【摘要】：隨著網(wǎng)絡(luò)的飛速普及與信息化的高速發(fā)展,基于生物識別技術(shù)的個人身份識別已在資料保密、醫(yī)療保險及金融安全等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。相對于傳統(tǒng)的生物特征識別技術(shù),心電身份識別技術(shù)具有“活體”識別的高防偽能力。近年來,隨著低功耗、小體積、易采集和無需導(dǎo)電膠的心電采集芯片的出現(xiàn),為心電身份識別開辟了極具潛力的應(yīng)用前景。本文圍繞便攜式采集的心電信號(Electrocardiogram,ECG)的質(zhì)量評估、預(yù)處理、身份識別三方面做了研究,提出基于簡單啟發(fā)式融合和模糊綜合評價的ECG質(zhì)量評估方法,實現(xiàn)ECG信號質(zhì)量的評估;設(shè)計了無需峰值點定位、全頻域表征的預(yù)處理技術(shù),構(gòu)建了基于LeNet-5的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,實現(xiàn)了個體身份的有效識別。本文主要工作如下:(1)系統(tǒng)地闡述了心電信號處理的理論基礎(chǔ),包括產(chǎn)生機理、采集方式、波形特征及噪聲特點,以及在模型訓(xùn)練中所采用的數(shù)據(jù)庫及模型訓(xùn)練的方式,為后續(xù)的研究工作提供理論基礎(chǔ)。(2)提出了一種基于簡單啟發(fā)式融合和模糊綜合評價的ECG質(zhì)量評估方法。首先引入6個信號質(zhì)量指數(shù)(Signal quality indices,SQI)量化ECG質(zhì)量,后采用簡單啟發(fā)式融合技術(shù)提取了僅4個SQI參數(shù)(qSQI,pSQI,kSQI,basSQI)全面反映ECG信號的質(zhì)量,避免了傳統(tǒng)多個SQI指標(biāo)在計算上的復(fù)雜性和特征高冗余性問題,通過模糊綜合評價實現(xiàn)精確度量。以Physionet/Cinc Challenge 2011 和 Physionet/Cinc Challenge 2017 兩大數(shù)據(jù)庫 600 組數(shù)據(jù)進行 10 次 10 折交叉驗證,取得了 94.67%的精準(zhǔn)度。(3)設(shè)計了一個無需峰值點定位、全頻域表征的心電信號預(yù)處理技術(shù)。提出了基于小波硬閾值的循環(huán)平移消噪處理算法,并對消噪后信號進行無需特征點提取的盲分割;采用廣義S變換和getframe技術(shù),將ECG信號從時域轉(zhuǎn)換到頻域,捕獲在頻域中每個時間點的頻譜特征圖和ECG軌跡圖,全面反映連續(xù)時間段內(nèi)心電信號頻譜特征的變化趨勢。(4)構(gòu)建了基于LeNet-5的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ECG身份識別系統(tǒng)。構(gòu)建卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),將ECG軌跡圖(頻域中)作為輸入層,優(yōu)化卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu),通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特征自學(xué)習(xí),有效降低了算法工程量,實現(xiàn)了心電內(nèi)在特征模式的有效捕捉。采用Physionet/Cinc Challenge 2017和ECG-ID Database兩大數(shù)據(jù)庫的150組正常、房顫患者、含噪數(shù)據(jù)進行性能評估,分別取得了 96.63%、96.23%和96.18%的識別率。本文的研究工作,實現(xiàn)了心電信號的高精度質(zhì)量評估和身份識別,為信息安全等領(lǐng)域提供了一種魯棒性強、防偽能力高的生物識別新途徑,為心電身份識別技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN911.7;TP183
【圖文】：

邐人臉逡逑圖１．１各種生物識別技術(shù)的特征逡逑目前被廣泛研宄的主要有兩大類生物測定學(xué)：行為學(xué)和生理特征學(xué)，如圖１．１所示，典型逡逑的行為學(xué)包括步態(tài)、語音和簽名等（圖１．１中綠色細線標(biāo)注），生理特征有指紋、虹膜、人臉、逡逑ＤＮＡ等（圖１．１中黃色虛線標(biāo)注），這些技術(shù)主要利用了不同個體間的某一生物特征的差異來進逡逑行個體的識別工作［２：１。其中，指紋識別、人臉識別、虹膜識別都逐步實現(xiàn)了商業(yè)化的發(fā)展ｔ３］。逡逑表１．１橫向比較了各種生物識別技術(shù)的長處和短板。分析表Ｌ１中各項性能指標(biāo)，每一種生物特逡逑１逡逑

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本文編號：2800137