사용자 인식을 위한 가상 심전도 신호 생성 기술에 관한 연구 = A Study on the Synthetic ECG Generation for User Recognition

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Because the ECG signals are time-series data acquired as time elapses, it is important to obtain comparative data the same in size as the enrolled data every time. This paper suggests a network model of GAN (Generative Adversarial Networks) based on an auxiliary classifier to generate synthetic ECG signals which may address the different data size issues. The Cosine similarity and Cross-correlation are used to examine the similarity of synthetic ECG signals. The analysis shows that the Average Cosine similarity was 0.991 and the Average Euclidean distance similarity based on cross-correlation was 0.25: such results indicate that data size difference issue can be resolved while the generated synthetic ECG signals, similar to real ECG signals, can create synthetic data even when the registered data are not the same as the comparative data in size.

국문 초록 (Abstract)

심전도 신호는 시간 및 환경 변화에 따라 측정되는 시계열 데이터로 매번 등록 데이터와 동일한 크기의 비교 데이터를 취득해야 하는 문제점이 발생한다. 본 논문에서는 신호 크기 부적합 문제를 해결하기 위해 가상 생체신호 생성을 위한 보조 분류기 기반 적대적 생성 신경망(Auxiliary Classifier Generative Adversarial Networks)의 네트워크 모델을 제안한다. 생성된 가상 생체신호의 유사성을 확인하기 위해 코사인 각도와 교차 상관관계를 이용하였다. 실험 결과, 코사인 유사도 측정 결과로 평균 유사도는 0.991의 결과를 나타냈으며, 교차 상관관계를 이용한 유클리디언 거리 기반 유사성 측정 결과는 평균 0.25 유사도 결과를 나타냈다. 이는 등록 데이터와 실험 데이터간의 크기가 일치하지 않더라도 가상 생체신호 생성을 통해 신호 크기 부적합 문제를 해결함을 확인하였다.

참고문헌 (Reference)

1 김진수, "심전도 신호의 커플링 이미지를 이용한 개인 인식 방법" (사)한국스마트미디어학회 8 (8): 62-69, 2019

2 임원철, "심전도 신호기반 개인식별을 위한 텐서표현의 다선형판별분석기법" (사)한국스마트미디어학회 7 (7): 90-98, 2018

3 A. Srivastava, "Veegan: reducing mode collapse in gans using implicit variational learning" 3308-3318, 2017

4 M.R. Ogiela, "On using cognitive models in cryptography" 1055-1058, 2016

5 M. Simoons, "Gradual changes of ECG waveform during and after exercise in normal subjects" 52 (52): 570-577, 1975

6 I.J. Goodfellow, "Generative adversarial nets" 2672-2680, 2014

7 M.M. Tantawi, "Fiducial feature reduction analysis for electrocardiogram based biometric recognition" 40 (40): 17-39, 2013

8 J.C. Yoo, "Fast normalized cross-correlation" 28 (28): 819-, 2019

9 I. Odinaka, "ECG biometric recognition: a comparative analysis" 7 (7): 1812-1824, 2012

10 A. Odena, "Conditional image synthesis with auxiliary classifier GANs" 2642-2651, 2017

11 T. Apaydin, "Access structures for angular similarity queries" 11 : 1512-1525, 2006

12 Haseeb Nazki, ""Image-to-Image Translation with GAN for Synthetic Data Augmentation in Plant Disease Datasets "" (사)한국스마트미디어학회 8 (8): 46-57, 2019