ECG in Biometric Recognition: Time Dependency and Application Challenges
Notice bibliographique
Résumé
As biometric recognition becomes increasingly popular, the fear of circumvention, obfuscation and replay attacks is a rising concern. Traditional biometric modalities such as the face, the fingerprint or the iris are vulnerable to such attacks, which defeats the purpose of biometric recognition, namely to employ physiological characteristics for secure identity recognition.\n\nThis thesis advocates the use the electrocardiogram (ECG) signal for human identity recognition. The ECG is a vital signal of the human body, and as such, it naturally provides liveness detection, robustness to attacks, universality and permanence. In addition, ECG inherently satisfies uniqueness requirements, because the morphology of the signal is highly dependent on the particular anatomical and geometrical characteristics of the myocardium in the heart.\n\nHowever, the ECG is a continuous signal, and this presents a great challenge to biometric recognition. With this modality, instantaneous variability is expected even within recordings of the same individual due to a variety of factors, including recording noise, or physical and psychological activity. While the noise and heart rate variations due to physical exercise can be addressed with appropriate feature extraction, the effects of emotional activity on the ECG signal are more obscure.\n\nThis thesis deals with this problem from an affective computing point of view. First, the psychological conditions that affect the ECG and endanger biometric accuracy are identified. Experimental setups that are targeted to provoke active and passive arousal as well as positive and negative valence are presented. The empirical mode decomposition (EMD) is used as the basis for the detection of emotional patterns, after adapting the algorithm to the particular needs of the ECG signal. Instantaneous frequency and oscillation features are used for state classification in various clustering setups. The result of this analysis is the designation of psychological states which affect the ECG signal to an extent that biometric matching may not be feasible. An updating methodology is proposed to address this problem, wherein the signal is monitored for instantaneous changes that require the design of a new template.\n\nFurthermore, this thesis presents the enhanced Autocorrelation- Linear Discriminant Analysis (AC/LDA) algorithm for feature extraction, which incorporates a signal quality assessment module based on the periodicity transform. Three deployment scenarios are considered namely a) small-scale recognition systems, b) large-scale recognition systems and c) recognition in distributed systems. The enhanced AC/LDA algorithm is adapted to each setting, and the advantages and disadvantages of each scenario are discussed.\n\nOverall, this thesis attempts to provide the necessary algorithmic and practical framework for the real-life deployment of the ECG signal in biometric recognition.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,004 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».