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第5卷第5期 智能系统学报 Vol.5 No.5 2010年10月 CAAI Transactions on Intelligent Systems 0ct.2010 doi:10.3969/j.issn.16734785.2010.05.014 基于PCA特征和融合特征的ECG身份识别方法 杨向林,严洪,任兆瑞,宋晋忠,姚宇华,李延军 (中国航天员科研训练中心,北京100193) 摘要:ECG作为一种活体生物特征用于身份识别在国际上引起了广泛重视.针对基于解析特征的ECG身份识别方 法对特征点检测精度要求较高的缺点,提出一种仅需R波峰值点检测的ECG身份识别方法,该方法通过有针对性的 设定相应阙值,将PCA特征和小波融合特征方法相结合.实验结果表明该方法优于PCA特征方法、波形特征方法和 小波特征方法,既减少了特征点检测的复杂性和特征点检测不准确带来的误差,又可获得较高的识别率,是一种实 时、高效算法 关键词:主成分分析;小波分解;融合特征;心电图;身份识别 中图分类号:TP301.6文献标识码:A文章编号:1673-4785(2010)05045806 A method based on the PCA feature and fusion feature for ECG human identification YANG Xiang-lin,YAN Hong,REN Zhao-rui,SONG Jin-zhong,YAO Yu-hua,LI Yan-jun (China Astronaut Research and Training Center,Beijing 100193,China) Abstract:As a new biometric for identification,ECG attracted widespread attention in the international communi- ty.The method was based on the analytic feature for ECG identification and required high precision for fiducial points detection.To overcome this disadvantage,a method,in which only the peak point of the R-wave detection is needed,was proposed.As for setting the relevant threshold,this method combined the PCA feature method and fu- sion feature method based on wavelet decomposition.The experiment demonstrates that the method proposed in this paper is better than the PCA feature method,waveform feature method,and wavelet feature method.This method, which not only reduces the complexity and error of the fiducial points detection but also achieves high accuracy,is a realistic and efficient algorithm. Keywords:principal component analysis PCA )wavelet decomposition;fusion feature;electrocardiogram (ECG);identification 1903年荷兰医学家Einthoven发明心电图仪以 明ECG满足生物特征识别的惟一性和稳定性要求, 来,心电图(electrocardiogram,ECG)的发展已有l00 并成功识别6000例个体身份23].2001年Irvine等 多年,但应用范围仍局限于医学诊断和治疗.2001 在读书、驾驶等7种状态下进行实验,研究表明多生 年瑞典学者I.Bil等拓宽了ECG的应用范围,提出 理状态下(心率明显变化情况下)ECG身份识别是 利用ECG作为生物特征进行身份识别,该技术得到 可行的。 国际社会广泛关注,相关学者对其进行了研究1. ECG是心肌细胞动作电位在体表的综合效应, 其中李中建等从医学角度选用6000例样本对ECG 波形变化具有很强的规律性,为一种准周期信号.典 身份识别的可行性进行了系统研究,通过不同环境 型ECG每一周期由P波、QRS波、T波和U波组成. 季节(温暖和寒冷环境)、心率、时间(1年以上)、药 P波反映心房肌的除极过程,QRS波和T波分别反 物(心得安等影响心率的药物)等分组实验,研究表 映了心室肌的除极和复极过程,U波产生机理不明, 心房肌复极过程被QRS波掩盖而无法观测] 收稿日期:2009-1212. 基金项目:中国航天医学工程预先研究项目(S200903) ECG身份识别技术假设PQRST波形在一定的时 通信作者:严洪.E-mail:hholden@sina.com 期内保持相对稳定,对于正常人该假设成立,即使在
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