基于心電圖信號的用戶認證方法和設(shè)備的制造方法
【專利說明】
[0001] 本申請要求于2014年9月1日提交到韓國知識產(chǎn)權(quán)局的第10-2014-0115511號 韓國專利申請的權(quán)益，出于所有目的，該申請的整個公開通過引用包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 以下描述涉及一種基于心電圖（ECG)信號的用戶認證方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003] 用于將從身體提取的信號和數(shù)據(jù)施加到各種系統(tǒng)的技術(shù)正在發(fā)展。例如，用于基 于生物信號和生物數(shù)據(jù)建立安全系統(tǒng)的生物技術(shù)正在引起注意。生物技術(shù)可以是這樣的 技術(shù)，所述技術(shù)用于提取與用戶的身體相關(guān)聯(lián)的信號或數(shù)據(jù)并將提取的結(jié)果與預存儲的數(shù) 據(jù)進行比較，從而通過識別將用戶認證為注冊的用戶。作為一個示例，用于基于個人心電圖 (ECG)信號識別用戶的技術(shù)在生物技術(shù)領(lǐng)域正在發(fā)展。
[0004] 生物技術(shù)使用每個用戶的獨特的生物信號。由于獨特的生物信號不能被盜或丟 失，并且對于偽造或篡改具有魯棒性，因此生物技術(shù)在安全領(lǐng)域受到高度青睞。近來，正在 進行研究來提高獨特的生物信號識別率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 提供本
【發(fā)明內(nèi)容】
以按照簡化形式介紹對以下在【具體實施方式】中進一步描述的構(gòu) 思的選擇。本
【發(fā)明內(nèi)容】
不意圖標識要求保護的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不意圖用作 幫助確定要求保護的主題的范圍。
[0006] 在一個總體方面，一種用戶認證設(shè)備包括：心電圖（ECG)波形獲取器，被配置為獲 取將被認證的用戶的認證ECG波形；濾波器，被配置為通過將從參考ECG波形提取的參考模 型參數(shù)應用于卡爾曼濾波器，使用卡爾曼濾波器對認證ECG波形進行濾波；認證器，被配置 為將濾波后的認證ECG波形與參考ECG波形進行比較，并基于比較的結(jié)果確定濾波后的認 證ECG波形與參考ECG波形是否對應。
[0007] 認證ECG波形可包括多個ECG波形；所述用戶認證設(shè)備還可包括：ECG波形提取 器，被配置為基于R峰值對包括在認證ECG波形中的所述多個ECG波形進行排列。
[0008] 參考模型參數(shù)可包括以下參數(shù)中的任何一個或任何組合：指示從參考ECG波形提 取的多個第一高斯函數(shù)中的每個第一高斯函數(shù)的幅度的第一幅度參數(shù)、指示所述多個第一 高斯函數(shù)中的每個第一高斯函數(shù)的持續(xù)時間的第一持續(xù)時間參數(shù)、指示所述多個第一高斯 函數(shù)中的每個第一高斯函數(shù)的位置的第一位置參數(shù)和指示基于參考ECG波形的相位改變 的角速度的第一角速度參數(shù)。
[0009] 濾波器還可被配置為使用卡爾曼濾波器通過將參考模型參數(shù)應用于認證ECG波 形來提取預測的認證ECG波形，并通過將認證ECG波形與預測的認證ECG波形進行組合來 輸出濾波后的認證ECG波形。
[0010] 所述用戶認證設(shè)備還可包括：特征點提取器，被配置為從濾波后的認證ECG波形 提取多個特征點。
[0011] 特征點提取器還可被配置為從濾波后的認證ECG波形提取多個第二高斯函數(shù)，并 提取以下參數(shù)中的任何一個或任何組合，使得濾波后的認證ECG波形和所述多個第二高斯 函數(shù)之和之間的距離最小化：指示所述多個第二高斯函數(shù)中的每個第二高斯函數(shù)的幅度的 第二幅度參數(shù)、指示所述多個第二高斯函數(shù)中的每個第二高斯函數(shù)的持續(xù)時間的第二持續(xù) 時間參數(shù)和指示所述多個第二高斯函數(shù)中的每個第二高斯函數(shù)的位置的第二位置參數(shù)。
[0012] 認證器還可被配置為提取濾波后的認證ECG波形和參考ECG波形之間的相似度， 并基于相似度確定濾波后的認證ECG波形與參考ECG波形是否對應。
[0013] 認證器還可被配置為提取濾波后的認證ECG波形中的多個特征點和參考ECG波形 中的多個特征點之間的相似度，并基于相似度確定濾波后的認證ECG波形與參考ECG波形 是否對應。
[0014] 認證器還可被配置為基于以下項中的任何一項或任何組合確定相似度：第一幅度 參數(shù)和第二幅度參數(shù)之間的距離、第一持續(xù)時間參數(shù)和第二持續(xù)時間參數(shù)之間的距離、第 一位置參數(shù)和第二位置參數(shù)之間的距離。
[0015] 認證器還可被配置為通過將權(quán)重應用于第一幅度參數(shù)和第二幅度參數(shù)之間的距 離、第一持續(xù)時間參數(shù)和第二持續(xù)時間參數(shù)之間的距離以及第一位置參數(shù)和第二位置參數(shù) 之間的距離中的每個來確定相似度。
[0016] 認證器還可被配置為響應于相似度大于預定閾值，將濾波后的認證ECG波形確定 為與參考ECG波形對應，并將用戶認證為參考ECG波形的用戶。
[0017] 濾波器、特征點提取器和認證器還可被配置為響應于認證器確定濾波后的認證 ECG波形與參考ECG波形不對應，重復進行操作。
[0018] 認證器還可被配置為響應于由濾波器、特征點提取器和認證器重復執(zhí)行的操作的 次數(shù)大于預定閾值，確定用戶不是參考ECG波形的用戶。
[0019] 認證器還可被配置為響應于相似度大于預定閾值并且隨著濾波器、特征點提取器 和認證器重復執(zhí)行操作而增加，將用戶認證為參考ECG波形的用戶。
[0020] 特征點提取器還可被配置為提取以下項中的任何一項或任何組合作為特征點：濾 波后的認證ECG波形的PR區(qū)間、PR段、QRS波群、ST段、ST區(qū)間、QT區(qū)間、RR區(qū)間、幅度、位 置、噪聲功率和預定統(tǒng)計值。
[0021] 認證器還可被配置為通過基于比較結(jié)果確定用戶是否是參考ECG波形的用戶來 對用戶進行認證；濾波器還可被配置為響應于認證器確定用戶不是參考ECG波形的用戶， 重新設(shè)置卡爾曼濾波器的變量。
[0022] 在另一總體方面，一種用戶注冊設(shè)備包括：心電圖（ECG)波形獲取器，被配置為獲 取用戶的注冊ECG波形以對用戶進行注冊；ECG波形提取器，被配置為基于R峰值從注冊 ECG波形提取代表性的ECG波形；模型參數(shù)提取器，被配置為通過對代表性的ECG波形進行 建模，來提取第一模型參數(shù)；濾波器，被配置為通過將第一模型參數(shù)應用于卡爾曼濾波器， 使用卡爾曼濾波器對注冊ECG波形進行濾波；特征點提取器，被配置為從濾波后的注冊ECG 波形提取多個特征點。
[0023] 模型參數(shù)提取器還可被配置為從代表性的ECG波形提取多個第一高斯函數(shù)，并提 取以下參數(shù)中的任何一個或任何組合，使得代表性的ECG波形和所述多個第一高斯函數(shù)之 和之間的距離最小化：指示所述多個第一高斯函數(shù)中的每個第一高斯函數(shù)的幅度的第一幅 度參數(shù)、指示所述多個第一高斯函數(shù)中的每個第一高斯函數(shù)的持續(xù)時間的第一持續(xù)時間參 數(shù)和指示所述多個第一高斯函數(shù)中的每個第一高斯函數(shù)的位置的第一位置參數(shù)。
[0024] 濾波器還可被配置為使用卡爾曼濾波器基于第一高斯函數(shù)通過將第一模型參數(shù) 應用于注冊ECG波形來提取預測的注冊ECG波形，并通過將注冊ECG波形與預測的注冊ECG 波形進行組合來輸出濾波后的注冊ECG波形。
[0025] 特征點提取器還可被配置為從濾波后的注冊ECG波形提取多個第二高斯函數(shù)，并 提取以下參數(shù)中的任何一個或任何組合，使得濾波后的注冊ECG波形和所述多個第二高斯 函數(shù)之和之間的距離最小化：指示所述多個第二高斯函數(shù)中的每個第二高斯函數(shù)的幅度的 第二幅度參數(shù)、指示所述多個第二高斯函數(shù)中的每個第二高斯函數(shù)的持續(xù)時間的第二持續(xù) 時間參數(shù)和指示所述多個第二高斯函數(shù)中的每個第二高斯函數(shù)的位置的第二位置參數(shù)。
[0026] 特征點提取器還可被配置為提取以下項中的任何一項或任何組合作為特征點：濾 波后的注冊ECG波形的PR區(qū)間、PR段、QRS波群、ST段、ST區(qū)間、QT區(qū)間、RR區(qū)間、幅度、位 置、噪聲功率和預定統(tǒng)計值。
[0027] 在另一總體方面，一種用戶認證設(shè)備包括：注冊器，被配置為通過對從注冊ECG波 形提取的代表性的心電圖（ECG)波形進行建模來提取第一模型參數(shù)，通過將第一模型參數(shù) 應用于卡爾曼濾波器來使用卡爾曼濾波器對注冊ECG波形進行濾波，并從濾波后的注冊 ECG波形提取多個特征點；認證器，被配置為通過將包括在所述多個特征點中的第二模型 參數(shù)應用于卡爾曼濾波器，使用卡爾曼濾波器對認證ECG波形進行濾波，將濾波后的認證 ECG波形與濾波后的注冊ECG波形進行比較，并基于比較的結(jié)果，確定濾波后的認證ECG波 形與注冊ECG波形是否對應。
[0028] 在另一總體方面，一種用戶認證方法包括：獲取將被認證的用戶的認證心電圖 (ECG)波形；通過將從參考ECG波形提取的參考模型參數(shù)應用于卡爾曼濾波器，使用卡爾曼 濾波器對認證ECG波形進行濾波；將濾波后的認證ECG波形與參考ECG波形進行比較；基于 比較的結(jié)果確定濾波后的認證ECG波形與參考ECG波形是否對應。
[0029] 在另一總體方面，一種用戶注冊方法包括：獲取將被認證的用戶的注冊心電圖 (ECG)波形；基于R峰值從注冊ECG波形提取代表性的ECG波形；通過對代表性的ECG波形 進行建模來提取模型參數(shù)；通過將模型參數(shù)應用于卡爾曼濾波器，使用卡爾曼濾波器對注 冊ECG波形進行濾波；從濾波后的注冊ECG波形提取多個特征點。
[0030] 在另一總體方面，一種用戶認證方法包括：通過對從注冊ECG波形提取的代表性 的心電圖（ECG)波形進行建模，來提取第一模型參數(shù)；通過將第一模型參數(shù)應用于卡爾曼 濾波器，使用卡爾曼濾波器對注冊ECG波形進行濾波；從濾波后的注冊ECG波形提取多個特 征點；通過將包括在所述多個特征點中的第二模型參數(shù)應用于卡爾曼濾波器，使用卡爾曼 濾波器對認證ECG波形進行濾波；將濾波后的認證ECG波形與濾波后的注冊ECG波形進行 比較；基于比較的結(jié)果確定濾波后的認證ECG波形與濾波后的注冊ECG波形是否對應。
[0031] 在另一總體方面，一種用戶認證方法包括：獲取將被認證的用戶的認證心電圖 (ECG)波形；使用基于從預先注冊的用戶的參考ECG波形提取的特征調(diào)整的預測濾波器對 認證ECG波形進行濾波；將濾波后的認證ECG波形與參考ECG波形進行比較；基于比較的結(jié) 果確定用戶是否是所述預先注冊的用戶。
[0032] 所述特征可以是用于對參考ECG波形進行建模的高斯函數(shù)的參數(shù)。
[0033] 所述用戶認證方法還可包括：從濾波后的認證ECG波形提取多個第一特征點；以 及從參考ECG波形提取多個第二特征點；將濾波后的認證ECG波形與參考ECG波形進行比 較的步驟可包括：將所述多個第一特征點與所述多個第二特征點進行比較。
[0034] 從以下的詳細描述、附圖和權(quán)利要求，其它特征和方面將是清楚的。
【附圖說明】
[0035] 圖1示出用戶注冊設(shè)備的示例。
[0036] 圖2示出用戶認證設(shè)備的示例。
[0037] 圖3示出用戶認證設(shè)備的另一示例。
[0038] 圖4示出對心電圖（ECG)波形進行排列的示例。
[0039] 圖5A和圖5B示出提取預測的ECG波形的示例。
[0040] 圖6示出使用卡爾曼濾波器對ECG波形進行濾波的示例。
[0041] 圖7示出通過濾波ECG波形改變的距離的趨勢的示例。
[0042] 圖8示出通過濾波ECG波形