台在实

8、际环境下进行了8个月左右的应用。在实际环境中达到了98%的识别率，1.4%的误识率，0%的拒识率。实验结果表明，本文提出的手握式心电采集装置、特征提取算法和识别算法在实际环境中保持了较高的准确性和有效性。该平台的实现将ECG身份识别技术从理论层拓展到实践层。关键字：手部心电信号身份识别手握式无线心电采集装置ECG-ID实验平台AbstractTraditio