Embedded platform for ECG biometric recognition

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações

Unveiling the Biometric Potential of Finger-Based ECG Signals

The ECG signal has been shown to contain relevant information for human identification. Even though results validate the potential of these signals, data acquisition methods and apparatus explored so far compromise user acceptability, requiring the acquisition of ECG at the chest. In this paper, we propose a finger-based ECG biometric system, that uses signals collected at the fingers, through a minimally intrusive 1-lead ECG setup recurring to Ag/AgCl electrodes without gel as interface with the skin. The collected signal is significantly more noisy than the ECG acquired at the chest, motivating the application of feature extraction and signal processing techniques to the problem. Time domain ECG signal processing is performed, which comprises the usual steps of filtering, peak detection, heartbeat waveform segmentation, and amplitude normalization, plus an additional step of time normalization. Through a simple minimum distance criterion between the test patterns and the enrollment database, results have revealed this to be a promising technique for biometric applications.

ECG signals for biometric applications: are we there yet?

The potential of the electrocardiographic (ECG) signal as a biometric trait has been ascertained in the literature over the past decade. The inherent characteristics of the ECG make it an interesting biometric modality, given its universality, intrinsic aliveness detection, continuous availability, and inbuilt hidden nature. These properties enable the development of novel applications, where non-intrusive and continuous authentication are critical factors. Examples include, among others, electronic trading platforms, the gaming industry, and the auto industry, in particular for car sharing programs and fleet management solutions. However, there are still some challenges to overcome in order to make the ECG a widely accepted biometric. In particular, the questions of uniqueness (inter-subject variability) and permanence over time (intra-subject variability) are still largely unanswered. In this paper we focus on the uniqueness question, presenting a preliminary study of our biometric recognition system, testing it on a database encompassing 618 subjects. We also performed tests with subsets of this population. The results reinforce that the ECG is a viable trait for biometrics, having obtained an Equal Error Rate of 9.01% and an Error of Identification of 15.64% for the entire test population.

Biometric recognition system using low bandwidth ECG signals

Biometric recognition has recently emerged as part of applications where the privacy of the information is crucial, as in the health care field. This paper presents a biometric recognition system based on the Electrocardiographic signal (ECG). The proposed system is based on a state-of-the-art recognition method which extracts information from the frequency domain. In this paper we propose a new method to increase the spectral resolution of low bandwidth ECG signals due to the limited bandwidth of the acquisition sensor. Preliminary results show that the proposed scheme reveals a higher identification rate and lower equal error rate when compared to previous approaches.

Momentos de pesquisas sobre relações raciais e relações de classe entre crianças no Brasil

Este artigo trata de dois estudos de caso da identidade social e étnico-racial de crianças e, especificamente, do seu processo de socialização racial. O primeiro caso se refere às crianças em estado de pauperização, internadas em instituições assistenciais nas cidades de São Paulo e de Marília, estado de São Paulo. De acordo com as informações, concluímos que a criança institucionalizada é submetida a um processo de “participação-exclusão”, agravado pela ausência da família e pelo preconceito social, por ser pobre e institucionalizada, e étnicoracial, por ser negra. A criança, de modo semelhante à criança da periferia de São Paulo, internaliza esse sentimento de baixa-estima, chamando umas às outras por termos raciais pejorativos. A segunda pesquisa trata de meninas e de adolescentes que trabalham como empregadas domésticas, na cidade de Marília. As informações mostram que elas são estigmatizadas por trabalharem como domésticas. A maior parte das meninas e jovens são negras e sofrem na escola, sendo chamadas de termos raciais derrogatórios. Elas se vêm a si próprias através de várias denominações de cor da pele, algumas desejando serem consideradas brancas, e somente algumas se identificando como negras.

Embedded System for ECG Biometrics

Comunication in Internationa Conference with Peer Review First International Congress on Cardiovasular Technologies - CARDIOTECHNIX, Vilamoura, Portugal, 2013

Desenvolvimento e mensuração do diâmetro transversal do cerebelo fetal por ressonância magnética

A ressonância magnética fetal é um método eficaz na avaliação pré-natal da morfologia normal do cérebro e no diagnóstico de patologias do sistema nervoso central, sendo um importante complemento clínico à ecografia. O cerebelo é uma das estruturas menos afetadas em casos de restrição de crescimento fetal, tornando-se um bom indicador na avaliação do desenvolvimento fetal e da idade gestacional. Deste modo, a avaliação biométrica fetal é fundamental no diagnóstico pré-natal do desenvolvimento cerebral. Objetivo – Avaliação do diâmetro transversal do cerebelo (estrutura anatómica de referência do sistema nervoso central) do feto e posterior comparação com um estudo internacional reconhecido nesta matéria. Material e métodos – A amostra foi constituída por 84 gestantes que realizaram ressonância magnética fetal numa clínica de imagiologia médica da região Centro. A medição considerada para a avaliação do desenvolvimento fetal foi o diâmetro transversal do cerebelo. Resultados – Os resultados obtidos para o diâmetro transversal do cerebelo por ressonância magnética fetal vieram a demonstrar a ausência de diferenças médias estatisticamente significativas (p>0,05) em função do número de semanas de gestação, face aos valores teóricos aferidos no estudo de Garel. Conclusão – Com base nos resultados obtidos, para o diâmetro transversal do cerebelo podemos concluir que o parâmetro analisado é coerente com a publicação de Catherine Garel – Le développement du cerveau foetal atlas IRM et biometrie.

Dominant set approach to ECG biometrics

Electrocardiographic (ECG) signals are emerging as a recent trend in the field of biometrics. In this paper, we propose a novel ECG biometric system that combines clustering and classification methodologies. Our approach is based on dominant-set clustering, and provides a framework for outlier removal and template selection. It enhances the typical workflows, by making them better suited to new ECG acquisition paradigms that use fingers or hand palms, which lead to signals with lower signal to noise ratio, and more prone to noise artifacts. Preliminary results show the potential of the approach, helping to further validate the highly usable setups and ECG signals as a complementary biometric modality.

Indicadores prognósticos na hipertensão pulmonar

Mestrado em Tecnologia de Diagnóstico e Intervenção Cardiovascular - Ramo de especialização: Intervenção Cardiovascular

Sistema de reconhecimento de impressões digitais baseado em FPGA

Trabalho de Projeto para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Eletrónica e Telecomunicações

O papel do pivot na produção da notícia: estudo de caso da SIC

Relatório de estágio apresentado à Escola Superior de Comunicação Social como parte dos requisitos para obtenção de grau de mestre em Jornalismo.

ECG Analysis Using Consensus Clustering

Biosignals analysis has become widespread, upstaging their typical use in clinical settings. Electrocardiography (ECG) plays a central role in patient monitoring as a diagnosis tool in today's medicine and as an emerging biometric trait. In this paper we adopt a consensus clustering approach for the unsupervised analysis of an ECG-based biometric records. This type of analysis highlights natural groups within the population under investigation, which can be correlated with ground truth information in order to gain more insights about the data. Preliminary results are promising, for meaningful clusters are extracted from the population under analysis. © 2014 EURASIP.

ECG Biometrics: A Template Selection Approach

Electrocardiography (ECG) biometrics is emerging as a viable biometric trait. Recent developments at the sensor level have shown the feasibility of performing signal acquisition at the fingers and hand palms, using one-lead sensor technology and dry electrodes. These new locations lead to ECG signals with lower signal to noise ratio and more prone to noise artifacts; the heart rate variability is another of the major challenges of this biometric trait. In this paper we propose a novel approach to ECG biometrics, with the purpose of reducing the computational complexity and increasing the robustness of the recognition process enabling the fusion of information across sessions. Our approach is based on clustering, grouping individual heartbeats based on their morphology. We study several methods to perform automatic template selection and account for variations observed in a person's biometric data. This approach allows the identification of different template groupings, taking into account the heart rate variability, and the removal of outliers due to noise artifacts. Experimental evaluation on real world data demonstrates the advantages of our approach.

ECG-based biometrics: A real time classification approach

Behavioral biometrics is one of the areas with growing interest within the biosignal research community. A recent trend in the field is ECG-based biometrics, where electrocardiographic (ECG) signals are used as input to the biometric system. Previous work has shown this to be a promising trait, with the potential to serve as a good complement to other existing, and already more established modalities, due to its intrinsic characteristics. In this paper, we propose a system for ECG biometrics centered on signals acquired at the subject's hand. Our work is based on a previously developed custom, non-intrusive sensing apparatus for data acquisition at the hands, and involved the pre-processing of the ECG signals, and evaluation of two classification approaches targeted at real-time or near real-time applications. Preliminary results show that this system leads to competitive results both for authentication and identification, and further validate the potential of ECG signals as a complementary modality in the toolbox of the biometric system designer.

Quality indicators in the education of children with profound Intellectual and multiple disabilities

Todas as crianças, independentemente das suas necessidades, deveriam ter acesso a uma educação de qualidade e a serem incluídas nas suas famílias e comunidades. Esta afirmação inclui as crianças mais vulneráveis, em particular as crianças com dificuldades intelectuais e multideficiência. Os resultados da investigação sobre a educação de crianças com dificuldades intelectuais e multideficiência ainda não produziram até ao momento informação suficiente que possa ser usada para desenvolver indicadores de qualidade para a avaliação das práticas e dos serviços. A investigação nesta área é limitada por constrangimentos éticos, dificuldades na determinação de amostras e desafios metodológicos, sendo reduzido o número de estudos capaz de produzir a informação necessária. Este artigo tem como objetivo discutir fatores que contribuam para a qualidade do envolvimento de crianças com dificuldades intelectuais e multideficiência em atividades educativas, com base na experiência das autoras e na informação disponível que tem sido publicada sobre este assunto. Com base nesta discussão é sugerido um conjunto de indicadores que poderão ajudar os profissionais a dirigir as suas observações para a qualidade da oferta educativa e para aspetos significativos dos desempenhos das crianças quando envolvidas em atividades curriculares.