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Enregistrement W7045748507

BIOMETRIC IDENTIFICATION USING ELECTROCARDIOGRAM AND TIME FREQUENCY FEATURE MATCHING

2023· dissertation· en· W7045748507 sur OpenAlexaff

Notice bibliographique

RevueMacSphere (McMaster University) · 2023
Typedissertation
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueMagnetic confinement fusion research
Établissements canadiensMcMaster UniversityToronto Metropolitan University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésHeartbeatBiometricsPattern recognition (psychology)Feature extractionShort-time Fourier transformLivenessFeature (linguistics)Identification (biology)Segmentation
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The main goal of this thesis is to test the feasibility of human identification using the Electrocardiogram (ECG). Such biomedical signal has several key advantages including its intrinsic nature and liveness indicator which makes it more secure compared to some of the existing conventional and traditional biometric modalities. In compliance with the terms and regulations of McMaster University, this work has been assembled into a sandwich thesis format which consist of three journal papers. The main idea of this work is to identify individuals using distance measurement techniques and ECG feature matching. In addition, we gradually developed the content of the three papers. In the first paper, we started with the general criteria for developing ECG based biometric systems. To explain, we proposed both fiducial and non-fiducial approaches to extract the ECG features followed by providing comparative study on the performance of both approaches. Next, we applied non-overlapped data windows to extract the ECG morphological and spectral features. The former set of features include the amplitude and slope differences between the Q, R and S peaks. The later features include extracting magnitudes of the ECG frequency components using short time Fourier Transform (STFT). In addition, we proposed a methodology for QRS detection and segmentation using STFT and binary classification of ECG fiducial features. In the second paper, we proposed a technique for choosing overlapped data windows to extract the abovementioned features. Namely, the dynamic change in the ECG features from heart beats to heartbeat is utilized for identification purposes. To improve the performance of the proposed techniques we developed Frechet-mean based classifier for this application. These classifiers exploit correlation matrix structure that is not accounted for in classical Euclidean techniques. In addition to considering the center of the cluster, the Frechet-mean based techniques account for the shape of the cluster as well. In the third paper, the thesis is extended to address the variability of ECG features over multiple records. Specifically, we developed a multi-level wavelet-based filtering system which utilizes features for multiple ECGs for human identification purposes. In addition, we proposed a soft decision-making technique to combine information collected from multi-level identification channels to reach a common final class. Lastly, we evaluated the robustness of all our proposed methods over several random experiments by changing the testing data and we achieved excellent results. The results of this thesis show that the ECG is a promising biometric modality. We evaluated the performance of the proposed methods on the public ECG ID database because it was originally recorded for biometric purposes. In addition, to make performance evaluation more realistic we used two recordings of the same person obtained under possibly different conditions. Furthermore, we randomly changed both the training and testing data which are obtained from the full ECG records for performance evaluation purposes. However, it is worth mentioning that in all parts of the thesis, various parameters settings are presented to support the main ideas and it is subject to change according to human activity and application requirements. Finally, the thesis concludes with a comparison between all the proposed methods, and it provides suggestions on few open problems that can be considered for future research as extension to the work that has been done in this thesis. Generally, these problems are associated with the constraints on computational time, data volume and ECG clustering.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,009

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,002
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,001

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.

Tête enseignante Opus0,011
Tête enseignante GPT0,236
Écart entre enseignants0,225 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2023
Routes d'admission1
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