CN108304822A - 信号处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及信号处理技术领域，具体而言，涉及一种信号处理装置及方法。该信号处理装置包括采集装置、显示装置和识别装置，采集装置与显示装置通信连接，显示装置与识别装置通信连接，采集装置用于获得待检测生物体的心冲击信号并将该心冲击信号发送至显示装置，显示装置用于对接收到的心冲击信号进行预处理以获得对应的生物识别信号并将该生物识别信号发送至识别装置，识别装置用于对接收到的生物识别信号进行匹配以获得匹配结果，根据匹配结果将预设操作指令发送至显示装置。该信号处理装置及方法安全性高、可操作性强，易于推广。

Description

信号处理装置及方法

技术领域

本发明实施例涉及信号处理技术领域，具体而言，涉及一种信号处理装置及方法。

背景技术

随着信息时代的来临，生物识别技术已广泛应用于各类电子设备例如手机、平板和电脑等。生物识别技术的应用领域也非常广泛例如个人健康护理领域、电子商务领域、军事领域等。现有的生物识别技术大多对声音、指纹、脸部、虹膜等生物特征进行识别，这些生物特征容易造假和模仿，在特定场合下，采用这些生物特征进行识别的可操作性很低，不易于推广。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种信号处理装置及方法，能有效避免待检测体的生物特征被假造和模仿，提高生物识别的可操作性，且易于推广。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种信号处理装置，包括采集装置、显示装置和识别装置；

所述采集装置包括检测组件和第一传输装置，所述检测组件与所述第一传输装置电性连接，所述第一传输装置与所述显示装置通信连接；所述检测组件用于获得待检测生物体的心冲击信号；所述第一传输装置用于将所述心冲击信号发送至所述显示装置；

所述显示装置包括滤波电路、第一接收装置和第一以太网接口，所述滤波电路分别与所述第一接收装置和所述第一以太网接口电性连接，所述第一以太网接口与所述识别装置通信连接；所述滤波电路用于将所述心冲击信号进行预处理以获得对应的生物识别信号；所述第一以太网接口用于将所述生物识别信号发送至所述识别装置；

所述识别装置包括第二以太网接口和处理装置，所述第二以太网接口和所述处理装置电性连接；所述第二以太网接口用于接收所述第一以太网接口发送的所述生物识别信号，所述处理装置用于将所述生物识别信号与预存的生物特征信息进行匹配，获得匹配结果，并根据所述匹配结果将预设操作指令发送至所述显示装置。

可选地，所述检测组件包括电源电路、发光件、光纤组件和光电探测器；

所述电源电路分别与所述发光件和所述光电探测器电性连接，所述电源电路用于向所述发光件和所述光电探测器提供工作电源；

所述发光件的类型与所述光电探测器的类型相匹配；

所述光纤组件的一端与所述发光件固定连接，所述光纤组件远离所述发光件的一端与所述光电探测器电性连接；所述光电探测器与所述第一传输装置电性连接；

所述光电探测器用于从所述光纤组件中接收所述发光件发出的光信号，根据所述光信号在所述光纤组件中传输时发生的损耗分析获得心冲击信号。

可选地，所述光纤组件包括多模光纤和多个弹性件；

所述多模光纤设置于多个所述弹性件之间；各所述弹性件与所述多模光纤贴合；

所述多模光纤的一端与所述发光件固定连接，所述多模光纤远离所述发光件的一端与所述光电探测器电性连接；

当所述待检测生物体自身的泵浦动力挤压多个所述弹性件，使多个所述弹性件发生形变时，

多个所述弹性件挤压所述多模光纤，使所述光信号在所述多模光纤中传输时发生损耗，

所述光电探测器根据所述光信号以及所述损耗分析获得心冲击信号。

可选地，所述发光件为发光二极管。

可选地，所述弹性件为具有网纱的弹性片体。

可选地，所述滤波电路包括带通滤波电路、低通滤波电路和带阻滤波电路；

所述带通滤波电路与所述低通滤波电路电性连接；

所述低通滤波电路远离所述带通滤波电路的一端与所述带阻滤波电路电性连接；

所述带阻滤波电路远离所述低通滤波电路的一端与所述第一以太网接口电性连接；

所述带通滤波电路、所述低通滤波电路和所述带阻滤波电路用于滤除所述心冲击信号中的干扰信号。

可选地，所述带通滤波电路的频率范围为0.5～40Hz，所述低通滤波电路的频率为15Hz，所述带阻滤波电路的频率范围为40～60Hz；

所述带通滤波器用于使频段为0.5～40Hz的信号通过；

所述低通滤波器用于使频段低于15Hz的信号通过；

所述带阻滤波电路用于阻断频段为40～60Hz的信号。

可选地，所述显示装置还包括显示屏；

所述显示屏与所述带阻滤波电路远离所述低通滤波电路的一端电性连接，所述显示屏用于将所述生物识别信号进行显示。

可选地，所述第一传输装置和所述第一接收装置为蓝牙模块。

本发明实施例还提供了一种信号处理方法，应用于上述信号处理装置，所述信号处理装置包括互相之间通信连接的采集装置、显示装置和识别装置，所述方法包括：

采集装置获得待检测生物体的心冲击信号，将所述心冲击信号发送至显示装置；

所述显示装置接收所述心冲击信号，并根据所述心冲击信号获得对应的生物识别信号，将所述生物识别信号发送至识别装置；

所述识别装置接收所述生物识别信号，将所述生物识别信号与预存的生物特征信息进行匹配，获得匹配结果，并根据所述匹配结果将预设操作指令发送至所述显示装置。

本发明实施例提供的信号处理装置，采集装置能对待检测生物体的心冲击信号进行检测、获取，显示装置能将心冲击信号进行预处理获得生物识别信号，识别装置能对所述生物识别信号进行匹配识别，心冲击信号具有唯一性和特异性，不易被假造和模仿，采集装置灵敏度高、体积小、重量轻，携带方便，可操作性强，不受场景的影响，易于推广。

进一步地，检测组件发光件、光纤组件和光电探测器的组合，通过分析待检测生物体的泵浦动力对光信号产生的能量损耗进而获得心冲击信号，不需要额外的粘附电极，可以设置于待检测生物的任意位置，操作方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种信号处理装置的结构框图。

图2为本发明实施例所提供的一种光纤组件的结构示意图。

图3为本发明实施例所提供的一种带通滤波电路的电路图。

图4为本发明实施例所提供的一种低通滤波电路的电路图。

图5为本发明实施例所提供的一种带阻滤波电路的电路图。

图6为本发明实施例所提供的一种信号处理方法的流程图。

图标：100-信号处理装置；1-采集装置；11-发光件；12-光纤组件；121-多模光纤；122-弹性件；13-光电探测器；14-第一传输装置；2-显示装置；21-第一接收装置；22-滤波电路；23-显示屏；24-第一以太网接口；3-识别装置；31-第二以太网接口；32-处理装置。

具体实施方式

经调查发现，现有的生物识别技术大多对声音、指纹、脸部、虹膜等生物特征进行识别，这些生物特征容易造假和模仿，在特定场合下，采用这些生物特征进行识别的可操作性很低，不易于推广。

基于上述研究，本发明实施例提供了一种信号处理装置及方法，能避免生物特征被假造和模仿，能提高生物识别的可操作性，易于推广。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示出了本发明实施例所提供的一种信号处理装置100的结构框图。由图可见，该信号处理装置包括采集装置1、显示装置2和识别装置3。其中，采集装置1与显示装置2通信连接，显示装置2与识别装置3通信连接。

请继续参照图1，由图可见，该采集装置1包括电源电路(图中未示出)、发光件11、光纤组件12、光电探测器13和第一传输装置14。其中，电源电路分别与发光件11和光电探测器13电性连接，电源电路用于向发光件11和光电探测器13提供工作电源。

发光件11、光纤组件12和光电探测器13组成检测组件。可选地，光纤组件12的一端与发光件11固定连接，光纤组件12远离发光件11的一端与光电探测器13电性连接。其中，发光件11的类型与光电探测器13的类型相匹配，例如，当选用不同波段的光源的发光件11时，光电探测器13必须满足该发光件11的波段。又例如，发光件11可以选用发光二极管，相应地，光电探测器13必须满足发光二极管的波段。该检测组件用于获得待检测生物体的心冲击信号，其中，检测组件获得待检测生物体的心冲击信号的原理如下：

待检测生物体的心脏搏动，血液流经血管时，会产生一种泵浦动力，使身体产生复杂的机械运动，心冲击信号可以理解为身体的运动情况与时间构成的图像，即心冲击图。当身体产生机械运动时，会使光纤组件12的结构发生变化，阻碍光路的通行，进而导致发光件11发出的光信号流经光纤组件12时会产生能量损耗，光电传感器13会接收到变化的光信号，该变化的光信号即为心冲击信号。

本申请发明人在实际研究中发现，心冲击信号蕴涵丰富的个体身份信息，其受个体心脏位置、大小、构造、年龄、性别、体重及胸腔结构等诸多因素影响，也即，对于不同个体来说，其心冲击信号不尽相同，符合生物特征用于身份识别所需要的四个重要特性，普遍性、独特性、稳定性、可采集。

由于现有的生物识别类型多样，例如，指纹识别、人脸识别、虹膜识别、掌纹识别、声音识别、心电图识别等识别方法。由于指纹、掌纹容易复制从而信息被盗取，声音易被他人所模仿，故在某些需要信息加密的领域安全系数较低。虹膜识别由于其方式上不容易被受众接受，故推广的难度较大。心电图识别由于其需要在人体皮肤表面粘附电极，获取方式上不方便。另外，虹膜识别、脸部识别等还受到安置位置的限制，一般只能是安置在屏幕正前方，且识别条件苛刻。因此，上述识别方法均不能提供持续识别认证。

本发明实施例提供的检测组件(发光件11+光纤组件12+光电传感器)是无创、非身体皮肤直接接触且无感觉的测量方法，由于待检测生物体的心冲击信号具有唯一性和特异性，该测量方法获得的信息很难被盗取和模仿，且可操作性强，携带方便。

图2示出了本发明实施例所提供的一种光纤组件的结构示意图，由图可见，该光纤组件包括多模光纤121和多个弹性件122，多模光纤121设置于多个弹性件122之间。

其中，多模光纤121一体连接且呈单条连续状，多模光纤121的一端与发光件11固定连接，多模光纤121远离发光件11的一端与光电探测器13电性连接。当心脏搏动产生对身体的作用力使身体产生复杂的机械运动时，身体会对弹性件122施加压力，弹性件122产生形变，进而挤压多模光纤121使得多模光纤121发生形变，进而使光信号在传输过程中发生能量损耗，光电探测器13能根据光信号及其能量损耗获得心冲击信号。

在本实施例中，弹性件122可以为具有网纱的弹性片体。

可以理解，图2仅示出了一个弹性件122，并不是对本方案的限定。

请继续参照图1，第一传输装置14用于将心冲击信号发送至显示装置2。在本实施例中，显示装置2可以为客户端，例如，手机、平板、电脑或专用的个人身份识别装置。可选地，显示装置2包括第一接收装置21、滤波电路22、显示屏23和第一以太网接口24。

其中，第一接收装置21与滤波电路22电性连接，滤波电路22分别与与显示屏23和第一以太网接口24电性连接，第一接收装置21用于接收第一传输装置14发送的心冲击信号，并将该心冲击信号传输至滤波电路22。由于心冲击信号可能会携带部分干扰信号，为了便于之后识别的准确性，需要滤波电路22对该心冲击信号进行预处理。

可选地，滤波电路22包括带通滤波电路、低通滤波电路和带阻滤波电路。其中，带通滤波电路的一端与第一接收装置21电性连接。带通滤波电路远离第一接收装置21的一端与低通滤波电路电性连接，低通滤波电路远离带通滤波电路的一端与带阻滤波电路电性连接。带阻滤波电路远离低通滤波电路的一端与第一以太网接口24电性连接。带通滤波电路、低通滤波电路和带阻滤波电路用于滤除所述心冲击信号中的干扰信号。

请参阅图3，为本发明实施例所提供的一种带通滤波电路的电路图，由图可见，该带通滤波电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、电容C3和运放OP1。其中，第一接收装置通过输入端IN1向带通滤波电路输入带有干扰信号的心冲击信号。可选地，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、电容C3和运放OP1经过如图3的电连接关系可以实现对频段为0.5～40Hz的信号提供通路，在该频段之外的信号被过滤。进一步地，经过该带通滤波电路滤波之后的信号继续通过低通滤波电路。

请参阅图4，为本发明实施例所提供的一种低通滤波电路的电路图，由图可见，该低通滤波电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C4、电容C5和运放OP2。其中，经过图3的带通滤波电路滤波之后的信号从输入端IN2输入图4的低通滤波电路。可选地，电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C4、电容C5和运放OP2经过图4的电连接关系可以实现对频段高于15Hz的信号进行阻断，经过该低通滤波电路滤波之后的信号继续通过带阻滤波电路。

请参阅图5，为本发明实施例所提供的一种带阻滤波电路的电路图，由图可见，该带阻滤波电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C6、电阻C7、电阻C8和运放OP3。其中，经过图4的低通滤波电路滤波之后的信号从输入端IN3输入图5的带阻滤波电路。可选地，电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C6、电阻C7、电阻C8和运放OP3经过图5的电连接关系可以实现对频段为40～60Hz的信号进行阻断，经过该带阻滤波电路滤波之后的信号输入显示屏23和第一以太网接口24。

根据实际情况对上述三个滤波电路中的各电路元件的值进行设置，能实现对心冲击信号的预处理，以获得对应的生物识别信号，可以理解，经过预处理的心冲击信号即为生物识别信号。

应当理解，图3、图4和图5进示出了各个滤波电路的其中一种电路连接方式，并不是对本方案的限定，各个滤波电路还可以有其它的电路连接方式，在本实施例中不作更多说明。

显示屏23用于将心冲击信号以图像的形式进行显示，是显示装置与用户直接交互的平台，用户可通过对显示屏23中心冲击图的确定，判断自己是否在采集装置上正确输入。

可选地，图1中的第一传输装置14和第一接收装置21可以选用但不限于蓝牙芯片。

请继续参照图1，识别装置3包括第二以太网接口31和处理装置32。其中，第二以太网接口31和处理装置32电性连接，第二以太网接口31用于接收第一以太网接口24发送的生物识别信号，处理装置32用于将生物识别信号与预存的生物特征信息进行匹配，获得匹配结果，并根据匹配结果将预设操作指令发送至显示装置2。

其中，处理装置32对生物识别信号进行特征值提取，将提取出的特征值与预存的模板库中的特征集合进行特征匹配，获得该特征值对应的匹配结果，进一步地，将该匹配结果导入模板库，进而实现对模板库的更新学习。

可选地，处理装置32根据该匹配结果将预设的操作指令发送至显示装置2，显示装置2可根据该操作指令执行相应的操作。

例如，可以针对不同的生物识别区域，处理装置32可以设置不同的预设操作。

再例如，还可以针对某个生物识别区域，根据用户操作的不同，例如用户按压强度的不同，处理装置32可以设置不同的预设操作。

再例如，还可以根据不同的生物识别区域，处理装置32可以设置不同的安全等级，不同的安全等级所对应的预设的操作不同。

可以理解，显示装置2和识别装置3由局域网接入，能保证信号的安全性。

在上述基础上，如图6所示，本发明实施例还提供了一种信号处理方法的流程图，该方法包括：

步骤S21，采集装置获得待检测生物体的心冲击信号，将该心冲击信号发送至显示装置。

步骤S22，显示装置接收心冲击信号，并根据心冲击信号获得对应的生物识别信号，将生物识别信号发送至识别装置。

步骤S23，识别装置接收生物识别信号，将生物识别信号与预存的生物特征信息进行匹配，获得匹配结果，并根据匹配结果将预设操作指令发送至显示装置，显示装置根据该操作指令进行相应操作。

综上，本发明实施例所述提供的信号处理装置及方法，通过具有光电检测功能的检测组件获得待检测生物体的心冲击信号，并根据该心冲击信号获得对应的生物识别信号，将该生物识别信号与预存的生物特征信息进行匹配以获得匹配结果，根据匹配结果将预设操作指令发送至显示装置，显示装置根据该操作指令进行操作，安全性强，不易被假造和模仿，且采集装置检测灵敏度高、重量轻、体积小、不受场景影响，可操作性强，易于推广。

进一步地，检测装置不需要额外的粘附电极，可以设置于待检测生物的任意位置。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种信号处理装置，其特征在于，包括采集装置、显示装置和识别装置；

所述采集装置包括检测组件和第一传输装置，所述检测组件与所述第一传输装置电性连接，所述第一传输装置与所述显示装置通信连接；所述检测组件用于获得待检测生物体的心冲击信号；所述第一传输装置用于将所述心冲击信号发送至所述显示装置；

所述显示装置包括滤波电路、第一接收装置和第一以太网接口，所述滤波电路分别与所述第一接收装置和所述第一以太网接口电性连接，所述第一以太网接口与所述识别装置通信连接；所述滤波电路用于将所述心冲击信号进行预处理以获得对应的生物识别信号；所述第一以太网接口用于将所述生物识别信号发送至所述识别装置；

所述识别装置包括第二以太网接口和处理装置，所述第二以太网接口和所述处理装置电性连接；所述第二以太网接口用于接收所述第一以太网接口发送的所述生物识别信号，所述处理装置用于将所述生物识别信号与预存的生物特征信息进行匹配，获得匹配结果，并根据所述匹配结果将预设操作指令发送至所述显示装置。

2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，所述检测组件包括电源电路、发光件、光纤组件和光电探测器；

所述电源电路分别与所述发光件和所述光电探测器电性连接，所述电源电路用于向所述发光件和所述光电探测器提供工作电源；

所述发光件的类型与所述光电探测器的类型相匹配；

所述光纤组件的一端与所述发光件固定连接，所述光纤组件远离所述发光件的一端与所述光电探测器电性连接；所述光电探测器与所述第一传输装置电性连接；

所述光电探测器用于从所述光纤组件中接收所述发光件发出的光信号，根据所述光信号在所述光纤组件中传输时发生的损耗分析获得心冲击信号。

3.根据权利要求2所述的信号处理装置，其特征在于，所述光纤组件包括多模光纤和多个弹性件；

所述多模光纤设置于多个所述弹性件之间；各所述弹性件与所述多模光纤贴合；

所述多模光纤的一端与所述发光件固定连接，所述多模光纤远离所述发光件的一端与所述光电探测器电性连接；

当所述待检测生物体自身的泵浦动力挤压多个所述弹性件，使多个所述弹性件发生形变时，

多个所述弹性件挤压所述多模光纤，使所述光信号在所述多模光纤中传输时发生损耗，

所述光电探测器根据所述光信号以及所述损耗分析获得心冲击信号。

4.根据权利要求3所述的信号处理装置，其特征在于，所述发光件为发光二极管。

5.根据权利要求3所述的信号处理装置，其特征在于，所述弹性件为具有网纱的弹性片体。

6.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，所述滤波电路包括带通滤波电路、低通滤波电路和带阻滤波电路；

所述带通滤波电路与所述低通滤波电路电性连接；

所述低通滤波电路远离所述带通滤波电路的一端与所述带阻滤波电路电性连接；

所述带阻滤波电路远离所述低通滤波电路的一端与所述第一以太网接口电性连接；

所述带通滤波电路、所述低通滤波电路和所述带阻滤波电路用于滤除所述心冲击信号中的干扰信号。

7.根据权利要求6所述的信号处理装置，其特征在于，所述带通滤波电路的频率范围为0.5～40Hz，所述低通滤波电路的频率为15Hz，所述带阻滤波电路的频率范围为40～60Hz；

所述带通滤波器用于使频段为0.5～40Hz的信号通过；

所述低通滤波器用于使频段低于15Hz的信号通过；

所述带阻滤波电路用于阻断频段为40～60Hz的信号。

8.根据权利要求6所述的信号处理装置，其特征在于，所述显示装置还包括显示屏；

所述显示屏与所述带阻滤波电路远离所述低通滤波电路的一端电性连接，所述显示屏用于将所述生物识别信号进行显示。

9.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，所述第一传输装置和所述第一接收装置为蓝牙模块。

10.一种信号处理方法，应用于权利要求1～9任一所述的信号处理装置，所述信号处理装置包括互相之间通信连接的采集装置、显示装置和识别装置；其特征在于，所述方法包括：

采集装置获得待检测生物体的心冲击信号，将所述心冲击信号发送至显示装置；

所述显示装置接收所述心冲击信号，并根据所述心冲击信号获得对应的生物识别信号，将所述生物识别信号发送至识别装置；

所述识别装置接收所述生物识别信号，将所述生物识别信号与预存的生物特征信息进行匹配，获得匹配结果，并根据所述匹配结果将预设操作指令发送至所述显示装置。