移动设备上基于电磁吸收率的人体识别系统研究与设计

摘要

移动设备（Mobile Devices）诸如移动电话、智能可穿戴设备等，已经改变了人们传统以来的生活方式。它们早已不再被仅仅地用于电话与网络通信，还可以被用来采集并存储人们的隐私信息，比如地理位置、喜爱偏好、身体健康情况等。这使得移动设备变得越来越隐私化，保护移动设备上的隐私信息安全也变得越来越重要。
　　根据用于识别过程中的信息类型不同，可将目前应用于移动设备上的人体身份识别技术划归为以下两类：基于用户所知（如密码、口令）的身份识别，以及基于生物特征（如指纹、虹膜）的身份识别。然而这两种方式均存在不足：用户所知易遗忘、窃取；移动设备上的生物特征采集设备造价昂贵，采集过程要求高，如指纹采集器严格要求手指在采集过程中没有汗水、灰尘遮挡，否则识别率会大大降低，严重影响了用户体验。
　　在此背景下，本文着眼于移动设备上的身份识别根本问题：如何在移动设备上完成低成本、高精度、简洁易用的身份识别。为此，本文寻找了一种新型的可用于身份识别的生物特征——电磁吸收率。基于对该特征的研究，本文发现了其具备唯一性与可采集性的特点，并且设计了基于该特征的用户身份识别系统。该系统采用超低功耗的特征采集设备采集待识别用户的电磁吸收率特征，通过基于滑动窗口的周期划分算法、基于快速排序的回归合并算法对原始采样数据进行波动噪音消除、周期数据整合预处理。在经过预处理的数据基础上提取了四维电磁吸收率特征向量，并对特征向量利用基于多项式核函数的 SVM分类识别算法进行身份识别验证。
　　针对该身份识别系统的测试结果表明该系统具备安全性高、功耗低、识别准、识别迅速的特点。平均识别精度可以达到87％，FAR与FRR指标均保持在20%以内，识别时间仅为1.2s，与当前指纹识别技术耗时相当，系统总能耗稳定在μA级别，睡眠状态的引入降低了99.5%的系统能耗。该系统满足移动设备外接设备的集成要求，可以在移动设备上予以大规模使用。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 生物特征身份识别国内外研究现状

1.3 研究内容和目标

1.4 本文主要贡献与创新点

1.5 论文组织

第二章 人体识别新型生物特征——电磁吸收率

2.1 电磁吸收率

2.2 电磁吸收率具备普遍性、唯一性与稳定性

2.3现有的电磁吸收率的定量计算与测量方法

2.4 简化的电磁吸收率采集方法

2.5 本章小结

第三章 电磁吸收率采集硬件平台设计与参数调整

3.1 电磁吸收率采集平台硬件设计

3.2 电磁吸收率采集平台参数调整

3.3 本章小结

第四章 数据预处理及特征提取

4.1 原始采样样本数据

4.2 数据预处理算法

4.3 特征选择与提取方法

4.4 本章小结

第五章 数据分类与识别判定方法

5.1 现有的数据分类识别判定方法

5.2 基于曲线距离差的分类识别判定方法

5.3 基于曲线相关性的分类识别判定方法

5.4 基于SVM的分类识别判定方法

5.5 本章小结

第六章 基于电磁吸收率的人体识别系统设计与测试

6.1 基于电磁吸收率的人体识别系统设计

6.2 系统测试结果

6.3 移动设备平台集成化讨论

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 不足与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果