Electrocardiogram-based driver authentication using autocorrelation and convolutional neural network techniques
Autores: Ku, Giwon; Choi, Choeljun; Yang, Chulseung; Jeong, Jiseong; Kim, Pilkyo; Park, Sangyong; Jung, Taekeon; Kim, Jinsul
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Electrocardiogram-based driver authentication using autocorrelation and convolutional neural network techniques
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Novedoso sistema de autenticación de conductor
Señales de electrocardiograma
Resistencia a la falsificación
Red neuronal convolucional
Algoritmos de procesamiento de señales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 37
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio presenta un novedoso sistema de autenticación de conductores que utiliza señales de electrocardiograma (ECG) recopiladas a través de electrodos secos integrados en el volante. Los métodos tradicionales de autenticación biométrica son sensibles a los cambios ambientales y vulnerables a la replicación, pero este estudio aborda estos problemas aprovechando las características únicas y la resistencia a la falsificación de las señales de ECG. El sistema propuesto está diseñado utilizando perfiles de autocorrelación (ACPs) y una red neuronal convolucional, y está optimizado para el procesamiento en tiempo real incluso en entornos de hardware limitados. Además, se aplicaron algoritmos avanzados de procesamiento de señales para refinar los datos de ECG y minimizar el ruido en entornos de conducción. El rendimiento del sistema se evaluó utilizando un conjunto de datos público de 154 participantes y un conjunto de datos del mundo real de 10 participantes, logrando F1-Scores del 96,8% y del 96,02%, respectivamente. Además, se realizó un estudio de ablación para analizar la importancia de componentes como ACPs, normalización y filtrado. Cuando se eliminaron todos los componentes, el F1-Score disminuyó al 60,1%, demostrando el papel crítico de cada componente. Estos hallazgos destacan el potencial del sistema propuesto para ofrecer alta precisión y eficiencia no solo en entornos vehiculares, sino también en diversas aplicaciones de seguridad.
Descripción
Este estudio presenta un novedoso sistema de autenticación de conductores que utiliza señales de electrocardiograma (ECG) recopiladas a través de electrodos secos integrados en el volante. Los métodos tradicionales de autenticación biométrica son sensibles a los cambios ambientales y vulnerables a la replicación, pero este estudio aborda estos problemas aprovechando las características únicas y la resistencia a la falsificación de las señales de ECG. El sistema propuesto está diseñado utilizando perfiles de autocorrelación (ACPs) y una red neuronal convolucional, y está optimizado para el procesamiento en tiempo real incluso en entornos de hardware limitados. Además, se aplicaron algoritmos avanzados de procesamiento de señales para refinar los datos de ECG y minimizar el ruido en entornos de conducción. El rendimiento del sistema se evaluó utilizando un conjunto de datos público de 154 participantes y un conjunto de datos del mundo real de 10 participantes, logrando F1-Scores del 96,8% y del 96,02%, respectivamente. Además, se realizó un estudio de ablación para analizar la importancia de componentes como ACPs, normalización y filtrado. Cuando se eliminaron todos los componentes, el F1-Score disminuyó al 60,1%, demostrando el papel crítico de cada componente. Estos hallazgos destacan el potencial del sistema propuesto para ofrecer alta precisión y eficiencia no solo en entornos vehiculares, sino también en diversas aplicaciones de seguridad.