一种基于虚拟仪器的心音身份识别系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于虚拟仪器的心音身份识别系统。本实用新型专利技术包括心音采集传输模块、包含虚拟仪器的嵌入式工控主板模块、USB蓝牙Dongle模块以及用于显示的液晶显示屏模块。其中，心音采集传输模块包括心音传感器模块、有源滤波器模块、音频放大模块、dsPIC主控单元模块、蓝牙串口模组模块以及3.3V电源模块，心音采集传输模块通过蓝牙串口模组模块发送采集信号；工控主板通过USB蓝牙Dongle模块接收心音信号，通过LVDS接口和USB接口与液晶显示屏相连。本实用新型专利技术操作简单、使用方便、安全可靠，整个系统具备无线传输功能，体积小巧，结构紧凑，易于实施。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于身份识别
，具体涉及一种基于虚拟仪器的心音身份识别系统。
技术介绍
在高度信息化的现代社会，随着交通、通讯和网络技术的飞速发展，人类的活动范围越来越大，身份鉴别的难度和重要性也越来越突出，对人类自身身份别的准确性、安全性与实用性提出了更高的要求。虚拟仪器(Virtual Instrument,简称VI)是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义、具有虚拟面板、测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。虚拟仪器由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。其中，硬件设备与接口可以 是各种以PC为基础的内置功能插卡、通用接口总线接口卡、串行口、VXI总线仪器接口等设备，或者是其它各种可程控的外置测试设备，设备驱动软件是直接控制各种硬件接口的驱动程序，虚拟仪器通过底层设备驱动软件与真实的仪器系统进行通讯，并以虚拟仪器面板的形式在计算机屏幕上显示与真实仪器面板操作元素相对应的各种控件。用户用鼠标操作虚拟仪器的面板就如同操作真实仪器一样真实与方便。生物识别被美国麻省理工学院列为21世纪十大技术之一，生物识别技术的核心社会功能可以归纳为以下四条基本社会功能①可以为被密码、口令困扰的人提供安全与便利；②可以扩展成为信息安全领域的认证系统平台，可以为重要身份或重要信息提供安全的强认证；③可以提供给行政部门或其它机构精确、快捷地确认他人身份的技术手段；④可以提供精确、快速、安全的人与设备的匹配。目前商业上采用的生物识别方法主要有人脸识别、虹膜识别、指纹识别和声音识别等。这些生物特征识别技术身份识别方面虽然取得了初步推广，但在实际应用中也面临许多挑战，其中比较突出的是生物特征识别的安全问题。有人成功利用明胶制成的假手指骗过了指纹识别系统；利用打印下的虹膜图片或者在隐形眼镜上蚀刻出的虚假虹膜，可以让虹膜识别系统真假难辨，声音容易被模仿，脸形也容易从用户的相片中提取出来等等。因此，生物特征识别系统所采用的生物特征信息最好是从现场实时地从活体采集，为了增加生物识别技术的可靠性和安全性，探索新的更具安全性的生物识别方法是身份识别领域的热点之一。心音是心脏及心血管系统机械运动状况的反映，蕴含着心脏各个部分本身及相互之间作用的生理和病理信息。相比于传统的生物识别技术，心音识别技术具有独特的优势首先心音来自于人的心脏，不易被轻易仿制；其次，任何人都有心音，具备普适性。心音所具有的独特生理特征使其成为有前途的新型身份识别方法之一。
技术实现思路
本技术的目的在于，提出一种基于虚拟仪器的心音身份识别系统，该系统能够实时采集人体心音信号，并且对心音信号进行实时显示、分析、注册、识别和存储。本技术包括心音采集传输模块、包含虚拟仪器的嵌入式工控主板模块、USB蓝牙Dongle模块以及用于显示的液晶显示屏模块。其中，心音采集传输模块包括心音传感器模块、有源滤波器模块、音频放大模块、dsPIC主控单元模块、蓝牙串口模组模块以及3. 3V电源模块，心音采集传输模块通过蓝牙串口模组模块发送采集信号；工控主板通过USB蓝牙Dongle模块接收心音信号，通过LVDS接口和USB接口与液晶显示屏相连。所述心音传感器模块将心音振动信号转换为电信号。所述有源滤波器模块接收心音信号，对其进行滤波，去除环境噪声。所述音频放大模块对心音信号进行放大并控制放大倍数。所述dsPIC主控单元模块接收用户指令进行心音信号采集和模数转换。所述蓝牙串口模组模块用于心音信号无线传输。所述3. 3V电源模块用于提供3. 3V稳压电源。所述USB蓝牙Dongle模块通过USB接口虚拟串口接收心音信号。所述嵌入式工控主板是基于x86平台的一体机工控主板，包含虚拟仪器，用于实现数据分析处理和存储。所述液晶显示屏是工业级的带有触摸功能的液晶显示屏，用于实时显示和人机交互。所述虚拟仪器安装在工控主板模块中，接受用户指令并根据用户指令选择心音采集模式、用户注册模式以及用户识别模式，对心音信号进行实时显示、分析、注册、识别和存储。本技术有益效果如下本技术将人体心音信号与身份识别相结合，开发基于虚拟仪器的心音身份识别系统，利用心音信号不易复制性、普适性和唯一性等特点，实现身份注册和识别功能，克服了传统生物识别方法存在的较为突出的安全性问题。本技术操作简单、使用方便、安全可靠，整个系统具备无线传输功能，体积小巧，结构紧凑，易于实施。附图说明图I为基于虚拟仪器的心音身份识别系统的结构图；图2为心音采集传输模块框图；图3为30Hz4阶Butterworth高通滤波器电路图；图4为500Hz4阶Butterworth低通滤波器电路图；图5为音频放大模块电路图；图6为dsPIC主控模块芯片引脚图；图7为蓝牙串口模组模块电路图；图8为模拟3. 3V电源模块电路图；图9为数字3. 3V电源模块电路图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术做进一步的详细说明如图I所示，本技术包括依次连接的心音采集传输模块、USB蓝牙Dongle模块、嵌入式工控主板模块以及用于显示的液晶显示屏模块。其中，心音采集模块用于采集传输人体心音信号；USB蓝牙Dongle模块用于接收无线传输的心音信号；嵌入式工控主板模块用于分析和存储心音信号；液晶显示屏模块用于数据实时显示以及人机交互。本实施例中，心音米集传输模块如图2所不由心音 传感器模块、有源滤波器模块、音频放大模块、dsPIC主控单元模块、蓝牙串口模组模块以及3. 3V电源模块组成。心音传感器为驻极体话筒，用于将心音振动信号转换为电信号，驻极体话筒输出与有源滤波器模块相连。有源滤波器模块由4阶30Hz巴特沃斯高通滤波器和4阶500Hz巴特沃斯低通滤波器组成，用于对信号进行滤波。4阶30Hz巴特沃斯高通滤波器电路如图3所示，MCP609-1和MCP609-2运放单元实现滤波功能，MCP6271运放单元向MCP609-1和MCP609-2运放单元提供VDD/2的偏置电压，MCP609-2运放单元7脚与4阶500Hz巴特沃斯低通滤波器相连。4阶500Hz巴特沃斯低通滤波器电路如图4所示，MCP609-3和MCP609-4运放单元实现滤波功能，MCP609-4运放单元14脚与音频放大模块相连，输出滤波后的心音信号。音频放大模块电路如图5所示，用于放大经滤波后的心音信号。I脚输入心音信号，2脚输出经放大后的心音信号；4脚连接dsPIC主控单元的RG6脚，用于接收时钟信号；6脚连接dsPIC主控单元的RG7脚，用于控制音频放大倍数。dsPIC主控单元模块如图6所示，用于控制心音采集模块和3. 3V模拟电源模块，实现心音信号模数转换，音频放大倍数控制和蓝牙模组模块连接，采样频率为2000，UART波特率为115200。蓝牙串口模组模块使用HC-06蓝牙转串口无线模块，波特率设置为115200，电路如图7所示。I脚和2脚分别连接dsPIC主控单元的RF2脚和RF3脚，实现无线收发信号；24脚用于连接LED灯，指示模组工作状态。3. 3V电源模块由模拟3. 3V电源模块和数字3. 3V电源模块组成。模拟3. 3V电源模块用于为心音传感器模块、有源滤波器模块和音频放大模块提供3. 3V电源，电路图如8图所示，I脚接外部输入电压，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵治栋，王佳，骆懿，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：