CN107411734A - 一种根据人体生物电磁波获取用户特征的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种根据人体生物电磁波获取用户特征的装置,该装置包括:感应装置,处理装置,分析装置,比对装置、数据库和输出装置;感应装置,用于对特定频率范围内的用户人体生物电磁波进行采集;处理装置,用于对所述人体生物电磁波信号进行去噪操作,并对去噪后的人体生物电磁波信号进行信号放大;分析装置,用于将上述人体生物电磁波信号转换为数字人体生物电磁波信号,并获取所述数字人体生物电磁波信号的特征标识;比对装置,用于将所述特征标识与数据库中的预存特征标识进行比较,并根据比较结果确定用户特征;输出装置,用于输出所述用户特征。本发明提供的根据人体生物电磁波获取用户特征的装置准确率高,使用简单便捷。
Description
技术领域
本发明属于人体生物电磁波信号处理技术领域,具体地说,涉及一种根据人体生物电磁波获取用户特征的装置。
背景技术
人脑中有许多的神经细胞在活动着,这些神经细胞的活动成了电器性的变动。也就是说,人脑中有电器性的摆动存在。而这种摆动呈现在科学仪器上,看起来就像波动一样,因此将其称之为脑电波。
随着对人体脑电波研究的不断深入,其应用领域也在不断拓展。在医疗领域,人体的脑电波可作为脑疾的诊断手段,也作为对一些大脑或心理疾病进行辅助治疗,甚至可以用于残疾人自助假肢控制。在军事领域上,可通过脑电波对士兵在战场中的精神状态进行分析,为战场指挥提供预警等辅助信息。此外,脑电波还广泛应用于脑力训练、运动员训练、特定岗位人员疲劳监测、电子游戏等各方面。
现有技术中的脑电波采集设备基本上都是直接从头皮上采集信号。通常需要用导电凝胶把众多电极固定在头皮上,电极的排布位置、电极之间的关系对结果影响很大,因此需要专业人员进行操作。头皮角质层导致电极接入阻抗非常大,同时脑电信号本身又非常微弱,因此即使是受训后的专业人员,测试结果的准确性也并不高。而且,每次需要清洗头部,非常麻烦。
经过科学技术的不断发展,出现了将众多电极集成在一个具有头盔式全覆盖结构的采集装置内的技术。但是这种装置体积过大,不便于使用。且头盔结构固定,针对于不同的使用者,并不能保证每个人体脑电波采集位置都可以采集到准确的脑电波,准确率不高。
后来,科学家发现了人体生物电磁波。美国科学家通过研究指出,人体生物电磁波与指纹一样,是一个人独有的身份标识。人体生物电磁波同样记录了每个人不同的特征,因此通过人体生物电磁波就可以识别一个人。
如果能够通过无创、非接触方式获取人体生物电磁波,那么就可以通过分析该人体生物电磁波来获得一些用户的特征资料,以替代不够精准的传统脑电波。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷,本发明提供了一种结构简单、使用便捷、准确率高的根据人体生物电磁波获取用户特征的装置。
根据本发明的一个方面,提供一种根据人体生物电磁波获取用户特征的装置,其特征在于,所述装置包括:感应装置,处理装置,分析装置,比对装置、数据库和输出装置;
所述感应装置,用于对特定频率范围内的用户人体生物电磁波进行采集;
所述处理装置,用于对所述人体生物电磁波信号进行去噪操作,并对去噪后的人体生物电磁波信号进行信号放大;
所述分析装置,用于将上述人体生物电磁波信号转换为数字人体生物电磁波信号,并获取所述数字人体生物电磁波信号的特征标识;
所述比对装置,用于将所述特征标识与数据库中的预存特征标识进行比较,并根据比较结果确定用户特征;
所述输出装置,用于输出所述用户特征。
根据本发明的一个具体实施方式,所述装置具有耳机佩戴式结构,该装置所包括的所有配件均集成配置在该耳机佩戴式结构上。
根据本发明的另一个具体实施方式,所述比对装置进一步包括:比较器、确定器;
所述比较器,用于将所述特征标识与数据库中的预存特征标识进行一一比较,并输出比较结果;
所述确定器,用于根据所述比较结果确定用户特征。
根据本发明的又一个具体实施方式,所述确定器用于根据所述比较结果确定用户特征进一步为:
当所述比较结果为所述特征标识与所述数据库中的某一项预存特征标识相似度高于99.8%时,所述特征标识与该预存特征标识具有相同用户特征;
当所述比较结果为所述特征标识与所述数据库中的某一项预存特征标识相似度在95%~99.8%之间时,所述特征标识与该预存特征标识具有相似用户特征;
当所述比较结果为所述特征标识与所述数据库中的某一项预存特征标识相似度低于95%时,所述特征标识与该预存特征标识无相关用户特征。
根据本发明的又一个具体实施方式,所述特定频率范围为:0.01Hz~30HZ。
根据本发明的又一个具体实施方式,所述用户特征包括:用户身份、用户疾病风险和家族病史。
根据本发明的又一个具体实施方式,所述数据库为云端数据库。
根据本发明的又一个具体实施方式,所述处理装置依次包括:陷波器、低通滤波器、带通滤波器和放大器;
所述陷波器为切比雪夫带阻滤波器。
根据本发明的又一个具体实施方式,所述分析装置采用ADS1299芯片将所述人体生物电磁波信号转换为数字人体生物电磁波信号。
根据本发明的又一个具体实施方式,所述比对装置包括TMS320VC5402芯片。
根据本发明的又一个具体实施方式,所述输出装置包括:USB接口和无线传输模块;
所述USB接口,用于有线传输和/或对所述采集装置进行充电。
根据本发明的又一个具体实施方式,所述无线传输模块包括:ESP8266模块及其***电路。
本发明提供的人体生物电磁波的采集装置结构简单,使用便捷。通过佩戴于用户头部即可获取用户的人体生物电磁波信号,彻底改变了还需要在用户头部涂抹导电凝胶固定电极的复杂操作。此外,通过对该采集装置内部结构的优化,显著提高了人体生物电磁波信号的采集准确率。此外,还可通过该人体生物电磁波快速准确获知用户的特征。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1所示为根据本发明提供的一种根据人体生物电磁波获取用户特征的装置的一个具体实施方式的结构示意图。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意,在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
参见图1,本发明提供的根据人体生物电磁波获取用户特征的装置包括:感应装置10,处理装置20,分析装置30,数据库50和输出装置60。
所述感应装置10,用于对特定频率范围内的用户人体生物电磁波进行采集。优选的,所述特定频率范围为:0.01Hz~30HZ。更为优选的,该特定频率范围为2Hz~16Hz。大量研究表明,人体各器官都有其固定的振动频率,如骨骼组织的振动频率为1.8Hz,消化***的振动频率为4.2Hz,肝胆膀胱的振动频率为4.9Hz,肺的振动频率为7.4Hz,视觉***的振动频率为8.2Hz等。人体内各个器官内的细胞振动频率均在上述频率范围内,只需根据所需选择不同的频率,即可检测不同的细胞。
这里需要指出的是,人体的不同器官有其特定的频率范围,本发明所述的感应装置10就是通过所述特定的频率范围来识别获取的是哪个器官的波动频率,就像收音机接收不同的频段一样。虽然人体不同器官都有特定的频率范围,但是如同指纹、虹膜一样,不同人体的相同器官的振动频率也有区别,因此通过对这些波动频率进行获取分析,就可以确定人体用户特征。
优选的,所述感应装置10可以为与人体非接触式的接收天线。由于人体脑部的信号更强,因此优选的,该感应装置10为设置于用户头部太阳穴两侧的非接触式接收天线。更为优选的,所述装置具有耳机佩戴式结构,该装置所包括的所有配件均集成配置在该耳机佩戴式结构上。所述非接触式接收天线包括但不限于:动圈式、动铁式、变电感式、电阻式等以及目前较为常用的光纤式、电容式和/或统一极体式。
本发明中的感应装置10的最大特点是非接触式,明显不同于目前对脑电波感应所使用的各种接触式电极。传统接触式电极会因为接触电阻大、接触不良等原因影响感应信号的强弱和准确性。而本发明的非接触式接收天线不受上述因素影响,获取的人体生物电磁波的准确性更高;此外由于无需接触人体,也就不会对人体形成潜在的有创风险。
优选的,所述感应装置10包括TGAM模块及其***电路。
由于人体生物电磁波非常微弱,波幅只有0~30μV,而且常常淹没在背景噪声中,因此,需要对感应到的人体生物电磁波进行处理。所述处理装置20,用于对所述人体生物电磁波信号进行去噪操作,并对去噪后的人体生物电磁波信号进行信号放大。优选的,所述处理装置20依次包括:陷波器、低通滤波器、带通滤波器和放大器。优选的,所述陷波器为切比雪夫带阻滤波器。优选的,所述信号放大器为具有高共模抑制比的差分输入可编程增益放大器。
进行处理后的人体生物电磁波信号是模拟信号,需要将其转换成数字信号进行进一步处理。所述分析装置30,用于将上述人体生物电磁波信号转换为数字人体生物电磁波信号,并获取所述数字人体生物电磁波信号的特征标识。
优选的,采用ADS1299芯片将所述人体生物电磁波信号转换为数字人体生物电磁波信号。ADS1299在采样频率不超过8kHz时,模/数转换精度达到24位。该芯片结合上述信号放大器,在参考电压为4.5V的情况下分辨率最小可以达到0.054微安。
分析装置30进一步对所述数字人体生物电磁波信号进行分析,获取所述数字人体生物电磁波信号的特征标识。由于该特征标识具有唯一性,因此在数据处理领域,上述特征标识通常也被称为“指纹”。
所述比对装置40,用于将所述特征标识与数据库50中的预存特征标识进行比较,并根据比较结果确定用户特征。优选的,所述比对装置40包括TMS320VC5402芯片。
优选的,所述比对装置40进一步包括:比较器、确定器。其中,比较器用于将所述特征标识与数据库50中的预存特征标识进行一一比较,并输出比较结果。为了增大数据存储量,并进一步缩小装置的体积,优选的,所述数据库50为云端数据库。所述确定器,用于根据所述比较结果确定用户特征。优选的,所述用户特征包括但不限于:用户身份、用户疾病风险和家族病史等。优选的,所述用户特征还包括多个所述用户之间的关系,例如,两位或多位使用者使用了本发明所述的装置之后,可以进一步判定两位或多位用户之间的血缘关系,例如是否是父子关系,从而进行亲子鉴定等进一步的判断;又比如,还包括判断两位或多位用户之间的DNA序列等遗传基因是否存在某种关系等等。
所述确定器用于根据所述比较结果确定用户特征进一步为:
当所述比较结果为所述特征标识与所述数据库中的某一项预存特征标识相似度高于99.8%时,所述特征标识与该预存特征标识具有相同用户特征。也就是说,该特征标识的获取主体与预存特征标识的用户主体为同一人。
当所述比较结果为所述特征标识与所述数据库中的某一项预存特征标识相似度在95%~99.8%之间时,所述特征标识与该预存特征标识具有相似用户特征。则该特征标识的获取主体与预存特征标识的用户主体为同一家族,具有亲缘关系。
当所述比较结果为所述特征标识与所述数据库中的某一项预存特征标识相似度低于95%时,所述特征标识与该预存特征标识无相关用户特征。则该特征标识的获取主体与预存特征标识的用户主体无关。
比对后确定的用户特征可以通过输出装置60输出。优选的,所述输出装置60包括:USB接口和无线传输模块。其中,所述USB接口用于有线传输和/或对所述采集装置进行充电。为了简化设备,目前常用无线传输的方式进行数据通信,为了提高无线传输的质量,优选的,所述无线传输模块包括:ESP8266模块及其***电路。
本发明提供的人体生物电磁波采集装置操作简单,准确率高,易于大面积推广使用。
虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明,应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下,可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子,本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时,工艺步骤的次序可以变化。
此外,本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容,作为本领域的普通技术人员将容易地理解,对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤,其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果,依照本发明可以对它们进行应用。因此,本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。
Claims (12)
1.一种根据人体生物电磁波获取用户特征的装置,其特征在于,所述装置包括:感应装置,处理装置,分析装置,比对装置、数据库和输出装置;
所述感应装置,用于对特定频率范围内的用户人体生物电磁波进行采集;
所述处理装置,用于对所述人体生物电磁波信号进行去噪操作,并对去噪后的人体生物电磁波信号进行信号放大;
所述分析装置,用于将上述人体生物电磁波信号转换为数字人体生物电磁波信号,并获取所述数字人体生物电磁波信号的特征标识;
所述比对装置,用于将所述特征标识与数据库中的预存特征标识进行比较,并根据比较结果确定用户特征;
所述输出装置,用于输出所述用户特征。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置具有耳机佩戴式结构,该装置所包括的所有配件均集成配置在该耳机佩戴式结构上。
3.根据权利要求1或2所述的装置,其特征在于,所述比对装置进一步包括:比较器、确定器;
所述比较器,用于将所述特征标识与数据库中的预存特征标识进行一一比较,并输出比较结果;
所述确定器,用于根据所述比较结果确定用户特征。
4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述确定器用于根据所述比较结果确定用户特征进一步为:
当所述比较结果为所述特征标识与所述数据库中的某一项预存特征标识相似度高于99.8%时,所述特征标识与该预存特征标识具有相同用户特征;
当所述比较结果为所述特征标识与所述数据库中的某一项预存特征标识相似度在95%~99.8%之间时,所述特征标识与该预存特征标识具有相似用户特征;
当所述比较结果为所述特征标识与所述数据库中的某一项预存特征标识相似度低于95%时,所述特征标识与该预存特征标识无相关用户特征。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述特定频率范围为:0.01Hz~30HZ。
6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述用户特征包括:用户身份、用户疾病风险和家族病史。
7.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述数据库为云端数据库。
8.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述处理装置依次包括:陷波器、低通滤波器、带通滤波器和放大器;
所述陷波器为切比雪夫带阻滤波器。
9.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述分析装置采用ADS1299芯片将所述人体生物电磁波信号转换为数字人体生物电磁波信号。
10.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述比对装置包括TMS320VC5402芯片。
11.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述输出装置包括:USB接口和无线传输模块;
所述USB接口,用于有线传输和/或对所述采集装置进行充电。
12.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述无线传输模块包括:ESP8266模块及其***电路。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20171201 |