[发明专利]基于Android的智能心音听诊与识别系统

说明书

技术领域

本发明属于心音信号处理及传输的技术领域，涉及一种基于Android的智能心音听诊与识别系统。

背景技术

心音信号是人体非常重要的生理特征之一，反映了心血管系统的机械运动状况，包含了心脏各个部分本身及相互之间作用的生理和病理信息。利用心音进行听诊的方法已经广泛应用于医疗诊断。心音信号的高质量采集对于基于心音的后续病理分析有十分重要的意义。

心音信号在不同的人身上有着完全不同的特征并且具有极高的稳定性，可以用作生物识别技术的识别特征。不同于传统的生物识别技术，例如指纹、虹膜、语音等，心音身份识别技术采用心音信号进行身份识别，能够有效地解决安全性问题。心音信号具备的优势主要包括：不易被伪造、采集方便、普适性。近年来，国内外一些研究人员对心音身份识别进行了研究，并取得了一定的进展，证明了采用心音信号进行个人身份识别的可能性。

目前，采集心音信号的方法主要利用计算机声卡将心音信号存储至计算机，然后计算机可以显示心音波形，并对心音信号进行特征提取与模式匹配。由于计算机体积较大，不利于随身携带，因此用户无法方便地完成心音信号的采集以及利用心音信号进行后续的分析处理，这也进一步降低了心音身份识别的实用性。鉴于上述原因，需要寻找一种便携的心音采集、听诊装备，并在此装备上完成心音信号的识别。

随着通信及网络技术的飞速发展，人们在日常生活中对于手机的依赖程度不断地提高，手机已经成为当今人们生活不可缺少的科技产品。目前主流的手机操作系统主要有Android、Windows Phone以及ios。搭载Android操作系统的智能手机基于其平台的开放性、极高的用户自由度以及方便快捷的开发方式，已经成为目前市场占有率最高的手机操作系统。利用Android智能手机实现心音数据的接收、显示和存储以及后续的特征提取和模式匹配，符合人们对于心音采集设备以及身份识别设备便携性的要求，对于推动生物识别技术的发展有一定的意义。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于Android智能手机的心音信号采集、听诊、存储以及心音信号识别装备。能够完成心音信号的高质量采集、存储以及方便快捷地完成基于心音的身份识别。

技术方案：本发明包含心音采集设备以及Android手机应用客户端两部分组成。心音采集硬件设备主要由驻极体话筒、30Hz到500Hz滤波器、主控制芯片、蓝牙芯片模组、电源电路、放大电路组成。

其中主控制芯片选用Microchip(美国微芯科技公司)的dsPIC33FJ128MC706芯片。使用该芯片作为主控制芯片，完成电源管理、按键控制、A/D转换的操作。

所述电源电路为3.3V稳压电源。

所述驻极体话筒作为传感器，采集心音信号。

所述30Hz到500Hz滤波器由一个30Hz高通滤波器和一个500Hz低通滤波器构成。由于通过传感器采集到的心音信号中，不仅包含了心音信号的主要成分，还包含了其他的噪声分量，比如摩擦、呼吸音以及电路的热噪声等，而心音信号的有效频率范围在30Hz到500Hz之间。所以，必须滤除心音主要成分外的噪声分量。采用30Hz到500Hz滤波器可以有效的滤除上述噪声。

所述蓝牙芯片模组用于将主控制芯片的数字信号通过蓝牙发送至Android智能手机，方便后续的数据分析处理。蓝牙芯片模组选用HC-06蓝牙模块。

所述放大电路采用LM4811，实现增益控制。经过放大后的信号经过双声道耳机插座驱动耳机，通过耳机能够清晰地听到采集的心音信号。

心音硬件采集单元的采样频率为2000Hz，采用12位A/D转换，波特率为57600kbps。芯片内部通过指令控制数据收发以及A/D转换的开始和停止。采样后的数据经过主控制芯片A/D转换，通过主控制芯片串口发送数据，利用蓝牙芯片模组将A/D转换后数据发至Android智能手机。

Android系统中实现的心音采集、存储以及身份识别系统应用包括四大模块：蓝牙配对、用户注册、用户辨识、系统管理。

在蓝牙配对模块，完成Android智能手机和蓝牙采集硬件模块的配对。