專(zhuān)利名稱(chēng)：電-生物身份識(shí)別方法和設(shè)備的制作方法
電-生物身份識(shí)別方法和i殳備
相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
本發(fā)明包含于2003年7月24日提交的PCT申請(qǐng)WO 2004/012388以及2002年7月29日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)60/398,832 的主題，其全部?jī)?nèi)容結(jié)合于此作為參考。
背景技術(shù)：
身份識(shí)別在生活中的許多方面發(fā)揮重要作用，包括自助《艮行服 務(wù)、電子商務(wù)、電子銀行、電子投資、電子數(shù)據(jù)保護(hù)、遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)資 源、電子交易、工作安全性、防盜設(shè)備、刑事鑒定、安全門(mén)禁、以 及工作場(chǎng)所的進(jìn)入登i己。
計(jì)算機(jī)化的系統(tǒng)通常使用口令和個(gè)人身^f分號(hào)碼(PIN )來(lái)進(jìn)行 用戶(hù)識(shí)別。但是為了確保安全性，需要定期更換口令，這為用戶(hù)增 力口了4艮大的負(fù)擔(dān)。同樣，簽名-驗(yàn)i正方法也存在其他缺點(diǎn)，包括偽造 和登記欺詐。例如，見(jiàn)Beatson等人發(fā)布的第5,892,824號(hào)美國(guó)專(zhuān)利。
因而，近年來(lái)已出現(xiàn)了 <吏用個(gè)體的生物現(xiàn)象-生物測(cè)定的身 <分識(shí) 別系統(tǒng)。期望單獨(dú)或與其他技術(shù)(諸如，智能卡、加密密鑰、以及 數(shù)字簽名) 一起4吏用的生物普及到經(jīng)濟(jì)和日常生活中的所有方面。
已開(kāi)發(fā)出了多種先進(jìn)技術(shù)來(lái)進(jìn)行生物識(shí)別，包括指紋識(shí)別、視 網(wǎng)膜和虹膜識(shí)別、以及語(yǔ)音識(shí)別。例如，Shockley等人在第5,534，855 號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中概括描述了使用生物數(shù)據(jù)(諸如指紋)授權(quán)個(gè)人訪(fǎng)問(wèn)計(jì)算機(jī)。Scheidt等人在第6，490，680號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中描述了使用生物 數(shù)據(jù)的身份驗(yàn)證。Dulude等人在第6,310,966號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中描述了 使用指紋、手掌的幾何形狀、虹膜和—見(jiàn)網(wǎng)膜掃描、以及語(yǔ)音才莫式作 為生凈勿i只另'J馬全i正(biometric authentication certificate)的一告卩分。 Murakami等人在第6,483,929號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中概括描述了用于生物識(shí) 另'J的包4舌纟工夕卜纟戔壽畐射的"生3里禾口纟且織才示^己(physiological and histological markers )，，。然而，這些類(lèi)型的才支術(shù)由于復(fù)雜和不友好;也 獲耳又形式、對(duì)環(huán)境參數(shù)(諸如照明條件和背景噪聲)的敏感性、以 及高成本而僅能夠獲得有限的市場(chǎng)。另外，由于復(fù)雜的獲取步驟， 上述技術(shù)通常需要有操作員在場(chǎng)。
指紋識(shí)別是這一組中沿用已久的、最成熟的技術(shù)。但是它存在 多個(gè)缺點(diǎn)指紋識(shí)別系統(tǒng)不能驗(yàn)證指紋所有者的實(shí)際存在，因此容 易受騙，從而限制了它的在線(xiàn)應(yīng)用的適用性；光學(xué)傳感器是一種成 本高并且易碎的設(shè)備，通常不適合用于消費(fèi)者市場(chǎng)；以及系統(tǒng)會(huì)受 到與犯罪學(xué)有關(guān)的負(fù)面涵義的影響。
視網(wǎng)膜掃描技術(shù)的特征在于高性能。然而，其需要高精度的光 學(xué)傳感器，并且由于它們需要變換頭部姿勢(shì)以及對(duì)特別敏感的器官 —人眼有影響，所以對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)不是很友好。光學(xué)傳感器成本也很高 并且易》卒。
由于虹膜和臉部識(shí)別系統(tǒng)從遠(yuǎn)處記錄圖像并且不是強(qiáng)迫性的， 所以是用戶(hù)-友好(user-friedly)的^支術(shù)。然而，它們需要數(shù)字照相 設(shè)備并且對(duì)照明條件、瞳孔大小變化和臉部表情都很敏感。另夕卜， 虹膜識(shí)別的性能會(huì)由于墨鏡和隱形眼睛的使用而降低，并且可以通 過(guò)^叚冒對(duì)面部識(shí)別進(jìn)行欺騙。語(yǔ)音識(shí)別是該組中最用戶(hù)-友好的技術(shù)；然而，它需要低噪聲環(huán) 境并且對(duì)包括語(yǔ)調(diào)在內(nèi)的固有可變語(yǔ)音參數(shù)非常敏感。此外，現(xiàn)有 的傳統(tǒng)記錄^支術(shù)可以用于欺騙基于語(yǔ)音的識(shí)別系統(tǒng)。
因而，需要可靠、強(qiáng)壯、難以欺騙(在線(xiàn)和離線(xiàn))、低成本的、 用戶(hù)友好的身份識(shí)別技術(shù)，其可以單獨(dú)應(yīng)用、或者與現(xiàn)有的安全系 統(tǒng)相結(jié)合。
這些年來(lái)，心電圖("ECG")測(cè)量已用于許多不同用途。ECG 信號(hào)是由心臟產(chǎn)生的電信號(hào)并且能夠使用通常安裝在對(duì)象胸部的 傳統(tǒng)表面電極來(lái)拾取(pick up )。 ECG信號(hào)由表示在每次心跳期間 的不同功能階段的若干個(gè)分量構(gòu)成，并且會(huì)根據(jù)生成組織 (generating tissue )的電定向(electric orientation )而發(fā)射。
由于在心月莊ia織結(jié)構(gòu)、心月莊方向、以及電《且織定向(electrical tissue orientation )(它們都會(huì)影響從肢體中測(cè)量出來(lái)的心電信號(hào))中 的正夫見(jiàn)變差(normal variation ),因jt匕個(gè)體的心電^f言號(hào)表示出不同的 特定對(duì)象的細(xì)節(jié)。許多類(lèi)型的系統(tǒng)都使用這些特定對(duì)象的變差 (subject-specific variation )。
例如，Blazey等人在第6,293,904號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中描述了使用ECG 信號(hào)來(lái)評(píng)估或勾勒出了個(gè)體的生理和i人知狀態(tài)。至于識(shí)別，Kyoso 等人在關(guān)于Engineering in Medical and Biology Society的第23屆年 度國(guó)際IEEE會(huì)i^ (在土耳其的4尹斯坦布爾)的題為"Development of an ECG Identification System"的2001會(huì)議文獻(xiàn)對(duì)病人的ECG與 先前登記的ECG特征參數(shù)進(jìn)行比較來(lái)用于識(shí)別的用途。Wiederhold 在第2003013509號(hào)美國(guó)申請(qǐng)中建議使用直接或遠(yuǎn)程獲取的ECG信 號(hào)來(lái)識(shí)別對(duì)象，"研究(explore)"用于識(shí)別個(gè)體的特征提取，并且 提供這些方法的"初步分析"。但是ECG信號(hào)由具有可能為組所共有的特征的ECG分量構(gòu)成 的。這些參考文獻(xiàn)中沒(méi)有一個(gè)描述消除ECG分量的共有特征來(lái)生 成用于對(duì)象識(shí)別的簽名的系統(tǒng)或方法。因而，仍然需要具有這些屬 '性的系統(tǒng)和方法來(lái)i口、別個(gè)體。
并非認(rèn)為在該背景中包括的上述參考文獻(xiàn)是關(guān)于本文中所披 露的本發(fā)明的現(xiàn)有坤支術(shù)或類(lèi)似技術(shù)。然而，如本文中所述一樣，該 背景部分中的所有參考文獻(xiàn)結(jié)合于此作為參考。

發(fā)明內(nèi)容
申請(qǐng)人提供具有多個(gè)方面的各種裝置和方法來(lái)解決上述生物 識(shí)別問(wèn)題。
生物識(shí)別問(wèn)題中的每個(gè)問(wèn)題
通過(guò)形成特定個(gè)體的心跳圖形的表示和所存儲(chǔ)的多個(gè)個(gè) 體的心跳圖形的共有特征的表示之間的差異，生成并存儲(chǔ)用于識(shí)別
特定個(gè)體的第一生物簽名；
在生成步驟之后，獲的所選個(gè)體的心跳圖形的表示，并且 通過(guò)在所選個(gè)體的心跳圖形的表示和所存4諸的多個(gè)個(gè)體的心跳圖
形的共有特征的表示之間的差異來(lái)生成第二生物簽名；以及
將第二生物簽名與第 一生物簽名進(jìn)行比較來(lái)確定所選個(gè) 體是否是該特定個(gè)體。
根據(jù)該方面的系統(tǒng)包括ECG信號(hào)獲取模塊、包括ECG簽名生 成器的ECG信號(hào)處理模塊、和輸出模塊。因而，根據(jù)該第一方面，本文中披露的系統(tǒng)和方法將生物-電信
號(hào)變換為獨(dú)特的電-生物(electro-biometric )簽名。心電簽名的獨(dú)特 性使系統(tǒng)難以欺騙，并且本方法的固有的魯才奉性使得其對(duì)于本地以 及遠(yuǎn)程和在線(xiàn)應(yīng)用來(lái)說(shuō)都是^艮理想的。另外，基于生物簽名的系統(tǒng) 的特征在于高識(shí)別特性以及支持開(kāi)放式和封閉式搜索模式。
在根據(jù)第 一 方面的 一個(gè)優(yōu)選方法中，通過(guò)測(cè)量并存儲(chǔ)多個(gè)個(gè)體 的這種表示來(lái)獲得所存儲(chǔ)的一個(gè)或多個(gè)ECG分量的共有特征的表 示，然后平均所有所存儲(chǔ)的表示?？蛇x地，可以通過(guò)諸如主分量分 析(principal component analysis )、 模糊聚類(lèi)分析(fuzzy clustering analysis),子波分解等獲得共有特征。
由于才艮據(jù)該第 一方面的心電方法是魯才奉的，所以它們還有另一 個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)其允許使用能夠作為低成本、用戶(hù)友好的獲取設(shè)備 來(lái)實(shí)施的簡(jiǎn)單并且直接的獲取技術(shù)，并且還排除了對(duì)熟練才喿作員的需要。
根據(jù)關(guān)于這些系統(tǒng)和方法的變化，代替或者除了使用經(jīng)驗(yàn)?zāi)?型，還可以-使用一個(gè)或多個(gè)ECG分量的共有特4正的分沖斤才莫型來(lái)去 除對(duì)象的ECG分量中的一個(gè)或多個(gè)分量的共有特征。同樣，可以 通過(guò)首先將所存儲(chǔ)的表示分為子組、識(shí)別至少一個(gè)子組中的共有特 征、根據(jù)子組對(duì)對(duì)象信號(hào)進(jìn)行分類(lèi)、通過(guò)從對(duì)象信號(hào)中去除子組的 ECG分量中的一個(gè)或多個(gè)分量的共有特征來(lái)生成對(duì)象簽名、以及通 過(guò)計(jì)算對(duì)象簽名關(guān)于該子組的簽名的相關(guān)性來(lái)識(shí)別對(duì)象來(lái)去除共 有特征。
例如，還可以通過(guò)存儲(chǔ)由一個(gè)個(gè)體以不同脈搏率產(chǎn)生的多個(gè)簽 名來(lái)為每個(gè)個(gè)體保留多個(gè)模板。在本實(shí)施例中，于是可以使對(duì)象簽 名與諸如用于適當(dāng)脈搏率的一個(gè)模板的適當(dāng)模板相關(guān)聯(lián)。因而，在 變化中，本文中所披露的系統(tǒng)和方法可以使用多個(gè)簽名模板來(lái)在環(huán)境和反應(yīng)范圍內(nèi)識(shí)別個(gè)體?？蛇x地，或者除此之外，根據(jù)第一方面， 還可以基于脈搏率將對(duì)象信號(hào)和已登記信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化。
根據(jù)本文中所披露的第二方面，識(shí)別處理可以設(shè)置動(dòng)態(tài)閾值。
這個(gè)動(dòng)態(tài)閾值可以以識(shí)別過(guò)程中的所需置信(confidence )度(諸如， 通過(guò)置信評(píng)分來(lái)確定的一個(gè)置信度)為基礎(chǔ)。
根據(jù)本文中所披露的第三方面，本文中所披露的系統(tǒng)和方法可 以使用"品質(zhì)因子(Q-因子)"來(lái)確定是否減少由于噪聲帶來(lái)的信 號(hào)污染。同才羊，品質(zhì)因子或4言號(hào)測(cè)量的其4也品質(zhì)可以用于確定識(shí)別 具有所需置信度的對(duì)象所需的對(duì)象樣本的長(zhǎng)度。其還可以用于登記 具有所需置信度的樣本，以使樣本可以適用于將來(lái)的比較。
在"品質(zhì)因子"計(jì)算的可選實(shí)施例中，本文中所4皮露的系統(tǒng)和 方法可以計(jì)算在由于噪聲帶來(lái)的對(duì)象簽名和/或已登記簽名中的標(biāo) 準(zhǔn)偏差，并且纟艮據(jù)這些計(jì)算來(lái)確定信號(hào)品質(zhì)是否適合于進(jìn)行識(shí)別。
同樣，本文中所4皮露的系統(tǒng)和方法可以通過(guò)測(cè)量觸頭或#笨針的 阻抗來(lái)確定4言號(hào)品質(zhì)。#4居該方面的信號(hào)品質(zhì)測(cè)量還可以用于通知 對(duì)象來(lái)調(diào)節(jié)他或她與傳感器或探針的接觸或相對(duì)于傳感器或探針 的位置。
根據(jù)第四方面，對(duì)象和數(shù)據(jù)庫(kù)簽名可以被加密作為安全預(yù)防措 施來(lái)防止未經(jīng)授權(quán)就存取和使用這些簽名。
根據(jù)第五方面，可以使用與產(chǎn)生 一 致信號(hào)的某些身體部位相接 觸地設(shè)置的電極來(lái)獲取ECG信號(hào)。對(duì)于某些身體部位來(lái)說(shuō)，電極 放置的 一 個(gè)極小的改變也可能導(dǎo)致所接收到的信號(hào)形態(tài)的急劇改 變，并且甚至可能導(dǎo)致截然不同的信號(hào)分量出現(xiàn)或消失。因而，根 據(jù)該方面，本文中所4皮露的方法和系統(tǒng)可以使用產(chǎn)生特定對(duì)象的一致信號(hào)的電極放置部位，盡管在這些部位內(nèi)的電極布置有所改變， 但該一致信號(hào)具有魯棒性。這些部位包括臂和腿(包括手指和腳 趾)。在這些部位中的電極放置的魯棒性來(lái)源于只要電極保持接近 肢體末端就不會(huì)改變的恒定心電信號(hào)投影。
才艮據(jù)該相同的第五方面，通常所^兌的超高阻抗4全測(cè)探針的某些 檢測(cè)探針還可以用于獲取信號(hào)，該信號(hào)包括來(lái)自諸如指尖的單個(gè)身 體點(diǎn)的信號(hào)?？蛇x地，或者除此之外，這些超高阻抗一企測(cè)纟笨針可以 遠(yuǎn)程檢測(cè)心電信號(hào)，從而在維持信號(hào)一致性的同時(shí)，消除電極放置 置的困難。
才艮據(jù)第六方面，本文中所披露的系統(tǒng)和方法可以包括防止登記 欺騙以及降低數(shù)據(jù)庫(kù)登記者謊報(bào)他或她身份的能力。
才艮據(jù)第七方面，本文中所4皮露的系統(tǒng)和方法可以通過(guò)將他或她 的匹配評(píng)分與數(shù)據(jù)庫(kù)登記者的匹配評(píng)分進(jìn)行比較來(lái)識(shí)別對(duì)象。
根據(jù)第八方面，本文中所3皮露的系統(tǒng)和方法可以^吏用加權(quán)相關(guān) 技術(shù)，其將不同的權(quán)重授予不同的心電信號(hào)分量，以用于生成簽名
的用途?？蛇x地，或者除此之外，可以使用包括均方根計(jì)算或Ll 量度的各種量度(metric)來(lái)使簽名標(biāo)準(zhǔn)化。
優(yōu)選地，4艮據(jù)上述各個(gè)方面中的每個(gè)方面的系統(tǒng)和方法為了身 份識(shí)別的目的而自動(dòng)執(zhí)行其任務(wù)。另外，這些系統(tǒng)和方法可以結(jié)合 到很寬范圍的裝置和系統(tǒng)中。 一些非限制性的實(shí)例如下智能卡； 護(hù)照、駕駛執(zhí)照設(shè)備；生物-登錄(bio-logon)識(shí)別設(shè)備；個(gè)人數(shù)字 助理("PDA，，)；蜂窩嵌入式識(shí)別設(shè)備；防盜設(shè)備；ECG監(jiān)控設(shè)備； 電子銀行設(shè)備；電子交易設(shè)備；寵物識(shí)別設(shè)備；物理存取設(shè)備；邏 輯存取設(shè)備；以及結(jié)合ECG和指紋監(jiān)控的設(shè)備、血壓監(jiān)控和/或任 意其他形式的生物測(cè)定裝置的設(shè)備。另夕卜，本文中所披露的系統(tǒng)和方法可以用于識(shí)別人的年齡，諸 如，通過(guò)將對(duì)象的QRS復(fù)合波的寬度(或者更概括來(lái)說(shuō)與對(duì)象的
QRS相關(guān)的簽名分量)與登記組或分析ECG模型的寬度進(jìn)行比較。
在另一個(gè)應(yīng)用中，本文中所4皮露的系統(tǒng)和方法可以用于識(shí)別4吏 用藥物的人，諸如通過(guò)登記并計(jì)算、或分析得到一系列與藥物相關(guān) 的簽名才莫斧反。該方法還可以用于識(shí)別或捉住企圖通過(guò)^f吏用藥物來(lái)更 改其ECG信號(hào)以欺騙系統(tǒng)的對(duì)象。
其他應(yīng)用包括使用本文中所披露的系統(tǒng)和方法，這些系統(tǒng)和方 法用于進(jìn)入建筑和房屋的控制、監(jiān)視系統(tǒng)使用、無(wú)線(xiàn)裝置使用、控 制和用戶(hù)-驗(yàn)i正、移動(dòng)電話(huà)啟動(dòng)、計(jì)算才幾存取控制(例如通過(guò)膝上型 電腦、PC、鼠標(biāo)、和/或鍵盤(pán))、數(shù)據(jù)存取(諸如文檔控制)、公共 運(yùn)輸?shù)穆每妥R(shí)別、電梯使用控制、火器鎖定、車(chē)輛控制系統(tǒng)(包括 通過(guò)點(diǎn)火啟動(dòng)和門(mén)鎖)、智能卡存取控制和智能卡信貨審核、對(duì)在 線(xiàn)內(nèi)容的訪(fǎng)問(wèn)(包括受版權(quán)保護(hù)的著作)、電子客票、核材料的使 用和控制、機(jī)器人控制、飛機(jī)進(jìn)入和控制(旅客身份、飛行控制、 維修工的進(jìn)入)、自動(dòng)販賣(mài)機(jī)的使用和控制、自助洗衣店的洗衣機(jī)/ 干衣機(jī)的使用和控制、鎖扣裝置的使用、對(duì)兒童安全的鎖、電視和 /或錄像存取控制、解密密鑰的存取和使用、無(wú)需貨幣的自動(dòng)販賣(mài)機(jī)、 自動(dòng)販賣(mài)機(jī)維修進(jìn)入、游戲控制臺(tái)的訪(fǎng)問(wèn)(包括在線(xiàn)交易能力)、 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全(包括網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)和控制)、銷(xiāo)售點(diǎn)的買(mǎi)主識(shí)別、在 線(xiàn)交易(包括顧客識(shí)別和賬戶(hù)存取)、現(xiàn)金付款服務(wù)或電匯識(shí)別、 建筑維修的進(jìn)入和控制、以及植入的醫(yī)療裝置編程控制。對(duì)于本領(lǐng) 域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在本公開(kāi)范圍內(nèi)的其他應(yīng)用將是顯而易見(jiàn)的。
對(duì)于任何應(yīng)用來(lái)說(shuō)，才艮據(jù)任意或所有以上方面的i殳備可以連續(xù) 或者根據(jù)需要來(lái)運(yùn)行。上述設(shè)備可以被構(gòu)造成能夠通過(guò)使一個(gè)或多 個(gè)電極或者遠(yuǎn)離個(gè)體的傳感器與個(gè)體相接觸來(lái)獲得所選個(gè)體的心 跳圖形的表示。當(dāng)將該設(shè)備設(shè)置在智能卡中時(shí)，該卡可以在成功識(shí)別之后啟用一段有限的時(shí)間，然后失效，直到執(zhí)行下一次成功識(shí)別。 上述設(shè)備可以被構(gòu)造為使用加密密鑰或數(shù)字簽名來(lái)操作。
關(guān)于本文中所4皮露的方法，可以連續(xù)或以某一其^也順序扭一f亍上 述方法的步芬聚。本文中所4皮露的系統(tǒng)和方法可以用于人或其^也動(dòng)物 對(duì)象上。
本文中
還描述了其他的實(shí)施例及其修改、改變以及增強(qiáng)


圖1是用于以本文中所披露的各個(gè)方面來(lái)使用的包括信號(hào)獲取
模塊、信號(hào)處理模塊、和輸出模塊的系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖2是圖1的系統(tǒng)中的信號(hào)獲取模塊的一個(gè)實(shí)施例的框圖3是圖1的系統(tǒng)中的信號(hào)處理模塊的一個(gè)實(shí)施例的框圖4是示出了從20個(gè)對(duì)象的數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算出來(lái)的總平均心電信 號(hào)波形圖5示出了參加到數(shù)據(jù)庫(kù)中并且對(duì)圖4中的平均波形啦文出貢獻(xiàn) 的10個(gè)對(duì)象的一組心電4言號(hào)波形；
圖6示出了^v圖5的信號(hào)波形得到的一組電-生物簽名波形、或 模板；
圖7示出了對(duì)圖4的總平均波形做出貢獻(xiàn)的20個(gè)對(duì)象的保持 符號(hào)的平方相關(guān)值的散布圖和分布柱狀圖；圖8示出了基于識(shí)別中斷過(guò)程中的所需置信度的Z-評(píng)分的表
格；
圖9a示出了相關(guān)性的分布；
圖9b示出了經(jīng)過(guò)Z-變換的相關(guān)性的分布；
圖IO示出了識(shí)別性能曲線(xiàn)(靜態(tài))；
圖ll示出了識(shí)別性能曲線(xiàn)(動(dòng)態(tài))；
圖12示出了作為NSR的函數(shù)的信號(hào)品質(zhì)；
圖13示出了 5秒圖段內(nèi)作為信號(hào)品質(zhì)的函數(shù)的匹配評(píng)分；
圖14示出了 20秒圖>^內(nèi)作為信號(hào)品質(zhì)的函#:的匹配評(píng)分；
圖15示出了作為記錄時(shí)間的函數(shù)的匹配評(píng)分(其中，Q = 0.8);
圖16示出了作為記錄時(shí)間的函數(shù)的匹配評(píng)分(其中，Q = 0.5);
圖17示出了優(yōu)選系統(tǒng)的功能部件圖；以及
圖18示出了優(yōu)選的信號(hào)處理器的功能部件圖。
具體實(shí)施例方式
定義
除非另外指出，否則術(shù)語(yǔ)"識(shí)別(identify )，，、"正在識(shí)別 (identifying)",和"識(shí)另'J (identification)"的含意分別包括"驗(yàn)證身份(verify identity )，，、"正在驗(yàn)證身份(verifying identity )，，、和"身 4分的,驗(yàn)i正(verification of identity )"的才既念。
"封閉式搜索"意味著檢查單個(gè)存儲(chǔ)的簽名來(lái)驗(yàn)證個(gè)體身份的搜索。
"開(kāi)放式搜索"意味著搜索多個(gè)存儲(chǔ)簽名來(lái)驗(yàn)證對(duì)象的搜索。 第一方面
根據(jù)第一方面，獲取、處理并分析生物-電信號(hào)(bio-electric signal)來(lái)驗(yàn)證個(gè)體的身份。例如，在圖1中示出了根據(jù)該第一方面 的系統(tǒng)和方法的優(yōu)選實(shí)施例。圖1示出了,皮稱(chēng)作電-生物識(shí)別
(Elector-Biometric Identification,縮寫(xiě)為E-BioID )系纟充的系纟克。 在該優(yōu)選實(shí)施例中。所存儲(chǔ)的多個(gè)個(gè)體的一個(gè)或多個(gè)ECG分量的 共有特^E的表示是那些個(gè)體的一個(gè)或多個(gè)ECG分量的平均。然而， 其他實(shí)施例可以采用所存儲(chǔ)的不同類(lèi)型的共有特征(諸如可以通過(guò)
(例如)主分量分析、模糊聚類(lèi)分析、或子波分解可獲得的、或者 由分析模型提供的那些共有特征)的表示。
在優(yōu)選實(shí)施例中，E-BioID系統(tǒng)的基本元件包4舌單個(gè)殼體 (housing)中設(shè)置的信號(hào)獲取模塊12、信號(hào)處理模塊14、和輸出 模塊16。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)可以提供本地獲的的電-生物 信號(hào)的遠(yuǎn)程分析。基于現(xiàn)有技術(shù)中已知的原理和技術(shù)、結(jié)合本公開(kāi)， 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地實(shí)現(xiàn)圖1中所示的每個(gè)部件。
圖2示出了在E-BioID系統(tǒng)中的信號(hào)獲取d莫塊12的優(yōu)選構(gòu)造。 數(shù)據(jù)獲取模塊優(yōu)選地包括一個(gè)或多個(gè)傳感器22、前置放大器24、 帶通濾波器26、和模數(shù)(A/D )轉(zhuǎn)換器28?；诂F(xiàn)有技術(shù)中已知的原理和技術(shù)、結(jié)合本公開(kāi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地實(shí)現(xiàn)這些部件。
傳感器22可以是能夠檢測(cè)心跳圖形的任何類(lèi)型的傳感器。例 如，其可以是作為"附件"連接至標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)的金屬板傳感器。 才艮據(jù)另一方面，單個(gè)傳感器可以單獨(dú)地(例如)通過(guò)接觸手指來(lái)從 4妄觸的單個(gè)點(diǎn)獲取3言號(hào)；可選;也，傳感器完全可以不與對(duì)象4妄觸。
圖3示出了 E-BioID系統(tǒng)中的信號(hào)處理才莫塊14的優(yōu)選元件。 信號(hào)處理一莫塊優(yōu)選地包括lt字信號(hào)處理器(DSP) 32、雙端口 Ram (DPR ) 34、電可沖察可編禾呈序只讀存^諸器(E2PROM ) 36和I/O端 口 38?；诂F(xiàn)有技術(shù)中已知的原理和二技術(shù)、結(jié)合本7>開(kāi)，本領(lǐng)域才支 術(shù)人員可以容易地實(shí)現(xiàn)這些部件。信號(hào)處理模塊14通過(guò)端口 38連 接至信號(hào)獲取模塊12和輸出模塊16。
在 一 個(gè)可選實(shí)施例中，可以在作為靈活計(jì)算平臺(tái)的個(gè)人計(jì)算機(jī) 上4吏用適當(dāng)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理才莫塊，從而將該系統(tǒng)直4妄結(jié)合到家 庭、辦公室、或研究所/企業(yè)環(huán)境中的現(xiàn)有計(jì)算設(shè)施中。
輸出模塊16優(yōu)選地包括諸如LCD或CRT監(jiān)視器的專(zhuān)用顯示 單元，并且可以包括用于啟動(dòng)諸如鎖定機(jī)構(gòu)的外部電氣設(shè)備的繼電 器(relay )?？蛇x地，輸出模塊可以包括用于將識(shí)別結(jié)果轉(zhuǎn)播至遠(yuǎn) 程站點(diǎn)來(lái)進(jìn)行進(jìn) 一 步的操作的通信線(xiàn)。
信號(hào)獲取、處理和分析
以簡(jiǎn)單的形式獲取生物電信號(hào)、或心跳信號(hào)，其中，指示對(duì)象 接觸至少一個(gè)傳感器22數(shù)秒鐘?？梢允墙饘侔宓囊粋€(gè)或多個(gè)傳感 器將生物電信號(hào)傳導(dǎo)至將生物電信號(hào)放大到所需電壓范圍的放大 器24。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，電壓范圍是0到5伏。放大的信號(hào)通過(guò)濾波器26，以去除優(yōu)選頻率4Hz 40Hz以外 的分量?？蛇x地，可以與陷波濾波器(notch filter)相結(jié)合來(lái)〗吏用 0.1Hz~ 100Hz的更寬的范圍來(lái)排除電源頻率干擾(50/60Hz)。優(yōu)選 地，使用12-位A/D轉(zhuǎn)換器28以?xún)?yōu)選地約為250Hz的采樣頻率來(lái) 執(zhí)行信號(hào)的數(shù)字化。
在模塊14中，通過(guò)"R"峰值幅度對(duì)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，以說(shuō)明 與外生電屬性最相關(guān)的信號(hào)幅度變化。標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)被變換成與 預(yù)存〗諸的電-生物簽名才莫一反相比4交的電-生物簽名(electro-biometric signature )。將比較結(jié)果量化、任意分配一個(gè)置信值，然后將其傳輸 至輸出才莫塊16，其中，輸出才莫塊16向給E-BioID系統(tǒng)的用戶(hù)沖是供 識(shí)別反饋，并且還可以啟動(dòng)外部設(shè)備(諸如鎖或警報(bào)器、如網(wǎng)絡(luò)登 記確認(rèn)的虛擬設(shè)備、或者通信鏈路)。
可選地，或者除此之外，可以為脈搏率〗吏信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化。由于心 電信號(hào)會(huì)受到作為眾所周知的心電調(diào)節(jié)器(modifier)的樂(lè):M專(zhuān)率的 影響，所以上述操作是很有用的。脈搏率的改變可以引起"P"和"T，， 分量相對(duì)于心電信號(hào)的"QRS"分量(這些分量出現(xiàn)在圖5中)的 等^f寺時(shí)間、幅度和形態(tài)的改變。然而，可以通過(guò)信號(hào)復(fù)合波(signal complex)的后向、脈搏率-馬區(qū)動(dòng)調(diào)整來(lái)自動(dòng)補(bǔ)償脈搏率改變。另夕卜， 系統(tǒng)的自適應(yīng)運(yùn)行模式可以跟蹤和補(bǔ)償引起改變的脈沖率。這可以 通過(guò)壓縮或擴(kuò)展心跳波形的一個(gè)周期的時(shí)標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)。可以使用描述 波形特征(例如，S-T、 P-Q段持續(xù)時(shí)間)與脈搏率之間的關(guān)系的更 復(fù)雜的表述。因而，根據(jù)這個(gè)變化的方法可以基于心電信號(hào)的鑒別， 其中，分析與心跳同時(shí)執(zhí)行，從而消除了一般人共有特征，因而， 增強(qiáng)了構(gòu)成原始心電信號(hào)中通常不能檢測(cè)到的電-生物、或生物、簽 名的特定對(duì)象的特征。
在另一個(gè)實(shí)施例中，爿夸該E-BioID系統(tǒng)作為完整的緊;奏裝置來(lái) 實(shí)現(xiàn)，其中，許多功能元件都在基于ASIC的系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)。在另 一個(gè)實(shí)施例中，可以將該設(shè)備結(jié)合到戴在手腕上的表中， 其中，在戴表手腕和佩帶者的另一只手之間測(cè)量信號(hào)。手表的背面 可以由與手腕的后部相接觸的導(dǎo)電介質(zhì)(例如，金屬板)制成，并 且手表的正面可以設(shè)置有需要與另一只手的手指相接觸的另一個(gè) 金屬觸點(diǎn)。手表可以傳輸表示確認(rèn)佩帶者身〗分、和/或啟動(dòng)諸如門(mén)、 計(jì)算機(jī)、保險(xiǎn)箱等的物理或邏輯鎖定裝置的信號(hào)。手表還可以傳輸 關(guān)于佩帶者的個(gè)人信息。
操作原理
生物識(shí)別需要將新獲取的生物簽名與已記錄的或登記的生物 簽名模板數(shù)據(jù)庫(kù)中的簽名模板進(jìn)行比較。這需要系統(tǒng)進(jìn)行兩個(gè)階段
的才喿作登記和識(shí)別。 登記階段
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)新對(duì)象都被指示用左手的手指觸摸 第一傳感器，同時(shí)用右手的手指觸摸另一個(gè)傳感器。在可選實(shí)施例 中，對(duì)象可以用身體的其他部分(優(yōu)選地，手或腿)來(lái)接觸摸通常 由金屬制成的傳感器。在另一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)象可以用單個(gè)身體點(diǎn) 來(lái)觸摸單個(gè)傳感器?？蛇x地，對(duì)象根本無(wú)需接觸傳感器。系統(tǒng)監(jiān)視 對(duì)象的脈搏率并且開(kāi)始記錄，優(yōu)選地，持續(xù)至少20秒?？梢愿鶕?jù) 所需的4青度來(lái)使用更短的時(shí)間間隔。 一旦完成記錄，系統(tǒng)可以進(jìn)行 自我測(cè)試，以通過(guò)比較從所登記的段的兩個(gè)部分中得到的至少兩個(gè) 生物簽名來(lái)驗(yàn)證簽名的一致性。兩個(gè)部分可以是兩個(gè)半個(gè)、或者兩 個(gè)更大、重疊的段。兩個(gè)部分可以用于獲得兩個(gè)生物簽名。如果自 我測(cè)試的結(jié)果是成功的，則完成對(duì)象的登記，而如果不成功則重復(fù) 上述過(guò)程。成功記錄用于構(gòu)造被添加到心電信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)中的心電信 號(hào)或一系列心電信號(hào)。然后，通過(guò)去除加入到數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)象中的所有或一個(gè)子組所 共有的特征將心電信號(hào)變換成一組電-生物簽名模板，從而增強(qiáng)特定 對(duì)象的區(qū)別特征。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)創(chuàng)建通過(guò)同步平均來(lái)自整個(gè)對(duì)象池 的標(biāo)準(zhǔn)化心電信號(hào)而計(jì)算得到的總平均心電模板?？偲骄硎旧鲜?的共有特征，因此，從每一個(gè)心電信號(hào)中減去總平均就產(chǎn)生一組不 同的、特定對(duì)象的電-生物模板簽名。在一個(gè)可選實(shí)施例中，可以使 用消除共有特征的其他裝置，諸如主分量分析、模糊聚類(lèi)分析或子 波分解。
可選地，或除此之外，可以代替使用才艮據(jù)已登記的數(shù)據(jù)計(jì)算得
到的經(jīng)驗(yàn)才莫型，通過(guò)使用用于一個(gè)或多個(gè)ECG分量的共有特征的 分析模型來(lái)去除共有特征。
在另 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，以增強(qiáng)子集內(nèi)部相似性和子集間的差 異性的方式來(lái)將數(shù)據(jù)庫(kù)分成若千個(gè)子集。然后，本實(shí)施例計(jì)算用于 一個(gè)或多個(gè)子集的不同的總平均或其他共有特征確定。該凄t據(jù)庫(kù)劃 分本身可以使用標(biāo)準(zhǔn)模式分類(lèi)方案(諸如線(xiàn)性分類(lèi)器、貝氏分類(lèi)器、 模糊分類(lèi)器、或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))來(lái)執(zhí)行。在大數(shù)據(jù)庫(kù)的情況下，將數(shù)據(jù) 庫(kù)分成多個(gè)子集以簡(jiǎn)化和縮短搜索過(guò)程，并且確保作為心電信號(hào)中 的相似性的適當(dāng)表示的總平均的有效性是很有用的。該對(duì)象簽名于 是可以通過(guò)去除在適當(dāng)子組中發(fā)現(xiàn)的共有特征來(lái)創(chuàng)建。
圖4示出了由加入到翁:據(jù)庫(kù)中的20個(gè)對(duì)象組成的池構(gòu)成的總 平均的實(shí)例。
圖5示出了心電信號(hào)的10個(gè)實(shí)例，以及圖6示出了通過(guò)消除 包括在數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有對(duì)象的共有特征，從以上心電信號(hào)中得到的 電一生物模板簽名。具體地，圖6的每個(gè)簽名是通過(guò)從圖5的相應(yīng)信號(hào)中減去圖4的波形而得到的。將會(huì)看到，盡管原始心電信號(hào)非常 相似，而得到的電-生物簽名明顯不同。已發(fā)現(xiàn)這些不同反映了成為
E-BioID系統(tǒng)的識(shí)別能力的基礎(chǔ)的固有唯一的心電差異。
識(shí)別階段
在識(shí)別階段，對(duì)象與系統(tǒng)以類(lèi)似于登記階段的方式進(jìn)行交互， 然而，大約幾秒鐘量級(jí)的更短的記錄時(shí)間就足夠了。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)執(zhí)行驗(yàn)證過(guò)程(封閉式搜索)系 統(tǒng)處理所獲得的信號(hào)；通過(guò)去除在整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)現(xiàn)的、在數(shù)據(jù)庫(kù) 的所劃分的子組中發(fā)現(xiàn)的、或者由分析ECG模型才是供的共有特征 來(lái)形成電-生物對(duì)象簽名；根據(jù)脈搏率來(lái)調(diào)整簽名；并且對(duì)經(jīng)過(guò)調(diào)整 的電-生物簽名與對(duì)象的已登記的電-生物簽名模板進(jìn)行比較。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)^U亍識(shí)別過(guò)程(開(kāi)》文式4叟索) 系統(tǒng)對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)或數(shù)據(jù)庫(kù)的所劃分的子組進(jìn)行重復(fù)比較，從而提 供匹配身〗分的識(shí)別。
比較處理
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)如下計(jì)算電-生物簽名CJj和電-生物
簽名模板(Di之間的相關(guān)系數(shù)p來(lái)執(zhí)行比較
相關(guān)系數(shù)一皮進(jìn)行平方，從而維持其原始符號(hào)？7 = 5^</ )*|川2。 在一個(gè)可選實(shí)施例中，比較可以基于其他相似性測(cè)量(諸如電-生物
簽名之間的RMSi吳差)。比較可以根據(jù)操作模式(封閉式搜索，或開(kāi)放式搜索)產(chǎn)生一 個(gè)或多個(gè)相關(guān)系數(shù)。在封閉式搜索模式中，保持符號(hào)不變的平方相
關(guān)系凄t ( sign-maitained squared correlation coefficient) ( 7 )可以用于
估文出識(shí)別決定大于預(yù)置的閾值的值凈皮認(rèn)為是正識(shí)別、或匹配；邊 界線(xiàn)、接近閾值的值可以表示需要擴(kuò)展或重復(fù)記錄。在開(kāi)放式搜索 模式中，假設(shè)最高系數(shù)在所選閾值之上，則在所有保持符號(hào)不變的 平方相關(guān)系數(shù)中的最大的保持符號(hào)不變的平方相關(guān)系數(shù)產(chǎn)生最可 能的對(duì)象識(shí)別。
預(yù)置的閾值來(lái)自于所需置信度；較高的所需置信度需要較高的 閾值。在一個(gè)實(shí)施例中，大于0.8的保持符號(hào)不變的平方相關(guān)值是 匹配的特征，而小于0.7的值是不匹配的特征。因而，大于0.8的
凈皮i人為是不匹配。
圖7上部的圖示出了保持符號(hào)不變的平方相關(guān)值的散布圖，用 虛線(xiàn)標(biāo)出0.8的閾<直。在匹配(圓圈)和不匹配(星)之間的清晰 間隔是4艮明顯的。在其它兩個(gè)圖中的柱狀圖才是供了 E-BioID系統(tǒng)的 強(qiáng)大識(shí)別能力的不同視圖，其中，可以看到不匹配集中在零值附近 (不相關(guān))周?chē)ヅ涿芗植荚?.0附近(絕對(duì)相關(guān))。 在一個(gè)可選實(shí)施例中，可以使用更復(fù)雜的識(shí)別決定機(jī)制，諸如 多參數(shù)機(jī)制(例如，模糊邏輯機(jī)制)，其使用一個(gè)以上的距離量度； 例如，可以根據(jù)分段數(shù)據(jù)分析獲得多個(gè)相關(guān)值。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)在信號(hào)中遇到改變時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)向?qū)?象的數(shù)據(jù)庫(kù)文件添加心電信號(hào)來(lái)隨著時(shí)間提高性能。在隨后的識(shí)別 過(guò)程中，系統(tǒng)處理新獲得的信號(hào)、計(jì)算脈搏率、形成電-生物對(duì)象簽 名、選擇具有最類(lèi)似脈搏率的所登記的電-生物簽名模板、并且將新 的電-生物簽名與所選的已登記的電-生物簽名模板進(jìn)行比較。在另 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)使用在長(zhǎng)期系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中獲得 的信號(hào)來(lái)跟蹤登記對(duì)象的心電信號(hào)中的可能變化，并且如果出現(xiàn)了 一致的改變，則自動(dòng)調(diào)整所登記的信號(hào)來(lái)反映這些改變。該跟蹤過(guò) 程補(bǔ)償了電子-心臟信號(hào)在長(zhǎng)時(shí)期中的逐漸改變，j旦是并不補(bǔ)償如與 臨床心臟條件相關(guān)的所期望的那些快速、急劇的改變。在另一個(gè)實(shí) 施例中，這種急劇改變可以^皮才艮告給表明需要醫(yī)療咨詢(xún)的對(duì)象。
第二方面
生物識(shí)別方法得益于識(shí)別閾值的適當(dāng)確定。可以才艮據(jù)候選簽名 和已登記的數(shù)據(jù)庫(kù)簽名之間的相關(guān)性的分析來(lái)得到識(shí)別閾值?？梢?使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分布來(lái)確定閾值以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的識(shí)別性能。然而，固 定閾值含蓄地采取確定性簽名和穩(wěn)定的噪聲，盡管實(shí)際上簽名是可
變的并且噪聲:f又決于幾乎不可預(yù)測(cè)的外部影響。因此，包4舌才艮據(jù)第 一方面的的那些生物識(shí)別方法的生物識(shí)別方法可能受5 'J數(shù)據(jù)庫(kù)中 的信號(hào)和噪聲變化以及測(cè)試示數(shù)的不利影響。通常，這可以對(duì)匹配 和不匹配產(chǎn)生減小的相關(guān)寸生。
因而，4艮據(jù)第二方面，包4舌4艮才居第一方面的生物識(shí)別的生物識(shí) 別方法和系統(tǒng)可以使用能夠補(bǔ)償信號(hào)變化和噪聲干擾的影響的動(dòng) 態(tài)閾值。該方面產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的、取決于數(shù)據(jù)的識(shí)別閾值。在優(yōu)選實(shí)施 例中，使用統(tǒng)計(jì)方法在每個(gè)識(shí)別嘗試中重新計(jì)算動(dòng)態(tài)閾值，以標(biāo)準(zhǔn) 化相關(guān)數(shù)據(jù)，從而能夠計(jì)算出可量化、統(tǒng)計(jì)上有效的識(shí)別閾值。所 示閾值對(duì)可變信號(hào)和噪聲條件是有抵抗力的。
根據(jù)該第二方面的優(yōu)選方法是基于用于測(cè)試簽名和 一 組已登 記簽名之間的基于相關(guān)性的評(píng)分的置信界限的確定。具有給定的統(tǒng) 計(jì)置信度的置信界限描述所討論的值的上限和下限。兩端限定的界 限描述上和下界限，而一端限定的界限僅描述上或下界限，可以理 解變量值或者沒(méi)有下限或者沒(méi)有上限。如果考慮中的變量滿(mǎn)足適合于每個(gè)統(tǒng)計(jì)方法的確定統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，那么就可以以若干不同方式來(lái)統(tǒng) 計(jì)地確定置信界限。
大多數(shù)的統(tǒng)計(jì)方法依賴(lài)正態(tài)分布變量的值，即，根據(jù)鐘形高斯 分布。已充分統(tǒng)計(jì)地描述了正態(tài)分布的變量的特征，并且其統(tǒng)計(jì)界 限可以基于變量平均和變〗匕以直^妄的方式來(lái)確定。
當(dāng)變量沒(méi)有按照正態(tài)分布時(shí)，可以使用正態(tài)變換將原始變量好 變換為將力l從正態(tài)分布的新變量，并且因而可以用于確定置信界 限?？梢允褂媒y(tǒng)計(jì)考慮、或通過(guò)足夠大的數(shù)據(jù)集的經(jīng)-驗(yàn)4全查來(lái)確定 適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)變換。為了根據(jù)原始變量來(lái)表示置信界限，還需要反向變換。
信號(hào)交叉相關(guān)性的分析可以用于匹配過(guò)程。值的范圍從-1 (絕
對(duì)負(fù)相關(guān))經(jīng)過(guò)0 (不相關(guān))到+1 (絕對(duì)正相關(guān))。通常，顯著的正
相關(guān)表示可能的真識(shí)別，并且因而，應(yīng)使用一端限定的上置信界限 來(lái)描述動(dòng)態(tài)識(shí)別閾值。
通過(guò)限定，相關(guān)性是有界的變量，因而，不"良/人正態(tài)分布。需 要算術(shù)變換來(lái)標(biāo)準(zhǔn)化允許確定上置信界限的相關(guān)性分布。可選地，
可以Y吏用不依賴(lài)這種變纟灸的經(jīng)-驗(yàn)方法。
以下將更加全面描述的優(yōu)選方法尤其適合于校正分析。其基于
將相關(guān)性變換為正態(tài)分布變量的費(fèi)希爾(Fisher) Z變換。
另一種方法可以使用平方相關(guān)性。由于原始相關(guān)性不是加性 的，因此相關(guān)性的平均或其他統(tǒng)計(jì)函^:不具有統(tǒng)計(jì)意義。平方相關(guān) 性是加性的，但是它們還不是正態(tài)分布的，從而將需要其他的變換。 如果相關(guān)性的先前處理改變了它們值的分布，則可能需要其他的變換來(lái)解決這些改變。這些其他的變換包括但不限于對(duì)數(shù)、平方、平 方才艮、和超越函凄t。
另外一種方法可以包括先前經(jīng)驗(yàn)測(cè)試的等級(jí)，優(yōu)選地，其中， 使大量候選簽名與大型數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)。錯(cuò)誤識(shí)別的可能性將直接通過(guò) 沖全查該凄t據(jù)庫(kù)來(lái)確定，或可以依經(jīng)-瞼確定適當(dāng)?shù)淖?奐。然而，由于 該方法不是動(dòng)態(tài)的并且必須在實(shí)際測(cè)試之前執(zhí)行，所以不能夠輕易 #卜償測(cè)試條件的影響，從而需要改進(jìn)用于噪聲影響的數(shù)學(xué)模型。
才艮據(jù)該第二方面的優(yōu)選方法(費(fèi)希爾變4奐方法)包4舌在4美選簽 名和已登記的簽名之間的相關(guān)性的變換，以獲得更加接近正態(tài)分布
的評(píng)分的分布。如上所述，滿(mǎn)足正態(tài)性々i定的ft據(jù)可以用于得到參
數(shù)置信界限。
費(fèi)希爾Z變換用于正態(tài)相關(guān)性。可以如下來(lái)表示該變換
Zy = <3TC/a"/2 ( T )
其中，々是經(jīng)過(guò)變換的值，"/rto"/z是反雙曲正切函l丈，以及r 是相關(guān)值。arc^w/z應(yīng)以弧度來(lái)表示。
一旦變換了所有的相關(guān)值，用于經(jīng)過(guò)變換的評(píng)分的一端限定的 置信界限可以通過(guò)計(jì)算除了候選相關(guān)性以外的所有經(jīng)過(guò)變換的相 關(guān)性的平均和所有經(jīng)過(guò)變換的相關(guān)性的標(biāo)準(zhǔn)差，然后如下進(jìn)行計(jì)算 來(lái)確定
置信界卩艮=tanh (Zf mean + z* sdzf)
其中，Z是正態(tài)分布"Z評(píng)分"，Zfmean是使用數(shù)據(jù)庫(kù)變換的相
關(guān)性的平均，以及sdzf是使用數(shù)據(jù)庫(kù)變換的相關(guān)性的標(biāo)準(zhǔn)差。小寫(xiě)的Z此處指的是正態(tài)分布Z-評(píng)分的值，其是根據(jù)截止期間 所需的置信度得到的。在圖8中給出了這些評(píng)分的表格。
在圖8的表格中，以適當(dāng)Z-評(píng)分乘以標(biāo)準(zhǔn)差并加到平均上，然 后通過(guò)取雙曲正切將全部數(shù)量反變換回相關(guān)性。
例如，可以〗吏用1.65的z評(píng)分來(lái)確定95%的置^言界限。所以如 果經(jīng)過(guò)變換的值的平均數(shù)是0.05,且標(biāo)準(zhǔn)差是0.25，則95%的置信 界限將是0.72。即，超過(guò)0.72的相關(guān)值只會(huì)偶爾出現(xiàn)少于5%的時(shí)間。
使用相反的過(guò)程來(lái)確定任意指定候選識(shí)別是由于隨機(jī)偶然性 的可能性。通過(guò)求出z-評(píng)分
<formula>formula see original document page 41</formula>
其中，Z是正態(tài)分布"Z評(píng)分"，Zfe是經(jīng)過(guò)變換的候選相關(guān)性， Zf m咖是使用數(shù)據(jù)庫(kù)變換的相關(guān)性的平均數(shù)，以及Sdzf是使用數(shù)據(jù) 庫(kù)變換的相關(guān)性的標(biāo)準(zhǔn)差。
可以通過(guò)參考累積正態(tài)分布、并且如果需要進(jìn)行內(nèi)插來(lái)將所得
到的z評(píng)分轉(zhuǎn)換成一端的相克率值。例如，參考以上的縮略表才各，1.80 的z評(píng)分將表明3.75%的可能性，其中所述可能性只偶爾與候選如 此高度相關(guān)。
如上所述，如果在已登記的簽名中或在候選簽名中的噪聲是隨 機(jī)的，則將會(huì)降低與候選值的全部相關(guān)性。如果存在真識(shí)別，則真 識(shí)別將因此具有與候選值更低的相關(guān)性。應(yīng)注意，原始相關(guān)性的可 變性隨著原始值的減少而增加。由于高原始相關(guān)性由于最大相關(guān)性 1的上限效應(yīng)而很少可變，但這通過(guò)變換進(jìn)行補(bǔ)償。因而，在每個(gè)識(shí)別嘗試中，可以使用上述方法來(lái)再計(jì)算具有所需確定性的動(dòng)態(tài)閾 值。重要的是，全部隨機(jī)噪聲仍然易于將所有的相關(guān)性驅(qū)向于零并
且減小全部真可變性，從而相應(yīng)降低置信界限；只要信噪比不落在
確定的界限下，真匹配將仍保持顯著。
第二方面的以下實(shí)例是基于38-對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)的。所有對(duì)象都是 自愿加入到到研究中的健康個(gè)體。
實(shí)例1:相關(guān)性的正態(tài)4匕
一組703個(gè)交叉相關(guān)性是通過(guò)4吏在凄t才居庫(kù)中的所有對(duì)都相關(guān)而 獲得的。在圖9中示出了原始和經(jīng)過(guò)z變換的相關(guān)性分布。雖然原 始相關(guān)性不服從正態(tài)分布(上圖)，但是經(jīng)過(guò)變換的相關(guān)性看起來(lái) 似乎表示為近似正態(tài)分布(下圖)。
實(shí)例2:性能
4吏用38個(gè)已登記的簽名和38個(gè)測(cè)試簽名來(lái)實(shí)現(xiàn)生物識(shí)別方 法。圖IO表示作為靜態(tài)闊值的函數(shù)的FAR和FRR性能曲線(xiàn)，以及 圖11表示作為動(dòng)態(tài)閾值的函數(shù)的性能曲線(xiàn)。明顯地，動(dòng)態(tài)闊值提 供明顯優(yōu)良的結(jié)果(例如，EERstatic = 3%, EERDynamic=0% )。
第三方面
如上所述，動(dòng)態(tài)識(shí)別閾值是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)閾值(data-driven threshold ),優(yōu)選地，在每個(gè)識(shí)別期間進(jìn)行重新計(jì)算來(lái)建立置信界限，
并ju正明識(shí)別過(guò)禾呈的統(tǒng)計(jì)意義。全部;平分仍然隨著由于背景p桌聲而
帶來(lái)的信號(hào)品質(zhì)的下降而降低，從而降低了動(dòng)態(tài)閾值并減小了識(shí)另'J 置信度。這個(gè)問(wèn)題需要在登記和識(shí)別階段都要評(píng)估信號(hào)品質(zhì)，以有 助于高性能識(shí)別。笫三方面通過(guò)計(jì)算Q值-一種信號(hào)品質(zhì)指數(shù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。 信號(hào)指數(shù)Q的品質(zhì)是ECG簽名的品質(zhì)的定量描述。它是基于由參
考兩個(gè)或更多的E C G復(fù)合波的信號(hào)平均E C G得出的它們之間的隨
才幾誤差的分析的。
Q值可以用于在登記和識(shí)別階—敬期間確認(rèn)信號(hào)品質(zhì)，以確保適 當(dāng)?shù)南到y(tǒng)性能。在Q因子低于預(yù)定的閾值所需(其本身基于所需的 識(shí)別置信度)的情況下，可以擴(kuò)大或重復(fù)測(cè)量，直到滿(mǎn)足置信要求。
一個(gè)優(yōu)選的方法以以下一系列步多聚來(lái)《尋到Q:
(1 )將輸入的ECG信號(hào)分割成包括傳統(tǒng)波形特征(例如，P、 Q-R-S、 T元素)的多個(gè)ECG復(fù)合波。
(2 )相對(duì)于R波峰來(lái)才交準(zhǔn)("時(shí)間鎖定")該多個(gè)ECG復(fù)合波。
(3 )從才交準(zhǔn)的多個(gè)ECG復(fù)合波中得到平均ECG。雖然可以使 用i者如調(diào)和平均、加一又平均、或中^直的其1也方法，但J尤選方法是采 耳又算術(shù)平均。其^也可選的方案包:fe通過(guò)其4也方法(i者如通過(guò)主分量 分析)變換原始信號(hào)。
(4)相對(duì)于平均ECG對(duì)每個(gè)原始ECG復(fù)合波進(jìn)行處理，以 相對(duì)于平均ECG得到某一差。雖然可以采用其他方法(例如，用 平均ECG除原始ECG)， ^f旦優(yōu)選方法是執(zhí)行減法，即，從原始ECG 減去平均ECG。如果平均ECG是對(duì)象的ECG的穩(wěn)定并且真實(shí)的表 示，則得到的差是每個(gè)個(gè)體ECG復(fù)合波(ECG噪聲)中所固有的 噪聲表示。(5 )穿過(guò)每個(gè)ECG噪聲復(fù)合波的在時(shí)間上一致的每個(gè)采樣點(diǎn) 被一起處理，以得到可變性的測(cè)量。最優(yōu)選的方法是確定不一致性。 可以采用的其^也測(cè)量包^舌標(biāo)準(zhǔn)差或范圍。
(6)取這些可變性的測(cè)量的平均。最優(yōu)選的方法是取算術(shù)平 均。其他方法可以包括在變換(例如，對(duì)數(shù))之后取平均數(shù)，或者 取可選平均(幾何、調(diào)和、中值)。還可以使用其他簡(jiǎn)要評(píng)分，諸 如最大值。
應(yīng)注意，可以在分析之前使信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化，由于平均數(shù)本身與 SNR直接相關(guān)，因此其可以用作Q指數(shù)?？蛇x地，各種其他定比 變換可以應(yīng)用于平均來(lái)將其轉(zhuǎn)換成具有所需的最小、最大、和線(xiàn)性 特征的指數(shù)。
才艮據(jù)第三方面的實(shí)例1: Q (信號(hào)品質(zhì))vsNSR (信噪比)。
如果X表示ECG數(shù)據(jù)矩陣，則表示一個(gè)ECG復(fù)合波的每一行 都可以表示為Xi(n)，其中，i是ECG復(fù)合波的指數(shù)，以及n表示離 散時(shí)間單位。所有ECG復(fù)合波的平均數(shù)表示為2i(n)。對(duì)于在時(shí)間n 中的每個(gè)點(diǎn)，計(jì)算i吳差項(xiàng)ei(n)二Xi(n)-s(n),其變量表示為(n)。 將可變性的平均數(shù)變換成0到1的范圍的優(yōu)選的定比變換定義如 下
G= ￡e2 (n) ) -o.5
圖12中所示的仿真表明了使用上述Q因子來(lái)評(píng)價(jià)信噪等級(jí)的 效用。該仿真使用具有加到信號(hào)上的遞增的高斯白噪聲水平的真實(shí) 的ECG記錄。圖12示出了作為信噪比(NSR)的函數(shù)的Q值。可 以看到， 一旦Q 乂人其穩(wěn)、定狀態(tài)開(kāi)始下降，其隨著NSR的增加而單 調(diào)下降，直到ECG校準(zhǔn)程序中止(NSR~-35dB， Q ~ 0.2 )。根據(jù)第三方面的實(shí)例2:作為信號(hào)品質(zhì)的函數(shù)的評(píng)分
理i侖上，接近于1的匹配評(píng)分表示正匹配，而非匹配評(píng)分趨于
零，表示完全沒(méi)有相關(guān)性。然而，實(shí)際上，真實(shí)匹配評(píng)分受到在ECG 簽名中的臨時(shí)變化，更顯著地，受到背景噪聲的影響。因而，短時(shí) 間、高評(píng)分的識(shí)別需要更高的信號(hào)品質(zhì)。應(yīng)注意，高品質(zhì)信號(hào)增加 匹配評(píng)分的上限，但是并不影響耳又決于心電簽名可變性的下限。圖 13和圖14所示的實(shí)例表明了以38個(gè)對(duì)象的數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)的作為信 號(hào)品質(zhì)的函數(shù)的評(píng)分分布。圖13示出了每個(gè)都為5秒的多個(gè)短數(shù) 據(jù)段。相反，圖14示出了每個(gè)都為20秒的較長(zhǎng)數(shù)據(jù)段(圖14)。 顯然，使用較長(zhǎng)數(shù)據(jù)段在一定程度上補(bǔ)償了噪聲的影響，并且評(píng)分 分布變平。
才艮據(jù)第三方面的實(shí)例3:信號(hào)品質(zhì)和記錄持續(xù)時(shí)間
信號(hào)品質(zhì)可以使用Q參凄t來(lái)量化。Q值越小，并假設(shè)Q不會(huì) 落在ECG ^^交準(zhǔn)處理中止的確定的界限以下，就需要越長(zhǎng)的記錄來(lái) 維持一定程度的統(tǒng)計(jì)意義。圖15和圖16示出了作為對(duì)于給定Q值 的記錄長(zhǎng)度的函數(shù)的識(shí)別評(píng)分的增加。
因而，才艮據(jù)該第三方面，本文中所4皮露的方法和系統(tǒng)可以^f吏用 Q因子或其他測(cè)量來(lái)計(jì)算信號(hào)品質(zhì)，并且使系統(tǒng)尋找具有降低了的 噪聲的樣本或基于Q因子或其他信號(hào)品質(zhì)測(cè)量和所需的識(shí)別置信 度來(lái)取更長(zhǎng)的樣本。
第四方面
根據(jù)第四方面，本文中所4皮露的方法和系統(tǒng)可以加密所存4諸的 簽名。盡管本文中的各種方法和系統(tǒng)通常對(duì)所存儲(chǔ)的簽名而不是對(duì) 原始ECG數(shù)據(jù)起作用，因此該安全特征經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)用于防止濫用數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。因而，可以通過(guò)加密簽名本身來(lái)使用附加的安全層。 所以，可以使用包括信用卡數(shù)據(jù)使用的PKI (公鑰基礎(chǔ)設(shè)施)技術(shù) 的各種密鑰編碼技術(shù)。因?yàn)槲唇?jīng)授權(quán)的人必須解密簽名并且還需要 將簽名轉(zhuǎn)換回原始^1據(jù)信號(hào)，這對(duì)不知道^v原始^t據(jù)中去除了哪些 共有特征來(lái)"i兌是一項(xiàng)不可能的任務(wù)，所以該第四方面^f吏得已登記的 對(duì)象數(shù)據(jù)的不正當(dāng)使用更加困難。因而，本文中所披露的系統(tǒng)和方 法的 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于使得任何人都4艮難濫用所存儲(chǔ)的信息。
第五方面
生物識(shí)別系統(tǒng)通常易受到登記欺騙的攻擊。根據(jù)該第五方面的 系統(tǒng)和方法通過(guò)使用來(lái)自已經(jīng)登記到數(shù)據(jù)庫(kù)中的遺傳相關(guān)個(gè)體的 ECG數(shù)據(jù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。直系家庭成員通常具有共享共有特征的 ECG。通過(guò)<吏對(duì)象的簽名與普通人和/或據(jù)稱(chēng)與他或她有關(guān)的那些登 記者相關(guān)，該系統(tǒng)可以確信地確定對(duì)象是否就是他們所聲稱(chēng)的人。 除了通過(guò)傳統(tǒng)方法(諸如照片識(shí)別和/或指紋匹配)確認(rèn)個(gè)體身份之 外，還可以4吏用該4支術(shù)。然而，與非歐幾里德并且不力良乂人基于相似 性的聚類(lèi)的那些方法不同，該4支術(shù)可以基于登記者的ECG簽名， 通過(guò)確定遺傳關(guān)系的概率來(lái)在登記過(guò)程的任意階段確定欺騙。
第六方面
本文中所*坡露的系統(tǒng)和方法還可以利用超高阻抗探針來(lái)測(cè)量 ECG。由于對(duì)于基于ECG的生物識(shí)別系統(tǒng)來(lái)說(shuō)重要的是使用的可 靠性和簡(jiǎn)易性，因此在單個(gè)點(diǎn)處測(cè)量ECG、或者甚至無(wú)需接觸對(duì)象 是有利的。電位探針可以與包括本文中所披露的那些系統(tǒng)和方法的 生物方法和系統(tǒng)一起工作，^v而增加生物識(shí)別^f吏用的可靠性和簡(jiǎn)易 性。以多種形式實(shí)iE見(jiàn)超高阻抗^笨4十。例如，見(jiàn)Electric potential probes-new directions in the remote sensing of the human body, Harland et al,， Meas. Sci. Technol. 13 (2002) 163-169。才艮據(jù)本方面的超高輸入阻抗探針優(yōu)選地具有超低噪聲特征，并且不需要用于操作 的導(dǎo)電路徑。因而，即使沒(méi)有專(zhuān)家系統(tǒng)操作員的幫助而被外行使用， 它們也可以以上述方法和系統(tǒng)良好地工作。因而，這些探針可以用 于基于機(jī)場(chǎng)的生物識(shí)別系統(tǒng)中，諸如，通過(guò)獲耳又當(dāng)個(gè)體穿著衣服通 過(guò)掃描儀(類(lèi)似于金屬檢測(cè)器)時(shí)的ECG信號(hào)。同樣，單個(gè)探針
可以用于i者如在ATM或游戲才幾處收集來(lái)自個(gè)體手指尖的ECG。單 個(gè)探針觸頭的使用給了對(duì)象更大的移動(dòng)自由，并且使他或她更易于 遵守識(shí)別和登記制度。這在將本文中所述的生物識(shí)別系統(tǒng)用于控制 機(jī)器的對(duì)象操作時(shí)，特別是當(dāng)機(jī)器需要物理接觸來(lái)操作(例如，火 器或車(chē)輛)時(shí)是尤其有用的。根據(jù)該方面的單個(gè)探針和遠(yuǎn)程探針 ECG獲取系統(tǒng)還可以通過(guò)噪聲降低策略來(lái)降低身體噪聲和EMG實(shí) 現(xiàn)。
第七方面
才艮才居第七方面，生物識(shí)別方法和系統(tǒng)可以-使用于對(duì)象的匹配評(píng) 分(通過(guò)比較對(duì)象的簽名與數(shù)據(jù)庫(kù)登記者的那些簽名而生成)與多 個(gè)登記者的匹配評(píng)分(通過(guò)比較登記者的簽名與數(shù)據(jù)庫(kù)登記者的那 些簽名而生成)相關(guān)。因而，并不分析對(duì)象的相關(guān)匹配評(píng)分的分布， 該識(shí)別4支術(shù)分4斤^"象的匹配i平分和登記者的那些匹配評(píng)分的相關(guān) 性的分布。與第五方面相同，才艮l居該方面的方法和系統(tǒng)用于識(shí)別相 關(guān)的個(gè)體。這是因?yàn)榕c 一組登記者相關(guān)的個(gè)體將具有高斯分布的匹 配評(píng)分，其具有基本上比用于與登記者無(wú)關(guān)的個(gè)體的匹配評(píng)分的高 斯分布更高的中值。因而，通過(guò)檢查匹配評(píng)分的分布，可以確認(rèn)對(duì) 象與登記者的遺傳關(guān)系的概率。
第八方面
最后，替代上述相關(guān)性技術(shù)，或者除了上述相關(guān)性技術(shù)以外， 本文中所描述的方法和系統(tǒng)可以使用加權(quán)相關(guān)性來(lái)進(jìn)行識(shí)別。根據(jù)該方面，相關(guān)性可以對(duì)各種簽名差異賦予不同的權(quán)值。例如，賦給
由于QRS復(fù)合波特征導(dǎo)致的簽名差異的權(quán)值可以大于賦給由于T 獲P復(fù)合波特征導(dǎo)致的簽名差異的權(quán)值。因?yàn)門(mén)是高度可變的，QRS 是穩(wěn)定的，以及P是某一中間值，所以這些系統(tǒng)和方法還可以使用 簽名值的均方根作為加權(quán)函數(shù)的一部分。因而，可以使用均方根計(jì) 算方法、Ll量度或另一種標(biāo)準(zhǔn)化方法來(lái)標(biāo)準(zhǔn)化簽名。
可以以所有方面的方式4吏用的<尤選實(shí)施例
圖17示出了優(yōu)選系統(tǒng)的功能圖。同樣，圖18示出了優(yōu)選信號(hào) 處理器的功能圖。在本文中通常使用的術(shù)語(yǔ)"處理器"以及處理， 可以由物理離散部件來(lái)完成，諸如IC芯片上的協(xié)處理器，或者處 理器可以包4舌物理積分單元。
可以以所有方面的方式<吏用的一4￡實(shí)例登i己算法
以下是可以以以上任意方面的方式使用的用于登記階^提的示 例性算法
i. 令x,.(")表示第i個(gè)新對(duì)象的20秒、250Hz的數(shù)字化樣本， 其中，n表示離散的時(shí)間單位。
ii. 在頻率范圍為4Hz-40Hz內(nèi)帶通過(guò)濾x,(")。
iii. 經(jīng)過(guò)濾波的信號(hào)表示成乂(")。
iv. 將"R"峰值指定為定位點(diǎn)，搜索被過(guò)濾的信號(hào)y,(")以尋 找QRS復(fù)合體。。
v. 被過(guò)濾的信號(hào)x(")被保持或反相，以獲得正"R，，峰值。vi. 對(duì)經(jīng)過(guò)識(shí)別的QRS復(fù)合波進(jìn)行計(jì)數(shù)以確定平均脈搏率讀
數(shù)尸w,。
vii. 在定位點(diǎn)附近分割濾波信號(hào)乂.(w),在每個(gè)"R"定位點(diǎn)之 前耳又50個(gè)樣本以及在每個(gè)"R，，定位點(diǎn)之后耳又90個(gè)樣本。
viii. 通過(guò)"R"定位點(diǎn)的幅度來(lái)標(biāo)準(zhǔn)化每個(gè)數(shù)據(jù)段。
ix. 將多個(gè)段排列(align)在定位點(diǎn)周?chē)⑶仪笃骄?，以生?對(duì)象的心電信號(hào)，表示為^(w)。
x. 通過(guò)才艮據(jù)脈搏率標(biāo)準(zhǔn)化"P"和"T"等待時(shí)間，來(lái)才艮據(jù)平 均脈搏率尸凡.調(diào)整對(duì)象心電信號(hào)a(")。經(jīng)過(guò)調(diào)整的心電信號(hào)表示為 v,(")。
xi. 經(jīng)過(guò)脈搏率調(diào)整的對(duì)象的心電信號(hào)v,.O)被添加至數(shù)據(jù)庫(kù)
并且導(dǎo)入到總平均zr")中。
xii. 通過(guò)從存4諸在系統(tǒng)凄t據(jù)庫(kù)中的經(jīng)過(guò)月永4專(zhuān)率調(diào)整的對(duì)象的
心電信號(hào)中減去總平均7T^)來(lái)構(gòu)造一組電-生物簽名Oi。 實(shí)例識(shí)別算法
以下是關(guān)于識(shí)別階段的算法的實(shí)例；
i. 使x乂")表示測(cè)試對(duì)象的10秒、250Hz的數(shù)字化樣本。 ii 在4Hz - 40Hz的頻率范圍中帶通過(guò)濾 (w)。
iii. 經(jīng)過(guò)濾:皮的4言號(hào)表示成"(")。iv. 使用r峰值作為定位點(diǎn)，搜索被過(guò)濾的信號(hào)^(")以尋找
qrs復(fù)合體的位置。。
v. 被過(guò)濾的信號(hào)7,(")被保持或反相，以獲得正'r，峰值。
vi. 對(duì)經(jīng)過(guò)識(shí)別的qrs復(fù)合波進(jìn)4于計(jì)I史來(lái)確定平均樂(lè);M專(zhuān)率讀 數(shù)；。
vii. 在定位點(diǎn)附近分割濾波信號(hào)乃.O)，在每個(gè)定位點(diǎn)之前取 50個(gè)樣本以及在每個(gè)定位點(diǎn)之后耳又90個(gè)才羊本。
viii. 將多個(gè)^殳排列在定位點(diǎn)附近并且求其平均，以生成對(duì)象的 心電信號(hào)，表示為~(")。
ix. #4居平均脈搏率尸《.來(lái)標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象心電信號(hào)經(jīng)過(guò)脈 搏率調(diào)整的心電信號(hào)表示為力(")。
x .通過(guò)從存^諸在系統(tǒng)凄t據(jù)庫(kù)中的經(jīng)過(guò)月永4專(zhuān)率調(diào)整的心電信 號(hào)"(")中減去總平均7Y^來(lái)構(gòu)造電-生物簽名力。
xi.計(jì)算并平方在電-生物簽名巧與所有登記的電-生物簽名 之間的相關(guān)性，從而維持它們的原始算術(shù)簽名。
閾值進(jìn)行比較。
xiii.如果所選最大保持符號(hào)不變的平方相關(guān)值大于預(yù)置的閾 值，則表示是正匹配，乂人而識(shí)別出對(duì)象。
因而，用于電-生物身份識(shí)別的心電信號(hào)的獲取、處理、和分析 的方法和設(shè)備可以包括以下登記和識(shí)別步驟中的任意子集登記
來(lái)自對(duì)象的心電信號(hào)的獲取、數(shù)字化、和存儲(chǔ)
a. 形成心電信號(hào)^:據(jù)庫(kù)；
b. 基于心電信號(hào)的相似性將模板數(shù)據(jù)庫(kù)分成若干子集；
c. 構(gòu)造一個(gè)或多個(gè)總平均；
d. 得到特定對(duì)象的電-生物簽名。
識(shí)別
驗(yàn)證
將新獲取的電-生物簽名與特定對(duì)象的已登記的電-生物簽名模 板進(jìn)行比較
e. 利用與相關(guān)的所存儲(chǔ)的電-生物簽名模板校正并置信分析 新獲耳又的對(duì)象的電-生物簽名；
f. 顯示并注冊(cè)(registration)識(shí)別結(jié)果和/或啟動(dòng)物理或虛擬 本地/遠(yuǎn)程機(jī)構(gòu)。
將新獲耳又的電-生物簽名與加入到凄t據(jù)庫(kù)中的所有電-生物簽名 模板進(jìn)行比較
g. 利用所有已存儲(chǔ)的電-生物簽名模板校正并置信分析新獲 取的對(duì)象的電-生物簽名；h. 顯示并注冊(cè)識(shí)別結(jié)果和/或啟動(dòng)物理或虛擬本地/遠(yuǎn)程機(jī)構(gòu)。
在不需要過(guò)度試驗(yàn)以及不背離總的發(fā)明構(gòu)思的條件下，其他人 可以很容易地更改和/或^奮改本文中的實(shí)施例以用于各種應(yīng)用。這樣 的修改和更改應(yīng)該并且旨在包括在所4皮露的實(shí)施例的等同物的含 義和范圍內(nèi)。應(yīng)該理解，本文中所應(yīng)用的措詞和術(shù)語(yǔ)用于描述的目 的，而不是用于限制的目的。對(duì)于執(zhí)行各種所披露的功能的裝置、 材料、和步驟可以采用多種替代形式，并且仍然包括在字面或權(quán)利 要求的等效范圍內(nèi)。
因而，后面跟有功能描述的表述"做……的裝置"和"用于......
的裝置"、或任意方法步驟語(yǔ)言(在以上說(shuō)明書(shū)和/或在以下權(quán)利要 求中可以找到)旨在限定和覆蓋現(xiàn)在或?qū)?lái)存在的執(zhí)行所述功能的 4壬-f可結(jié)構(gòu)、物理、化學(xué)或電氣元件或結(jié)構(gòu)、或者<壬<可方法步驟，而 不管是否精確等效于在以上i兌明書(shū)中^皮露的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，
即，可以使用用于執(zhí)行相同功能的其他裝置或步驟；并且這些表達(dá) 旨在給出其最寬泛的解釋。
權(quán)利要求
1. 一種用于識(shí)別個(gè)體的方法，包括通過(guò)在特定個(gè)體的心跳圖形的表示和所存儲(chǔ)的多個(gè)個(gè)體的心跳圖形的共有特征的表示之間形成差異，來(lái)生成并存儲(chǔ)用于識(shí)別所述特定個(gè)體的第一生物簽名，在所述生成步驟之后，獲得所選個(gè)體的所述心跳圖形的表示，并且通過(guò)在所選個(gè)體的所述心跳圖形與所存儲(chǔ)的多個(gè)個(gè)體的心跳圖形的共有特征的表示之間形成差異，來(lái)生成第二生物簽名；以及將所述第二生物簽名與所述第一生物簽名進(jìn)行比較，以確定所選個(gè)體是否是所述特定個(gè)體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述生成并存儲(chǔ)的步驟包括通過(guò)形成每個(gè)單獨(dú)個(gè)體的 心跳圖形的表示和所存儲(chǔ)的心跳圖形的共有特征的表示之間 的差異，來(lái)生成并存儲(chǔ)多個(gè)第一生物簽名，每個(gè)所述第一生物 簽名均用于識(shí)別相應(yīng)的個(gè)體；以及相對(duì)于每個(gè)所述第一生物簽名執(zhí)行所述比較步驟。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，包括以下預(yù)備步驟獲得多個(gè)個(gè) 體的心跳圖形的表示，以及從至少所選數(shù)量的表示中得到并存 儲(chǔ)多個(gè)個(gè)體的心跳圖形的共有特征的表示。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述得到并存儲(chǔ)多個(gè)個(gè)體 的心跳圖形的共有特征的表示的步驟包括從由多個(gè)個(gè)體組成的各個(gè)不同的組中得到到并存儲(chǔ)所述心跳圖形的共有特征的 多個(gè)表示。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述得到并存儲(chǔ)多個(gè)個(gè)體 的心跳圖形的共有特征的表示的步驟包括生成所述多個(gè)個(gè)體 的心3兆圖形的平均。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述得到并存儲(chǔ)多個(gè)個(gè)體 的心跳圖形的共有特征的表示的步驟包括執(zhí)行主分量分析或 子波分解中的一個(gè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述比較步驟包括使所 述第二生物簽名與所述多個(gè)第一生物簽名中的每一個(gè)均相關(guān)； 以及識(shí)別所述多個(gè)第一生物簽名中與所述第二生物簽名最密 切相關(guān)的一個(gè)第一生物簽名。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述相關(guān)步驟包括獲得 與每一個(gè)所述第一生物簽名都相關(guān)的相關(guān)系數(shù)，并且所述比較 步驟進(jìn)一步包括將與所識(shí)別的第 一生物簽名相關(guān)的所述相關(guān) 系數(shù)與相關(guān)系數(shù)閾值進(jìn)行比較。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述比較步驟包括使所 述第二生物簽名與所述第 一生物簽名相關(guān)以獲得相關(guān)系數(shù)；以 及將與所識(shí)別的第 一生物簽名相關(guān)的所述相關(guān)系數(shù)與相關(guān)系數(shù)閾值進(jìn)行比較。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述生成并存儲(chǔ)第一生物 簽名的步驟包括在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)所述簽名。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述生成并存儲(chǔ)第一生物簽名的步驟包括在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)所述簽名。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述獲得所選個(gè)體的所述 心跳圖形的表示的步驟包括補(bǔ)償所選個(gè)體的脈搏率與所選脈 4專(zhuān)率的偏差。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述獲得所選個(gè)體的所述 心跳圖形的表示的步驟包括獲得心跳圖形的多個(gè)表示。
14. 根據(jù)^又利要求1所述的方法，其中，所述生成并存儲(chǔ)特定個(gè)體 的第一生物簽名的步驟包括在一段時(shí)間內(nèi)獲得所述特定個(gè)體 的心跳圖形的多個(gè)表示；并分別從特定個(gè)體的心跳圖形的多個(gè) 表示中的相應(yīng)一個(gè)生成連續(xù)的第 一生物簽名。
15. —種用于識(shí)別個(gè)體的設(shè)備，包括生成和存儲(chǔ)裝置，用于通過(guò)形成特定個(gè)體的心跳圖形的 表示與所存4諸的多個(gè)個(gè)體的心跳圖形的共有特征的表示之間 的差異，來(lái)生成并存儲(chǔ)識(shí)別所述特定個(gè)體的第一生物簽名；獲得裝置，用于在已經(jīng)生成并存儲(chǔ)所述第一生物簽名之 后，獲得所選個(gè)體的所述心跳圖形的表示，并且通過(guò)形成所選 個(gè)體的所述心跳圖形與所存儲(chǔ)的多個(gè)個(gè)體的心跳圖形的共有 特征的平均的表示之間的差異，來(lái)生成第二生物簽名；以及比較裝置，用于將所述第二生物簽名與所述第一生物簽 名進(jìn)行比較，以確定所選個(gè)體是否是所述特定個(gè)體。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述生成和存儲(chǔ)裝置包括用于通過(guò)形成每個(gè)相應(yīng)的個(gè) 體的心跳圖形的表示與所存儲(chǔ)的心跳圖形的共有特征的表示之間的差異來(lái)生成并存儲(chǔ)多個(gè)第一生物簽名的裝置，每個(gè)所述第一生物簽名都用于識(shí)別所述相應(yīng)的個(gè)體；以及相對(duì)于所述多個(gè)第一生物簽名中的每個(gè)都執(zhí)行所述比較裝置。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，所述生成并存儲(chǔ)裝置包 括用于獲得多個(gè)個(gè)體的所述心跳圖形的表示的表示獲得裝置， 和用于從至少所選數(shù)量的所述表示中得到所存儲(chǔ)的共有特征 的表示的表示得到裝置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，所述表示得到裝置包括 用于得到所存儲(chǔ)的共有特征的多個(gè)表示的裝置，其中，所存儲(chǔ) 的多個(gè)表示中的每一個(gè)都來(lái)自各個(gè)不同的組。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，所述比較裝置包括用 于使所述第二生物簽名與所述第 一生物簽名中的每個(gè)都相關(guān)、 并且識(shí)別所述第一生物簽名中與所述第二生物簽名最密切相 關(guān)的一個(gè)第一生物簽名的相關(guān)裝置。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述相關(guān)裝置包括用于 獲得與每個(gè)第一生物簽名均相關(guān)的相關(guān)系數(shù)的裝置，以及所述比較裝置還包括用于將與所識(shí)別的第 一生物簽名相關(guān)的所述 相關(guān)系數(shù)與相關(guān)系數(shù)閾值進(jìn)行比較的裝置。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，用于比較的所述裝置包 括用于使所述第二生物簽名與所述第 一生物簽名相關(guān)以獲取 相關(guān)系數(shù)的裝置，和用于將與所識(shí)別的第 一生物簽名相關(guān)的所 述相關(guān)系數(shù)與相關(guān)系數(shù)閾值進(jìn)行比較的裝置。
22. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備是以下其中之一智能卡；護(hù)照、駕駛執(zhí)照設(shè)備；生物-登錄識(shí)別設(shè)備；掌 上電腦；蜂窩嵌入式識(shí)別設(shè)備；防盜設(shè)備；ECG監(jiān)控設(shè)備； 電子銀行設(shè)備；電子交易設(shè)備；寵物識(shí)別設(shè)備；物理存取設(shè)備； 邏輯存取設(shè)備；結(jié)合ECG和指紋監(jiān)控的設(shè)備；以及結(jié)合ECG 簽名比較和任何其他形式的生物分析的設(shè)備。
23. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備是用于遠(yuǎn)程登 錄到安全資源的生物-登錄識(shí)別設(shè)備。
24. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備連續(xù)運(yùn)行。
25. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述獲得裝置被構(gòu)造成 可以以所選個(gè)體的手或麻卩來(lái)沖妄觸。
26. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備設(shè)置在智能卡 中，所述智能卡在成功識(shí)別之后啟動(dòng)有限時(shí)間，然后失歲文，直 到才丸4于下一次成功識(shí)別。
27. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備被構(gòu)造成以加 密密鑰或數(shù)字簽名來(lái)操作。
28. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其被結(jié)合到戴在手腕上的手表 中，其中，在戴著所述手表的所述手腕與所述佩帶者的另一只 手之間測(cè)量信號(hào)。
29. —種生物i只別系統(tǒng)，包4舌a) ECG信號(hào)獲取模塊；b) ECG信號(hào)處理器，其中，所述信號(hào)器包括ECG簽名 模板生成器；以及C)輸出模塊。
30. 才艮據(jù)一又利要求29所述的生物識(shí)別系統(tǒng)，其中，所述ECG簽名 模板生成器具有分析ECG模型輸入，所述ECG簽名模板生成 器使用其來(lái)從由所述ECG信號(hào)獲取才莫塊沖是供的ECG信號(hào)的一 個(gè)或多個(gè)ECG分量中去除共有特征。
31. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的生物識(shí)別系統(tǒng)，進(jìn)一步包括被分成多 個(gè)子集的已登記簽名數(shù)據(jù)庫(kù)，其中，所述ECG簽名模板生成 器使用至少一個(gè)所述數(shù)據(jù)庫(kù)子集來(lái)從由所述ECG信號(hào)獲取模 塊提供的ECG信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)ECG分量中去除共有特征。
32. —種生物iK別系統(tǒng)，包括a) ECG信號(hào)獲取模塊；b) 已登記簽名數(shù)據(jù)庫(kù)；c) 信號(hào)處理器，其進(jìn)一步包括ECG簽名生成器、和將 ECG簽名與至少一個(gè)已登記的ECG簽名進(jìn)行比較的簽名比較 器；以及d) 輸出模塊。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的生物識(shí)別系統(tǒng)，其中，所述比較器是 封閉式搜索比較器。
34. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的生物識(shí)別系統(tǒng)，其中，所述簽名比較 器是簽名相關(guān)性分析器。
35. —種生物識(shí)別系統(tǒng)，包4舌a) 信號(hào)獲取模塊；b) 已登記簽名數(shù)據(jù)庫(kù)；c) 信號(hào)處理器，其包括ECG簽名生成器、將由所述ECG 簽名生成器生成的一個(gè)或多個(gè)ECG簽名與來(lái)自所述已登記簽 名數(shù)據(jù)庫(kù)的多個(gè)已登記的ECG簽名進(jìn)行比較的簽名比較器、 基于所述簽名比較器的輸出來(lái)輸出 一 系列匹配評(píng)分的匹配評(píng) 分生成器、以及使用于所述一個(gè)或多個(gè)ECG簽名的所述匹配 評(píng)分與用于至少一個(gè)已登記的簽名的匹配評(píng)分相關(guān)的匹配評(píng)分相關(guān)器；以及d) 輸出模塊。
36. —種生物i口、別系統(tǒng)，包才舌a) 信號(hào)獲取模塊；b) 信號(hào)處理器，其進(jìn)一步包括ECG簽名生成器、和將 至少一個(gè)ECG簽名與至少一個(gè)已登記的ECG簽名進(jìn)行比較的 簽名比較器，所述簽名比較器包括模糊邏輯分析器；以及c) 輸出模塊。
37. —種生物i只別系統(tǒng)，包4舌a) 信號(hào)獲取模塊；b) 信號(hào)處理器，其進(jìn)一步包括i) ECG簽名生成器，ii) 簽名比較器，iii) 和動(dòng)態(tài)閾值生成器；以及c) 輸出模塊。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的生物識(shí)別系統(tǒng)，其中，所述簽名比較 器是簽名相關(guān)器。
39. —種生物識(shí)別系統(tǒng)，包括a) 信號(hào)獲取模塊；b) 信號(hào)處理器，其進(jìn)一步包括i) ECG簽名生成器，ii) 簽名相關(guān)器，和iii) 動(dòng)態(tài)閾值生成器，其中，所述生成器包括相關(guān)性變 換器；以及c) 輸出模塊。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的生物識(shí)別系統(tǒng)，其中，所述相關(guān)性變 換器是Z-評(píng)分生成器。
41. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的生物識(shí)別系統(tǒng)，其中，所述相關(guān)性變 換器是平方相關(guān)性變換器。
42. —種生物-識(shí)別系統(tǒng)，包4舌a) 信號(hào)獲取模塊；b) 信號(hào)處理器，其進(jìn)一步包括i) ECG簽名生成器，ii) 簽名相關(guān)器，和iii) 信號(hào)品質(zhì)計(jì)算器；以及c) 輸出模塊。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的生物識(shí)別系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)品質(zhì) 計(jì)算器包括Q值生成器。
44. 根據(jù)權(quán)利要求43所述的生物識(shí)別系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)品質(zhì)計(jì)算器連接至所述信號(hào)獲取模塊，從而低品質(zhì)信號(hào)計(jì)算使所述 獲取模塊能夠使用更長(zhǎng)的獲取周期。
45. 根據(jù)權(quán)利要求43所述的生物識(shí)別系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)品質(zhì) 計(jì)算器以低品質(zhì)信號(hào)計(jì)算使所述輸出模塊表明需要具有減'J 、 噪聲的新信號(hào)獲取的方式連接至所述輸出模塊。
46. —種生啦H只別系統(tǒng)，包4舌a) ECG信號(hào)獲取模塊；b) 已登記簽名數(shù)據(jù)庫(kù)；c) 信號(hào)處理器，其包括ECG簽名生成器、以及將由所述 ECG簽名生成器生成的一個(gè)或多個(gè)ECG簽名與來(lái)自所述已登 記簽名數(shù)據(jù)庫(kù)的多個(gè)已登記的ECG簽名進(jìn)行比較的簽名比較 器；d) 簽名加密模塊；以及e) 輸出模塊。
47. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的生物識(shí)別系統(tǒng)，其中，所述簽名加密 模塊包括使用公鑰基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)的密碼器。
48. —種生物識(shí)別系統(tǒng)，包4舌a) 信號(hào)獲取模塊，其中，所述模塊包括超高輸入阻抗探針；b) ECG信號(hào)處理器，其進(jìn)一步包括ECG簽名生成器、 和簽名比較器；以及c) 輸出模塊。
49. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的生物識(shí)別系統(tǒng)，其中，所述超高輸入阻抗探針具有超低噪聲特性。
50. —種生物i只別系統(tǒng)，包括a) 信號(hào)獲取模塊；b) 信號(hào)處理器，其進(jìn)一步包括ECG簽名生成器、ECG 簽名相關(guān)器、和簽名相關(guān)性加權(quán)機(jī)構(gòu)；以及c) 輸出模塊。
51. —種鎖，包括a) 信號(hào)獲取模塊；b) ECG信號(hào)處理器，其進(jìn)一步包括ECG簽名生成器和 ECG簽名比較器；以及c) 鎖定才幾構(gòu)。
52. —種房間進(jìn)入控制裝置，包括a) 信號(hào)獲取模塊；b) ECG信號(hào)處理器，其進(jìn)一步包括ECG簽名生成器和 ECG簽名比較器；以及c) 房間進(jìn)入控制器。
53. —種生物識(shí)別系統(tǒng)，包才舌a) ECG信號(hào)獲取模塊；b) 信號(hào)處理器，其進(jìn)一步包括脈搏率標(biāo)準(zhǔn)化模塊；以及c) i只別車(chē)命出才莫:^。
54. 根據(jù)權(quán)利要求53所述的生物識(shí)別系統(tǒng)，其中，所述ECG信號(hào) 處理器是數(shù)字信號(hào)處理器。
55. #4居—又利要求53所述的生物識(shí)別系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)所述 ECG信號(hào)處理器是另一個(gè)設(shè)備所必需的。
56. 根據(jù)權(quán)利要求53所述的生物識(shí)別系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)獲取 模塊、所述信號(hào)處理器和所述信號(hào)輸出模塊均是整個(gè)裝置的一 部分。
57. —種用于識(shí)別個(gè)體的方法，包4舌通過(guò)形成特定個(gè)體的心跳圖形的表示與所存儲(chǔ)的多個(gè)心 跳圖形的共有特征的分析表示之間的差異，來(lái)生成并存儲(chǔ)識(shí)別 所述特定個(gè)體的第 一生物簽名；在所述生成步驟之后，獲得所選個(gè)體的心跳圖形的表示， 并且通過(guò)形成所選個(gè)體的心跳圖形與多個(gè)心跳圖形的共有特 征的分析表示之間的差異來(lái)生成第二生物簽名；以及將所述第二生物簽名與所述第一生物簽名進(jìn)行比較，以 確定所選個(gè)體是否是所述特定個(gè)體。
58. —種生物識(shí)別方法，包括以下步驟a) 獲取第一ECG信號(hào)；b) 處理所述第一ECG信號(hào)來(lái)生成ECG簽名模板；c) 獲取第二ECG信號(hào)；d) 處理所述第二ECG信號(hào)來(lái)生成ECG簽名；e )將所述ECG簽名與所述ECG簽名才莫板進(jìn)行比較；以及f) 輸出所述比較的結(jié)果。
59. 根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，其中，所述生成ECG簽名模板 的步驟通過(guò)減去由分析ECG才莫型才是供的 一個(gè)或多個(gè)ECG分量 的共有特征，從所述ECG信號(hào)中去除一個(gè)或多個(gè)ECG分量的 共有特征。
60. 根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟g) 生成這種ECG簽名模板數(shù)據(jù)庫(kù)；h) 將所述ECG簽名模板分成多個(gè)子集；以及i) 使用至少一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)子集，從ECG信號(hào)中去除一個(gè)或 多個(gè)ECG分量的共有特征。
61. —種生物識(shí)別方法，包4舌以下步-驟a) 獲取第一ECG信號(hào)；b) 處理所述第一ECG信號(hào)來(lái)生成ECG簽名才莫^1;c )將所述ECG簽名模板存儲(chǔ)到已登記簽名數(shù)據(jù)庫(kù)中；d) 重復(fù)步驟a)到c);e) 獲耳又第二ECG信號(hào)；f) 處理所述第二ECG信號(hào)來(lái)生成ECG簽名；g) 將所述第二ECG簽名與至少一個(gè)已登記的ECG簽名 進(jìn)孑亍比4交；以及h) 輸出所述比較的結(jié)果。
62. 根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中，所述比較步驟僅比較所 述ECG簽名與單個(gè)已登記的ECG簽名。
63. 根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中，所述比較步驟使所述ECG簽名與多個(gè)已登記的簽名相關(guān)。
64. —種生物識(shí)別方法，包^r以下步^^聚a) 獲取ECG信號(hào)；b) 處理所述ECG信號(hào)來(lái)生成已登記簽名模板； c )將所得到的ECG簽名方文在^t據(jù)庫(kù)中；d) 重復(fù)步驟a)到c);e) 將一個(gè)或多個(gè)ECG簽名與多個(gè)已登記的ECG簽名進(jìn) 行比較；f) 基于所述比較步驟的結(jié)果來(lái)生成一系列評(píng)分；g) 4吏用于所述一個(gè)或多個(gè)ECG簽名的所述匹配評(píng)分與 用于至少一個(gè)已登記的簽名的所述匹配評(píng)分相關(guān)；以及h) 輸出所述相關(guān)結(jié)果。
65. —種生物識(shí)別方法，包才舌a)獲取ECG信號(hào)；b )沖艮據(jù)所述ECG信號(hào)生成ECG簽名；c )使用模糊邏輯來(lái)比較所述ECG簽名與至少一個(gè)登記的 ECG簽名；以及d)輸出所述比較的結(jié)果。
66. —種生物識(shí)別方法，包括以下步驟a) 獲耳又ECG信號(hào)；b) 處理所述ECG信號(hào)來(lái)生成ECG簽名；c )將所述ECG簽名與多個(gè)已登記的ECG簽名進(jìn)行比較；d) 生成用于所述比較的動(dòng)態(tài)閾值；以及e) 輸出識(shí)別結(jié)果。
67. 根據(jù)權(quán)利要求66所述的生物識(shí)別方法，其中，所述簽名比較 步驟使所述簽名相關(guān)。
68. —種生物識(shí)別方法，包括以下步驟a) 獲耳又ECG信號(hào)；b) 處理所述ECG信號(hào)來(lái)生成ECG簽名；c) 使所述ECG簽名與多個(gè)已登記的ECG簽名相關(guān)；d) 變換一個(gè)或多個(gè)所述相關(guān)性；e) 生成用于所述相關(guān)性的動(dòng)態(tài)閾值；以及f) 輸出識(shí)別結(jié)果。
69. 根據(jù)權(quán)利要求68所述的生物識(shí)別方法，其中，所述變換一個(gè) 或多個(gè)所述相關(guān)性的步驟用于生成Z-評(píng)分。
70. 根據(jù)權(quán)利要求68所述的生物識(shí)別方法，其中，所述變換一個(gè) 或多個(gè)所述相關(guān)性的步多聚平方所述一個(gè)或多個(gè)相關(guān)性。
71. —種生物識(shí)別方法，包括以下步驟a) 獲取ECG信號(hào)；b) 計(jì)算所述信號(hào)的品質(zhì)；c) 處理所述ECG信號(hào)來(lái)生成ECG簽名；d) 使所述ECG簽名與一個(gè)或多個(gè)已登記的ECG簽名相關(guān)；e) 將所述相關(guān)步驟的結(jié)果與閾值進(jìn)行比較；以及f)輸出所述比較的結(jié)果。
72. 根據(jù)權(quán)利要求71所述的生物識(shí)別方法，其中，所述計(jì)算信號(hào) 品質(zhì)的步驟計(jì)算Q值。
73. 根據(jù)權(quán)利要求71所述的生物識(shí)別方法，進(jìn)一步包括以下步驟 基于所述信號(hào)的品質(zhì)來(lái)調(diào)整獲取時(shí)間。
74. 根據(jù)權(quán)利要求71所述的生物識(shí)別方法，進(jìn)一步包括以下步驟 響應(yīng)于所述信號(hào)品質(zhì)的計(jì)算來(lái)獲取新信號(hào)。
75. —種生物識(shí)別方法，包4舌以下步-驟a) 獲耳又第一ECG信號(hào)；b) 處理所述第一ECG〗言號(hào)來(lái)生成ECG簽名；c) 加密所述簽名；d) 將加密后的簽名添加到已登記簽名數(shù)據(jù)庫(kù)中；e) 獲耳又第二ECG信號(hào)；f) 處理所述第二ECG信號(hào)來(lái)生成第二簽名；以及g) 將所述第二簽名與在所述已登記簽名凌t據(jù)庫(kù)中的一個(gè) 或多個(gè)已登記的簽名進(jìn)4亍比專(zhuān)交。
76. 根據(jù)權(quán)利要求75所述的生物識(shí)別方法，其中，所述簽名加密 步驟〗吏用公鑰基礎(chǔ)設(shè)施纟支術(shù)來(lái)加密編碼所述簽名。
77. —種生物識(shí)別方法，包4舌以下步務(wù)聚a) 使用超高輸入阻抗纟冢針來(lái)獲取ECG信號(hào)；b) 處理所述ECG信號(hào)來(lái)生成ECG簽名；C)將所述簽名與在已登記簽名數(shù)據(jù)庫(kù)中的至少一個(gè)已登 記的簽名進(jìn)行比較；以及d)輸出所述比較結(jié)果。
78. #4居#又利要求77所述的生物識(shí)別方法，其中，所述超高^(guò)T入 阻抗探針具有超低噪聲特性。
79. —種生物識(shí)別方法，包4舌以下步-驟a) 獲耳又ECG信號(hào)；b) 處理所述信號(hào)來(lái)生成ECG簽名；c) 使所述ECG簽名與已登記簽名數(shù)據(jù)庫(kù)中的至少一個(gè) ECG簽名才莫斧反相關(guān)；d) 對(duì)所述簽名相關(guān)性的結(jié)果進(jìn)行加權(quán)；e) 將所述加權(quán)相關(guān)性的結(jié)果與閾值進(jìn)行比較；以及f) 輸出所述比較的結(jié)果。
80. —種鎖定安全裝置的方法，包括以下步驟a) 獲取ECG信號(hào)；b) 處理所述ECG信號(hào)來(lái)生成ECG簽名；c )將所述ECG簽名與已登記簽名數(shù)據(jù)庫(kù)中的 一個(gè)或多個(gè) ECG簽名模板進(jìn)行比較；d) 將所述比較的結(jié)果與識(shí)別閾值進(jìn)行比較；以及e) 基于所述比較來(lái)影響鎖定機(jī)構(gòu)。
81. —種控制房間進(jìn)入的方法，包括以下步驟a)獲取ECG信號(hào)；b)處理所述ECG信號(hào)來(lái)生成ECG簽名；c )將所述ECG簽名與已登記簽名#:據(jù)庫(kù)中的 一個(gè)或多個(gè) ECG簽名沖莫板進(jìn)行比較；d) 將所述比較的結(jié)果與識(shí)別閾值進(jìn)行比較；以及e) 基于所述比較來(lái)允許或拒絕房間進(jìn)入。
82. —種生物識(shí)別方法，包4舌以下步-驟a) 獲耳又ECG信號(hào)；b) 通過(guò)使所述信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化于脈搏率來(lái)處理所述信號(hào)；c) 生成ECG簽名；d) 使所述ECG簽名與來(lái)自以標(biāo)準(zhǔn)化脈搏率所取的信號(hào) 或者標(biāo)準(zhǔn)化于脈搏率的信號(hào)的至少 一個(gè)ECG簽名模板相關(guān)；e) 將所述相關(guān)性的結(jié)果與閾值進(jìn)行比較；以及f) 輸出所述比較的結(jié)果。
83. 根據(jù)權(quán)利要求82所述的生物識(shí)別方法，其中，所述處理步驟 凄t字i也處理所述信號(hào)。
84. 根據(jù)權(quán)利要求82所述的生物識(shí)別方法，進(jìn)一步包括以下步驟 獲取非ECG生物測(cè)定讀數(shù)。
85. 根據(jù)權(quán)利要求84所述的生物識(shí)別方法，進(jìn)一步包括以下步驟 評(píng)價(jià)所述非ECG生物測(cè)定讀數(shù)與所輸出的比較結(jié)果來(lái)識(shí)別個(gè) 體。
86. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物識(shí)別方法，進(jìn)一步包括以下步驟 獲取非ECG生物測(cè)定讀凄史。
87. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，還包括信用卡，所述信用卡在 正識(shí)別之后的一段有限時(shí)期內(nèi)啟用，隨后失效，直到執(zhí)行下一 個(gè)成功正i只別。
88. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，還包括非ECG生物測(cè)定獲取模 塊。
89. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，還包括非ECG生物測(cè)定獲取模塊。
90. —種年齡分析器，包括a) ECG獲取才莫塊；b) ECG信號(hào)處理器；c) 處理后的ECG信號(hào)比較器；以及d) 年齡分析輸出模塊。
91. 根據(jù)4又利要求卯所述的年齡分析器，其中，所述ECG信號(hào)處 理器包括簽名生成器，且所述處理后的信號(hào)比較器是簽名比較器。
92. 根據(jù)權(quán)利要求90所述的年齡分析器，其中，所述處理后的ECG 信號(hào)比較器比較對(duì)象的QRS復(fù)合波的寬度與QRS復(fù)合波信號(hào) 模板的寬度。
93. 根據(jù)權(quán)利要求90所述的年齡分析器，其中，所述輸出模塊通 過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)輸出其輸出量。
94. 一種年齡一全測(cè)方法，包4舌以下步-驟a)獲取ECG信號(hào)；b) 處理所述ECG信號(hào)；c) 將所述處理后的ECG信號(hào)與一個(gè)或多個(gè)參考信號(hào)進(jìn)行 比專(zhuān)交；以及d )基于所述比|交步驟的結(jié)果來(lái)控制對(duì)互3f關(guān)網(wǎng)站點(diǎn)的訪(fǎng)問(wèn)。
95. 根據(jù)權(quán)利要求94所述的年齡檢測(cè)方法，其中，所述比較步驟 將ECG簽名與一個(gè)或多個(gè)ECG簽名模板進(jìn)行比較。
96. 根據(jù)權(quán)利要求94所述的年齡檢測(cè)方法，其中，所述比較步驟 將所述QRS信號(hào)復(fù)合波的寬度與 一個(gè)或多個(gè)參考信號(hào)QRS復(fù) 合波的寬度進(jìn)行比較。
全文摘要
電-生物身份識(shí)別或驗(yàn)證方法和設(shè)備，其通過(guò)形成特定個(gè)體的心跳圖形的表現(xiàn)與所存儲(chǔ)的多個(gè)個(gè)體的心跳圖形的共有特征的表現(xiàn)之間的差異來(lái)生成并存儲(chǔ)識(shí)別該特定個(gè)體的第一生物簽名；在生成步驟之后，本方法和設(shè)備獲的所選個(gè)體的心跳圖形的表現(xiàn)，并且通過(guò)形成所選個(gè)體的心跳圖形與所存儲(chǔ)的多個(gè)個(gè)體的心跳圖形的共有特征的表現(xiàn)之間的差異來(lái)生成第二生物簽名；然后，其將第二生物簽名與第一生物簽名進(jìn)行比較來(lái)確定所選個(gè)體是否是該特定個(gè)體。本設(shè)備和方法可以依據(jù)本文中所述的多種應(yīng)用來(lái)用作獨(dú)立的單元或者作為另一個(gè)設(shè)備的一部分。
文檔編號(hào)G06K9/00GK101421744SQ200480044350
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2004年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月8日
發(fā)明者丹尼爾·H·蘭格 申請(qǐng)人:依德西亞有限公司