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基于射频识别的心音身份认证系统研究 赵卫强 赵治栋 杭州电子科技大学通信工程学院，浙江杭州310018 摘要：心音信号是人体最重要的生理信号之一，在不同的人身上有着不同的特征并且具有较高的 稳定性，可以作为生物认证技术的认证特征。该文在GMM动态阈值算法基础上，开发了一种基于 射频识别的心音身份认证系统，实现了用户身份注册、身份认证功能。 关键词：心音信号；身份认证；射频识别 R318 A 38 杭州电子科技大学学报 2012正 若X是第i个参考人的心音，在理想情况下，则有： P(XI入i)P(XI入N+1) (4) 因为入i只由自己本身的数据训练得到，它比更能精确描述参考人i的心音在特征空问的分布。同 时，在理想情况下，也应满足： P(XI入N+1)≥P(XI入j)j≠i (5) 由于入。+，中具有所有参考人心音的特征，它所包含的关于第i个参考人的心音信息量比其他参考 人模型所包含的心音信息量都要多。 若待确认心音不是某个参考人的心音，即它是冒认者的心音，那么，由于具有一定的普遍性，使其理 想情况下满足：P(Xl入i)P(XI入。+。)，其中X不是第i个参考人的心音。 Jh+。)是动态判决阈值。 P(XIh㈨)，拒绝心音参考人i的身份，其中P(X 通过增加非特定心音参考人模型，使动态阈值判决策略不仅适用于确认真实参考人的心音，也适用 于拒绝冒认者的心音。 2 系统结构 系统主要由两部分组成，用户注册与用户身份认证【4J。用户注册的结构框图如图1所示： 图1 用户注册框图 当用户所持有的识别卡在射频天线感应范围内，射频读写器模块读取识别卡内的电子编码。接着 在用户信息模块中输入自身的基本信息，如用户姓名、性别、年龄等信息；通过心音采集模块采集用户自 身的心音数据，将采集到的心音数据输入到信号预处理模块，经过预处理后的心音信号通过MFCC特征 参数提取模块提取用户心音数据的MFCC特征参数。将得到的MFCC特征参数输入到高斯混合模型 中，得到表示用户自身心音特征的高斯混合模型参数入i，同时还需要把用户的MFCC特征参数输入到叠 加模块，叠加模块主要是将用户数据库中的所有用户心音的MFCC特征参数进行叠加。将叠加后的结 果输人到高斯混合模型，得到表示数据库中所有用户心音共同特征的高斯混合模型参数入。+。。最后将 以电子编码为主键的一条用户记录输人到用户数据库中。用户数据中的记录格式如表1所示： 表1记录格式 第4期 赵卫强等：基于射频识别的心音身份认证系统研究 39 户心音公共特征的高斯混合模型参数。 用户身份认证的结构框图如图2所示： 图2 用户身份认证框图 当用户所持有的识别卡在射频天线感应范围内，射频读写器模块读取识别卡内的电子编码。若用 户数据库中不存在以该电子编码为主键的用户信息记录，则系统提示该识别卡尚未在系统中注册；若存 在该电子编码，则先根据该电子编码读取该用户的基本信息、表征该用户心音特征的高斯混合模型参数 后，利用心音采集模块采集用户的心音数据，通过信号预处理模块与MFCC特征参数提取模块，得到该 用户的MFCC特征参数。最后通过动态阂值判决策略进行判决，若P(X J入；)P(XJ入。+。)，则输出与该 电子编码对应的用户信息；否则，认证失败，此时系统界面会弹出“非法用户!”的警示框，表示该持卡人 是冒认者。 3系统软件开发 cess数据库开发服务器程序。客服端与服务器通过网络TCP／IP协议1进行数据传输。在客服端软件 设计过程中，需要用到NI公司的数据通信的协议包，利用里面的工具开发网络数据传输程序；在服务器