KR102449839B1 - Authentication method based on the ecg, authentication apparatus, learning method for ecg based authentication and learning apparatus - Google Patents

Authentication method based on the ecg, authentication apparatus, learning method for ecg based authentication and learning apparatus Download PDF

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KR102449839B1
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Abstract

심전도를 기반으로 하는 인증 및 학습이 개시된다. 일실시예에 따른 인증 방법은 사전을 이용하여 객체로부터 획득된 심전도로부터 특징벡터를 생성하고, 특징벡터에 기초하여 분류기를 통해 심전도를 분류하고, 분류결과에 기초하여 인증을 수행하는 단계들을 포함한다. Authentication and learning based on the electrocardiogram are initiated. The authentication method according to an embodiment includes the steps of generating a feature vector from an electrocardiogram obtained from an object using a dictionary, classifying the electrocardiogram through a classifier based on the feature vector, and performing authentication based on the classification result. .

Description

심전도에 기초한 인증 방법, 인증 장치, 심전도 기반 인증을 위한 학습 방법 및 학습 장치{AUTHENTICATION METHOD BASED ON THE ECG, AUTHENTICATION APPARATUS, LEARNING METHOD FOR ECG BASED AUTHENTICATION AND LEARNING APPARATUS}AUTHENTICATION METHOD BASED ON THE ECG, AUTHENTICATION APPARATUS, LEARNING METHOD FOR ECG BASED AUTHENTICATION AND LEARNING APPARATUS

신호처리 기술에 관해 개시되고, 구체적으로 패턴식별 기술분야에 관한 기술 내용이 개시된다. 보다 구체적으로, 심전도에 기반한 인증에 관해 개시된다.Disclosed with respect to signal processing technology, and specifically disclosed with respect to the technical field of pattern identification. More specifically, it discloses authentication based on an electrocardiogram.

과학기술이 발전함에 따라 생체적 특징을 통해 신분을 인증하는 방법이 다양해지고 있다. 생체적 특징에 기반한 인증은 각 사람마다 지닌 고유한 생물학적 특징 또는 행동적 특징(예를 들어, 홍채, 지문, 사람의 얼굴, 음성 및 걸음걸이 등)을 이용하여 객체의 신분을 확인한다. 전통적인 방식의 인증과 비교하면, 생체적 특징 기반의 인증은 인증의 정확도가 높은 장점이 있지만, 일부 보완이 요구되는 측면도 있다. 예를 들면, 지문, 사람얼굴 또는 음성 등과 같은 일부 생체적 특징의 경우에는, 위 변조된 손가락, 사람얼굴 또는 미리 녹음한 음성 등을 이용하여 인증시스템의 보안을 취약하게 만들 수 있다.With the development of science and technology, methods of authenticating identity through biometric characteristics are diversifying. In authentication based on biometric characteristics, the identity of an object is verified using unique biological characteristics or behavioral characteristics (eg, iris, fingerprint, human face, voice, and gait, etc.) possessed by each person. Compared to traditional authentication, biometric feature-based authentication has the advantage of high authentication accuracy, but there are aspects that require some improvement. For example, in the case of some biometric features such as a fingerprint, a human face, or a voice, the security of the authentication system may be weakened by using the forged finger, a human face, or a pre-recorded voice.

일실시예에 따르면, 심전도에 기초한 인증 방법은, 심전도를 입력 받는 단계; 미리 학습된 사전에 기초하여, 상기 심전도에 대한 특징벡터를 생성하는 단계; 상기 특징벡터 및 미리 학습된 분류기에 기초하여, 상기 심전도에 대한 분류결과를 생성하는 단계; 및 상기 분류결과에 기초하여 상기 심전도에 대한 인증을 수행하는 단계를 포함한다.According to an embodiment, an electrocardiogram-based authentication method includes: receiving an electrocardiogram; generating a feature vector for the electrocardiogram based on a pre-learned dictionary; generating a classification result for the electrocardiogram based on the feature vector and a pre-learned classifier; and performing authentication of the electrocardiogram based on the classification result.

일실시예에 따른 심전도에 기초한 인증 방법에 있어서, 상기 사전과 상기 분류기는 서로 동기적으로 학습된다.In the electrocardiogram-based authentication method according to an embodiment, the dictionary and the classifier are learned synchronously with each other.

일실시예에 따른 심전도에 기초한 인증 방법에 있어서, 상기 사전은 복수의 카테고리들에 대응하는 카테고리 사전들을 포함하고, 상기 분류기는 상기 카테고리들에 대응하는 카테고리 분류기들을 포함한다.In the electrocardiogram-based authentication method according to an embodiment, the dictionary includes category dictionaries corresponding to a plurality of categories, and the classifier includes category classifiers corresponding to the categories.

일실시예에 따른 심전도에 기초한 인증 방법에 있어서, 상기 사전 및 상기 분류기는, 상기 카테고리 사전들을 이용하여 트레이닝 심전도들에 대한 복수의 특징벡터들이 생성되고, 상기 복수의 특징벡터들에 기초하여 상기 트레이닝 심전도들의 예측 카테고리들이 결정되며, 상기 카테고리들 및 상기 예측 카테고리들에 기초하여 상기 카테고리 사전들 및 상기 카테고리 분류기들이 교대로 갱신됨으로써, 서로 동기적으로 학습될 수 있다.In the electrocardiogram-based authentication method according to an embodiment, the dictionary and the classifier generate a plurality of feature vectors for training electrocardiograms using the category dictionaries, and perform the training based on the plurality of feature vectors. Prediction categories of the electrocardiograms are determined, and the category dictionaries and the category classifiers are updated alternately based on the categories and the prediction categories, so that they can be learned synchronously with each other.

일실시예에 따른 심전도에 기초한 인증 방법에 있어서, 상기 심전도에 대한 특징벡터를 생성하는 단계는 상기 심전도를 상기 사전에 포함된 복수의 카테고리 사전들의 선형 조합으로 표현하기 위하여, 상기 복수의 카테고리 사전들의 계수들을 결정하는 단계; 및 상기 계수들에 기초하여 상기 특징벡터를 생성하는 단계를 포함한다.In the electrocardiogram-based authentication method according to an embodiment, the generating of the feature vector for the electrocardiogram comprises: expressing the electrocardiogram as a linear combination of a plurality of category dictionaries included in the dictionary. determining coefficients; and generating the feature vector based on the coefficients.

일실시예에 따른 심전도에 기초한 인증 방법에 있어서, 상기 특징벡터를 생성하는 단계는, 상기 심전도를 적어도 하나의 신호 세그먼트로 분할하는 단계; 상기 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대응하는 적어도 하나의 특징표시를 생성하는 단계; 상기 적어도 하나의 특징표시에 대하여 상기 사전에 기초한 그룹 스파스 코딩을 수행하여 적어도 하나의 제2 특징표시를 생성하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 제2 특징표시에 기초하여 상기 특징벡터를 생성하는 단계를 포함한다.In the electrocardiogram-based authentication method according to an embodiment, the generating of the feature vector includes: dividing the electrocardiogram into at least one signal segment; generating at least one feature representation corresponding to the at least one signal segment; generating at least one second characteristic indication by performing group sparse coding based on the dictionary on the at least one characteristic indication; and generating the feature vector based on the at least one second feature indication.

일실시예에 따른 심전도에 기초한 인증 방법에 있어서, 상기 특징표시는 상기 사전에 포함된 복수의 카테고리 사전들 중 일부의 선형 조합으로 표현되고, 상기 제2 특징표시는 상기 일부의 카테고리 사전들의 계수들을 포함한다.In the electrocardiogram-based authentication method according to an embodiment, the characteristic indication is expressed as a linear combination of some of the plurality of category dictionaries included in the dictionary, and the second characteristic indication includes coefficients of the partial category dictionaries. include

일실시예에 따른 심전도에 기초한 인증 방법에 있어서, 상기 심전도에 대한 분류결과를 생성하는 단계는, 상기 특징벡터 및 상기 분류기에 기초하여, 상기 심전도의 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대한 분류결과에 해당하는 적어도 하나의 라벨을 생성하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 라벨에 기초하여 상기 심전도에 대한 분류결과를 생성하는 단계를 포함한다.In the electrocardiogram-based authentication method according to an embodiment, the generating of the classification result for the electrocardiogram may include a classification result for at least one signal segment of the electrocardiogram based on the feature vector and the classifier. generating at least one label; and generating a classification result for the electrocardiogram based on the at least one label.

일실시예에 따른 심전도에 기초한 인증 방법에 있어서, 상기 심전도에 대한 인증을 수행하는 단계는, 참조 심전도에 대한 분류결과를 획득하는 단계; 및 상기 심전도에 대한 분류결과 및 상기 참조 심전도에 대한 분류결과에 대한 투표 매커니즘에 기초하여 상기 인증을 수행하는 단계를 포함한다.In an electrocardiogram-based authentication method according to an embodiment, the performing of the authentication on the electrocardiogram includes: acquiring a classification result for a reference electrocardiogram; and performing the authentication based on a voting mechanism for the classification result for the electrocardiogram and the classification result for the reference electrocardiogram.

일실시예에 따른 심전도에 기초한 인증 방법에 있어서, 상기 참조 심전도는 적어도 하나의 참조 신호 세그먼트를 포함하고, 상기 투표 매커니즘에 기초하여 상기 인증을 수행하는 단계는, 상기 심전도에 대한 적어도 하나의 라벨에 기초하여, 복수의 카테고리들 각각에 속하는 신호 세그먼트의 수를 포함하는 제1 분포를 생성하는 단계; 상기 복수의 카테고리들 각각에 속하는 참조 신호 세그먼트의 수를 포함하는 제2 분포를 획득하는 단계; 및 상기 제1 분포 및 상기 제2 분포 사이의 유사도를 계산하는 단계; 및 상기 유사도 및 미리 정의된 임계값을 비교하여 상기 인증을 수행하는 단계를 포함한다.In the electrocardiogram-based authentication method according to an embodiment, the reference electrocardiogram includes at least one reference signal segment, and performing the authentication based on the voting mechanism includes: at least one label for the electrocardiogram based on the method, generating a first distribution comprising a number of signal segments belonging to each of the plurality of categories; obtaining a second distribution including the number of reference signal segments belonging to each of the plurality of categories; and calculating a degree of similarity between the first distribution and the second distribution. and performing the authentication by comparing the similarity and a predefined threshold value.

일실시예에 따른 심전도에 기초한 인증 방법에 있어서, 상기 참조 심전도에 대한 분류 결과는, 상기 참조 심전도에 대해 상기 사전 및 상기 분류기를 적용하여 획득될 수 있다.In the ECG-based authentication method according to an embodiment, the classification result for the reference ECG may be obtained by applying the dictionary and the classifier to the reference ECG.

일실시예에 따른 심전도 기반 인증을 위한 학습 방법은, 복수의 카테고리들에 대응하는 카테고리 사전들을 이용하여, 트레이닝 심전도들에 대한 복수의 특징벡터들을 생성하는 단계; 상기 특징벡터들에 기초하여 상기 트레이닝 심전도들의 예측 카테고리들을 결정하는 단계; 및 상기 카테고리들 및 상기 예측 카테고리들에 기초하여, 상기 카테고리 사전들 및 카테고리 분류기들을 교대로 갱신하는 단계를 포함한다.A learning method for electrocardiogram-based authentication according to an embodiment includes generating a plurality of feature vectors for training ECGs using category dictionaries corresponding to a plurality of categories; determining prediction categories of the training electrocardiograms based on the feature vectors; and alternately updating the category dictionaries and category classifiers based on the categories and the prediction categories.

일실시예에 따른 심전도 기반 인증을 위한 학습 방법에 있어서, 상기 특징벡터들을 생성하는 단계는, 상기 트레이닝 심전도들의 각 트레이닝 심전도를 적어도 하나의 신호 세그먼트로 분할하는 단계; 상기 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대응하는 적어도 하나의 특징표시를 생성하는 단계; 상기 적어도 하나의 특징표시에 대하여 상기 카테고리 사전들에 기초한 그룹 스파스 코딩을 수행하여 적어도 하나의 제2 특징표시를 생성하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대응하는 상기 적어도 하나의 제2 특징표시에 기초하여 상기 특징벡터들을 생성하는 단계를 포함한다.In the learning method for electrocardiogram-based authentication according to an embodiment, the generating of the feature vectors includes: dividing each training electrocardiogram of the training electrocardiograms into at least one signal segment; generating at least one feature representation corresponding to the at least one signal segment; generating at least one second feature mark by performing group sparse coding based on the category dictionaries on the at least one feature mark; and generating the feature vectors based on the at least one second feature indication corresponding to the at least one signal segment.

일실시예에 따른 심전도 기반 인증을 위한 학습 방법에 있어서, 상기 카테고리 사전들 및 상기 카테고리 분류기들을 교대로 갱신하는 단계는, 상기 카테고리 분류기들을 고정시키고, 상기 예측 카테고리들 및 상기 카테고리들의 오차를 최소화하도록 상기 카테고리 사전들을 최적화하는 단계; 및 상기 최적화된 카테고리 사전들을 고정시키고, 상기 예측 카테고리들 및 상기 카테고리들의 오차를 최소화하도록 상기 카테고리 분류기들을 최적화하는 단계를 포함하고, 상기 카테고리 사전들의 최적화 및 상기 카테고리 분류기들의 최적화는 서로 동기적으로 반복될 수 있다.In the learning method for electrocardiogram-based authentication according to an embodiment, the step of alternately updating the category dictionaries and the category classifiers includes fixing the category classifiers and minimizing errors between the prediction categories and the categories. optimizing the category dictionaries; and fixing the optimized category dictionaries, and optimizing the category classifiers to minimize the prediction categories and errors of the categories, wherein the optimization of the category dictionaries and the optimization of the category classifiers are repeated synchronously with each other. can be

일실시예에 따른 심전도 기반 인증을 위한 학습 방법에 있어서, 상기 카테고리 사전들을 최적화하는 단계는, 경사 하강 알고리즘을 이용하여 상기 오차를 최소화하도록 상기 카테고리 사전들을 최적화하는 단계를 포함하고, 상기 카테고리 분류기들을 최적화하는 단계는, 상기 경사 하강 알고리즘을 이용하여 상기 오차를 최소화하도록 상기 카테고리 분류기들을 최적화하는 단계를 포함한다.In the learning method for electrocardiogram-based authentication according to an embodiment, the optimizing the category dictionaries includes optimizing the category dictionaries to minimize the error using a gradient descent algorithm, and Optimizing includes optimizing the category classifiers to minimize the error using the gradient descent algorithm.

일실시예에 따른 심전도 기반 인증을 위한 학습 방법은, 상기 서로 동기적으로 반복되는 최적화들이 미리 정의된 조건을 만족하는 경우, 상기 갱신을 종료하는 단계; 및 상기 갱신이 완료된 카테고리 사전들 및 카테고리 분류기들을 출력하는 단계를 더 포함하고, 상기 미리 정의된 조건은, 상기 반복의 차수가 미리 정의된 차수로 도달한 경우, 상기 오차가 미리 정의된 제1 값보다 작은 경우, 및 상기 오차의 변화량이 미리 정의된 제2 값보다 작은 경우 중 적어도 하나를 포함한다.A learning method for electrocardiogram-based authentication according to an embodiment may include terminating the update when the optimizations repeated synchronously with each other satisfy a predefined condition; and outputting the updated category dictionaries and category classifiers, wherein the predefined condition is that when the order of the iteration reaches a predefined order, the error is a predefined first value. It includes at least one of a smaller case and a case where the amount of change of the error is smaller than the second predefined value.

일실시예에 따른 심전도 기반 인증을 위한 학습 방법은, 상기 카테고리들에 대응하는 상기 트레이닝 심전도들에 기초하여 상기 카테고리 사전들을 초기화하는 단계를 더 포함한다.The learning method for ECG-based authentication according to an embodiment further includes initializing the category dictionaries based on the training ECGs corresponding to the categories.

일실시예에 따른 심전도 기반 인증을 위한 학습 방법에 있어서, 상기 카테고리 사전들을 초기화하는 단계는, 상기 트레이닝 심전도들을 전처리하는 단계; 상기 전처리된 트레이닝 심전도들을 상기 카테고리들에 따라 클러스터링 하여 복수의 클러스터들을 생성하는 단계; 및 상기 클러스터들의 각 중심에 대한 정규화를 수행하여 상기 초기화된 카테고리 사전들을 생성하는 단계를 포함한다.In the learning method for ECG-based authentication according to an embodiment, the step of initializing the category dictionaries includes: preprocessing the training ECGs; generating a plurality of clusters by clustering the pre-processed training ECGs according to the categories; and generating the initialized category dictionaries by performing normalization on each centroid of the clusters.

일실시예에 따른 심전도 기반 인증을 위한 학습 방법에 있어서, 상기 전처리하는 단계는, 상기 트레이닝 심전도들의 각 트레이닝 심전도를 적어도 하나의 신호 세그먼트로 분할하는 단계; 상기 적어도 하나의 신호 세그먼트의 각각의 특징을 추출하는 단계; 및 상기 각각의 특징에 대한 차원감소처리를 수행하여 상기 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대한 각각의 특징표시를 생성하는 단계를 포함한다.In the learning method for electrocardiogram-based authentication according to an embodiment, the pre-processing includes: dividing each training electrocardiogram of the training electrocardiograms into at least one signal segment; extracting each feature of the at least one signal segment; and performing dimensionality reduction processing on each of the features to generate each feature representation for the at least one signal segment.

일실시예에 따른 심전도 기반 인증을 위한 학습 방법에 있어서, 상기 적어도 하나의 신호 세그먼트로 분할하는 단계는, 상기 각 트레이닝 심전도를 필터링하는 단계; 상기 필터링된 각 트레이닝 심전도에 대해 QRS파를 검출하는 단계; 및 상기 검출 결과에 기초하여, 상기 적어도 하나의 신호 세그먼트를 생성하는 단계를 포함한다.In the learning method for electrocardiogram-based authentication according to an embodiment, the dividing into at least one signal segment comprises: filtering each training electrocardiogram; detecting QRS waves for each of the filtered training electrocardiograms; and generating the at least one signal segment based on the detection result.

일실시예에 따른 심전도 기반 인증을 위한 학습 방법은, 상기 특징벡터들 및 상기 카테고리 사전들에 기초하여 상기 카테고리 분류기들을 초기화하는 단계를 더 포함한다.The learning method for electrocardiogram-based authentication according to an embodiment further includes initializing the category classifiers based on the feature vectors and the category dictionaries.

일실시예에 따른 심전도 기반 인증을 위한 학습 방법에 있어서, 상기 카테고리 분류기들을 초기화하는 단계는, 상기 특징벡터들 및 상기 카테고리 사전들을 이용하여, 상기 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대한 상기 카테고리들의 확률분포를 생성하는 단계; 상기 확률분포 및 상기 적어도 하나의 신호 세그먼트의 실제 카테고리에 기초하여, 상기 적어도 하나의 신호 세그먼트의 예측오차를 계산하는 단계; 상기 예측오차에 기초하여, 상기 예측 카테고리들 및 상기 카테고리들의 오차를 최소화하는 카테고리 분류기들을 획득하는 단계; 및 상기 획득된 카테고리 분류기들로서 상기 초기화된 카테고리 분류기들을 생성하는 단계를 포함한다.In the learning method for electrocardiogram-based authentication according to an embodiment, the step of initializing the category classifiers comprises: calculating a probability distribution of the categories for the at least one signal segment using the feature vectors and the category dictionaries. generating; calculating a prediction error of the at least one signal segment based on the probability distribution and the actual category of the at least one signal segment; obtaining, based on the prediction error, the prediction categories and category classifiers that minimize the errors of the categories; and generating the initialized category classifiers as the obtained category classifiers.

일실시예에 따른 심전도 기반 인증을 위한 학습 방법은, 상기 갱신된 카테고리 사전들을 합병하여 사전을 생성하는 단계; 및 상기 갱신된 카테고리 분류기들을 합병하여 분류기를 생성하는 단계를 더 포함한다.A learning method for electrocardiogram-based authentication according to an embodiment includes generating a dictionary by merging the updated category dictionaries; and generating a classifier by merging the updated category classifiers.

일실시예에 따른 심전도에 기초한 인증 방법 및 심전도 기반 인증을 위한 학습 방법을 실행시키기 위한 프로그램은 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다.A program for executing the ECG-based authentication method and the ECG-based authentication learning method according to an embodiment may be recorded in a computer-readable recording medium.

일실시예에 따른 심전도에 기초한 인증 장치는, 미리 학습된 사전에 기초하여 심전도에 대한 특징벡터를 생성하고, 상기 특징벡터 및 미리 학습된 분류기에 기초하여 상기 심전도에 대한 분류결과를 생성하며, 상기 분류결과에 기초하여 상기 심전도에 대한 인증을 수행하는 프로세서를 포함한다.An electrocardiogram-based authentication apparatus according to an embodiment generates a feature vector for the electrocardiogram based on a pre-learned dictionary, and generates a classification result for the electrocardiogram based on the feature vector and the pre-learned classifier, and a processor for authenticating the electrocardiogram based on the classification result.

일실시예에 따른 심전도 기반 인증을 위한 학습 장치는, 복수의 카테고리들에 대응하는 카테고리 사전들을 이용하여, 트레이닝 심전도들에 대한 복수의 특징벡터들을 생성하고, 상기 특징벡터들에 기초하여 상기 트레이닝 심전도들의 예측 카테고리들을 결정하며, 상기 카테고리들 및 상기 예측 카테고리들에 기초하여, 상기 카테고리 사전들 및 카테고리 분류기들을 교대로 갱신하는 프로세서를 포함한다.A learning apparatus for electrocardiogram-based authentication according to an embodiment generates a plurality of feature vectors for training electrocardiograms using category dictionaries corresponding to a plurality of categories, and based on the feature vectors, the training electrocardiogram and a processor that determines prediction categories of , and alternately updates the category dictionaries and category classifiers based on the categories and the prediction categories.

도 1은 일실시예에 따른 심전도에 기초한 인증 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 심전도의 파형의 일례이다.
도 3은 일실시예에 따른 심전도 기반 인증을 위한 학습 방법을 설명하는 순서도이다.
도 4는 카테고리 사전들 및 카테고리 분류기들을 교대로 갱신하는 실시예를 설명하는 순서도이다.
도 5는 카테고리 사전들 및 카테고리 분류기들을 최적화하는 실시예를 설명하는 순서도이다.
도 6은 테스트 심전도에 대응하는 특징벡터를 생성하는 실시예를 설명하는 순서도이다.
도 7은 심전도에 대한 인증의 실시예를 설명하는 순서도이다.
도 8은 일실시예에 따른 인증 장치와 학습 장치의 구성을 예시한 도면이다.
1 is a flowchart illustrating an electrocardiogram-based authentication method according to an exemplary embodiment.
2 is an example of a waveform of an electrocardiogram.
3 is a flowchart illustrating a learning method for ECG-based authentication according to an embodiment.
4 is a flowchart illustrating an embodiment of alternately updating category dictionaries and category classifiers.
5 is a flowchart illustrating an embodiment of optimizing category dictionaries and category classifiers.
6 is a flowchart illustrating an embodiment of generating a feature vector corresponding to a test electrocardiogram.
7 is a flowchart illustrating an embodiment of authentication for an electrocardiogram.
8 is a diagram illustrating a configuration of an authentication device and a learning device according to an embodiment.

실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments are disclosed for purposes of illustration only, and may be changed and implemented in various forms. Accordingly, the embodiments are not limited to a specific disclosure form, and the scope of the present specification includes changes, equivalents, or substitutes included in the technical spirit.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Although terms such as first or second may be used to describe various elements, these terms should be interpreted only for the purpose of distinguishing one element from another. For example, a first component may be termed a second component, and similarly, a second component may also be termed a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it should be understood that another component may exist in between.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that the described feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof exists, and includes one or more other features or numbers, It should be understood that the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts or combinations thereof is not precluded in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. does not

실시예들은 퍼스널 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트 폰, 텔레비전, 스마트 가전 기기, 지능형 자동차, 키오스크, 웨어러블 장치 등 다양한 형태의 제품으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들은 스마트 폰, 모바일 기기, 스마트 홈 시스템 등에서 사용자를 인식하는데 적용될 수 있다. 실시예들은 사용자 인식을 통한 결제 서비스에 적용될 수 있다. 또한, 실시예들은 사용자를 인식하여 자동으로 시동을 거는 지능형 자동차 시스템 등에도 적용될 수 있다. 이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.The embodiments may be implemented in various types of products, such as personal computers, laptop computers, tablet computers, smart phones, televisions, smart home appliances, intelligent cars, kiosks, wearable devices, and the like. For example, the embodiments may be applied to recognize a user in a smart phone, a mobile device, a smart home system, and the like. Embodiments may be applied to a payment service through user recognition. Also, the embodiments may be applied to an intelligent vehicle system that automatically starts the engine by recognizing a user. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in each figure indicate like elements.

심전도 (electrocardiogram; ECG)에 기초한 인증은 심전도를 이용하여 객체의 신분에 대한 확인과 인증을 수행하는데, 이는 생체적 특징에 기반한 인증 중에서 안정성이 비교적 높은 것으로 알려져 있다. 심전도는 위조가 어렵고 획득 경로의 비용이 적게 들며, 높은 수준의 판별도를 지니고 있기 때문에, 보안 기술 분야에서 광범위한 관심을 받고 있다. Authentication based on an electrocardiogram (ECG) performs identification and authentication of an object using an electrocardiogram, which is known to have relatively high stability among authentication based on biometric characteristics. Electrocardiography has received widespread attention in the field of security technology because it is difficult to forge, has a low acquisition path cost, and has a high degree of discrimination.

심전도에 기초한 인증의 대부분은 안정성이 중요한 보안 영역에서 사용되기 때문에 높은 수준의 정확도를 요구하는데, 이를 위해서는 높은 수준의 판별력을 지닌 특징을 추출하는 것이 필요하다. 서로 다른 생리적 상태에서(예를 들면, 정지상태를 유지하는 것과 운동 후의 상태) 동일한 객체의 심전도는 서로 다른 상태를 나타낸다. 동일한 객체의 심전도일지라도 서로 다른 시간 주기에서는 심전도의 변화가 일어날 수 있다. 같은 객체의 심전도가 다른 상태를 나타낼 수 있고, 이에 따라 심전도를 분류하는 카테고리의 차이를 유발할 수 있다. 따라서, 심전도에 기초한 인증에 있어서, 동일한 객체의 서로 다른 상태 및 서로 다른 주기에서 수집한 신호에 대해 판별력을 구비한 양호한 특징을 학습하고, 인증하는 것이 요구된다.Since most of the authentication based on ECG is used in the security area where stability is important, a high level of accuracy is required. For this, it is necessary to extract features with high level of discrimination. Electrocardiograms of the same object in different physiological states (eg, maintaining a stationary state and after exercise) show different states. Even with the ECG of the same object, changes in the ECG may occur in different time periods. Electrocardiograms of the same object may indicate different states, thereby causing a difference in categories for classifying electrocardiograms. Therefore, in the authentication based on the electrocardiogram, it is required to learn and authenticate good characteristics with discrimination power for signals collected in different states and different periods of the same object.

일실시예에 따른 심전도에 기초한 인증은 다양한 종류의 전자 장치에 적용될 수 있고, 이러한 전자 장치는 심전 감측기를 포함하며 생체의 심전도를 수집하는데 이용될 수 있다. 전자 장치는 데스크탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 PC, PDA, 스마트 보안장치, 출입문 경비장치, 스마트 건축장치 및 자동차 전자장치 등을 포함할 수 지만 이에 한정되지는 않는다.Authentication based on an electrocardiogram according to an embodiment may be applied to various types of electronic devices, and such electronic devices may include an electrocardiogram sensor and may be used to collect an electrocardiogram of a living body. The electronic device may include, but is not limited to, a desktop computer, a notebook computer, a smart phone, a tablet PC, a PDA, a smart security device, a door security device, a smart building device, and an automobile electronic device.

일실시예에 따른 심전도에 기초한 인증 방법을 전자 장치에 적용하면, 신분을 식별할 수 있고, 가령 사용자의 심전도에 근거하여 사용자가 사용권한을 구비하였는지 또는 적절한 경로로 방문하였는지 여부를 판단할 수 있다. 일실시예에 따르면, 사용자의 심전도에 근거하여 사용자의 신분을 판단하고, 사용자의 신분에 기초하여 사용자와 관련된 정보를 추가적으로 검색하거나 기록할 수 있다. 일실시예에 따른 심전도에 기초한 인증 방법은 신분을 식별하는데 다양하게 응용될 수 있고, 예를 들어 방문제어, 금융거래, 공항탑승, 환자의 프라이버시 보호 및 국경보안 등의 측면에서 활용될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.If the authentication method based on the electrocardiogram according to an embodiment is applied to the electronic device, the identity can be identified, for example, whether the user has the right to use or whether the user has visited through an appropriate route can be determined based on the user's electrocardiogram. . According to an embodiment, the user's identity may be determined based on the user's electrocardiogram, and information related to the user may be additionally searched for or recorded based on the user's identity. The authentication method based on an electrocardiogram according to an embodiment can be variously applied to identify an identity, for example, it can be used in terms of visit control, financial transaction, airport boarding, patient privacy protection and border security, etc. However, the present invention is not limited thereto.

참조 심전도는 미리 저장된 심전도이다. 참조 심전도는 각 사용자로부터 획득하여 미리 저장될 수 있고, 사용자에 대해 인증을 수행하기 위해 테스트 심전도에 대한 비교의 대상으로 이용될 수 있다. 테스트 심전도는 사용자 인증을 위한 테스트의 대상이 되는 심전도로, 사용자로부터 입력 받은 심전도일 수 있다.The reference ECG is a pre-stored ECG. The reference electrocardiogram may be obtained from each user and stored in advance, and may be used as a target for comparison with the test electrocardiogram in order to perform authentication for the user. The test electrocardiogram is an electrocardiogram to be tested for user authentication, and may be an electrocardiogram input from a user.

일실시예에 따르면, 각 사용자의 하나의 심전도를 미리 수집하여 사용자에 대응시키는 방식을 통해, 각 사용자에 대한 참조 심전도를 획득할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 각 사용자의 복수의 심전도를 미리 수집하고, 복수의 심전도에 대해 선택/합성의 처리를 통해 획득된 하나의 대표적인 심전도를 사용자에 대응시키는 방식을 통해, 각 사용자에 대한 참조 심전도를 획득할 수 있다.According to an embodiment, a reference ECG for each user may be obtained through a method of collecting one ECG of each user in advance and corresponding to the user. According to another embodiment, a reference ECG for each user is obtained by collecting a plurality of ECGs of each user in advance, and matching one representative ECG obtained through selection/synthesis processing for the plurality of ECGs to the user. can be obtained.

인증의 대상이 되는 신호인 테스트 심전도는 인증을 수행하기 위한 사용자로부터 획득된다. 미지의 사용자의 신분에 대해 인증이 요구되는 경우, 인증할 사용자에 대응하는 테스트 심전도를 획득하는 것이 필요하다. 일실시예에 따르면, 인증할 사용자의 하나의 심전도를 획득하여 사용자에 대응하는 테스트 심전도를 획득할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 인증할 사용자의 복수의 심전도에 대한 선택/합성의 처리를 통해 획득된 하나의 대표적인 심전도를 사용자에 대응하는 테스트 심전도로 할 수 있다. 인증할 사용자에 대한 테스트 심전도를 획득하는 방식은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 다양한 종류의 방식이 채용될 수 있다.A test electrocardiogram, which is a signal to be authenticated, is obtained from a user for performing authentication. When authentication is required for the identity of an unknown user, it is necessary to obtain a test electrocardiogram corresponding to the user to be authenticated. According to an embodiment, by acquiring one ECG of a user to be authenticated, a test ECG corresponding to the user may be acquired. According to another embodiment, one representative ECG obtained through selection/synthesis of a plurality of ECGs of a user to be authenticated may be used as a test ECG corresponding to the user. A method of obtaining a test electrocardiogram for a user to be authenticated is not limited to the above-described embodiment, and various types of methods may be employed.

심전도(ECG)에 기초한 인증 방법은 데이터의 전처리, 유효한 특징표시(또는 특징추출), 강인한(robust) 인증메커니즘 및 합리적 결정메커니즘의 4 단계를 포함할 수 있다. 이러한 인증 방법에서 이용되는 특징은 원시적인 ECG 신호 세그먼트로부터 추출된 것이고, 시간영역 또는 주파수영역의 정보를 나타내는데, 저-레벨(low-level) 비 판별적특징에 속해 있어서 식별에 필요한 정보가 누락될 수 있다. 또한, ECG에 기초한 인증 방법에서는 두 개의 특징추출 및 인증메커니즘의 단계가 분리되어 신호의 라벨 정보가 연속적으로 이용되지 않으므로, 특징추출 및 인증메커니즘의 상호보상 작용이 실현되지 않는다. 이로 인해, ECG에 기초한 인증 방법의 정확도가 떨어질 수 있다.An electrocardiogram (ECG)-based authentication method may include four steps: data preprocessing, valid feature display (or feature extraction), robust authentication mechanism, and rational decision mechanism. The feature used in this authentication method is extracted from a primitive ECG signal segment and represents information in the time domain or frequency domain. can In addition, in the authentication method based on ECG, since the steps of the two feature extraction and authentication mechanisms are separated and the label information of the signal is not used continuously, the mutual compensation action of the feature extraction and authentication mechanism is not realized. Due to this, the accuracy of the authentication method based on the ECG may be deteriorated.

일실시예에 따른, 심전도에 기초한 인증 방법은 판별력을 구비한 고 레벨(high level) 특징의 획득을 서로 촉진시키도록 사전과 분류기를 동기적으로 학습시켜서, 정확도가 높은 분류기를 획득할 수 있다.According to an embodiment, the electrocardiogram-based authentication method may acquire a classifier with high accuracy by synchronously learning the dictionary and the classifier to mutually promote the acquisition of high-level features having discriminant power.

이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 실시예를 설명한다. 주로, 심전도에 기초한 인증에 대해서는 도 1, 6 및 7을 참조하고, 심전도 기반 인증을 위한 학습에 대해서는 도 4 내지 6을 참조하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 8 . Mainly, the ECG-based authentication will be described with reference to FIGS. 1, 6 and 7, and the learning for the ECG-based authentication will be described with reference to FIGS. 4 to 6 .

도 1은 일실시예에 따른 심전도에 기초한 인증 방법을 설명하는 순서도(100)이다.1 is a flowchart 100 for explaining an electrocardiogram-based authentication method according to an exemplary embodiment.

일실시예에 따르면, 심전도에 기초한 인증 장치는 심전도에 기초한 인증 방법에 따라 동작하고, 미리 학습된 사전 및 미리 학습된 분류기에 기초하여 인증을 수행한다. 인증 장치가 이용하는 사전 및 분류기는 일실시예에 따른 심전도 기반 인증을 위한 학습 방법에 따라 서로 동기적으로 미리 학습될 수 있다. 일실시예에 따르면, 미리 학습된 사전은 복수의 카테고리들에 대응하는 카테고리 사전들을 포함하고, 미리 학습된 분류기는 복수의 카테고리들에 대응하는 카테고리 분류기들을 포함한다. According to an embodiment, the electrocardiogram-based authentication apparatus operates according to an electrocardiogram-based authentication method, and performs authentication based on a pre-learned dictionary and a pre-learned classifier. The dictionary and the classifier used by the authentication device may be synchronously and previously learned from each other according to the learning method for electrocardiogram-based authentication according to an embodiment. According to an embodiment, the pre-trained dictionary includes category dictionaries corresponding to a plurality of categories, and the pre-learned classifier includes category classifiers corresponding to the plurality of categories.

일실시예에 따르면, 카테고리 사전들을 이용하여 트레이닝 심전도들에 대한 복수의 특징벡터들이 생성되고, 복수의 특징벡터들에 기초하여 트레이닝 심전도들의 예측 카테고리들이 결정되며, 카테고리들 및 예측 카테고리들에 기초하여 카테고리 사전들 및 상기 카테고리 분류기들이 교대로 갱신됨으로써, 사전 및 분류기가 서로 동기적으로 학습된다. According to an embodiment, a plurality of feature vectors for the training ECGs are generated using category dictionaries, prediction categories of the training ECGs are determined based on the plurality of feature vectors, and based on the categories and prediction categories By alternately updating the category dictionaries and the category classifier, the dictionary and the classifier are learned synchronously with each other.

일실시예에 따르면, 심전도를 사전에 포함된 복수의 카테고리 사전들의 선형 조합으로 표현하기 위하여, 복수의 카테고리 사전들의 계수들이 결정되고, 결정된 계수들에 기초하여 특징벡터가 생성된다. 일실시예에 따르면, 심전도가 적어도 하나의 신호 세그먼트로 분할되고, 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대응하는 적어도 하나의 특징표시가 생성되며, 적어도 하나의 특징표시에 대하여 사전에 기초한 그룹 스파스 코딩을 수행하여 적어도 하나의 제2 특징표시가 생성되고, 적어도 하나의 제2 특징표시에 기초하여 특징벡터가 생성된다. 일실시예에 따르면, 특징표시는 사전에 포함된 복수의 카테고리 사전들 중 일부의 선형 조합으로 표현되고, 제2 특징표시는 일부의 카테고리 사전들의 계수들을 포함할 수 있다.According to an embodiment, in order to express the electrocardiogram as a linear combination of a plurality of category dictionaries included in advance, coefficients of the plurality of category dictionaries are determined, and a feature vector is generated based on the determined coefficients. According to an embodiment, the electrocardiogram is divided into at least one signal segment, and at least one feature mark corresponding to the at least one signal segment is generated, and group sparse coding is performed on the at least one feature mark in advance. Thus, at least one second feature mark is generated, and a feature vector is generated based on the at least one second feature mark. According to an embodiment, the characteristic indication may be expressed as a linear combination of some of a plurality of category dictionaries included in the dictionary, and the second characteristic indication may include coefficients of some category dictionaries.

도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 인증 장치는 테스트 심전도를 입력 받는다(101). 테스트 심전도는 인증의 대상이 되는 심전도로서, 객체에 대한 인증을 수행하기 위해 객체로부터 센서를 통해 획득될 수 있다. Referring to FIG. 1 , an authentication apparatus according to an exemplary embodiment receives a test electrocardiogram ( S101 ). The test electrocardiogram is an electrocardiogram to be authenticated, and may be obtained from the object through a sensor in order to authenticate the object.

일실시예에 따르면, 인증 장치는 입력된 테스트 심전도에 대해 전처리를 수행하여 테스트 심전도로부터 판별력을 구비한 특징을 추출할 수 있다. 구체적으로, 인증 장치가 테스트 심전도에 수행하는 전처리는 테스트 심전도를 적어도 하나의 신호 세그먼트로 분할하고, 분할된 신호 세그먼트들로부터 각각의 특징들을 추출하고, 추출된 각 특징들에 대해 차원감소처리를 수행하여, 적어도 하나의 신호 세그먼트들에 대응하는 각각의 특징표시를 생성하는 동작을 포함한다.According to an embodiment, the authentication apparatus may perform pre-processing on the input test ECG to extract a feature having discrimination power from the test ECG. Specifically, the preprocessing performed by the authentication device on the test electrocardiogram divides the test electrocardiogram into at least one signal segment, extracts individual features from the segmented signal segments, and performs dimension reduction processing on each extracted feature and generating each feature representation corresponding to the at least one signal segment.

일실시예에 따른 인증 장치에 의해 수행되는 전처리는, 수집한 테스트 심전도에 대해 데이터 필터링 처리를 하여, 기기 또는 객체로부터 발생하는 노이즈 신호를 제거하고, 필터링 처리된 테스트 심전도에 대해 QRS 파를 검출하는 동작을 포함한다. 일실시예에 따른 인증 장치에 의해 수행되는 전처리는 테스트 심전도에 대한 QRS 파의 검출 결과에 기초하여, 테스트 심전도를 적어도 하나의 신호 세그먼트로 분할하고, 분할된 신호 세그먼트들에 대응하는 각각의 특징표시를 생성하는 동작을 포함한다.The pre-processing performed by the authentication device according to an embodiment is to perform data filtering processing on the collected test ECG to remove a noise signal generated from a device or object, and to detect a QRS wave for the filtered test ECG includes action. The pre-processing performed by the authentication device according to an embodiment divides the test electrocardiogram into at least one signal segment based on the detection result of the QRS wave for the test electrocardiogram, and displays each characteristic corresponding to the divided signal segments. action to create

도 2는 심전도의 파형의 일례(200)이다.2 is an example 200 of a waveform of an electrocardiogram.

심전도는 주기성을 갖는 심장의 전기활동신호이다. 도 2는 전형적인 심전도의 파형의 예시이다. 도 2를 참조하면, 전형적인 심전도는 P파(201), QRS파(202) 및 T파(203) 등을 포함한다. 심전도에서 우선적으로 나타나는 파를 P파라 한다. P파(201)는 좌우심방 탈분극(depolarization) 과정을 나타낸다. QRS파(202)는 좌우 양심실의 탈분극 과정의 전위변화(potential variation)를 나타낸다. QRS파(202)는 일반적으로 세 개의 연속된 변위파동을 포함한다. 첫번째 아래로 향하는 파를 Q파라 하고, Q파 후의 첫번째 위로 향하는 파를 R파라 하며, R파의 내림과 연결되는 아래로 향하는 하나의 파를 S파라 한다. 일반적인 QRS의 세 개 파는 서로 연결되고, 총 너비(시간은) 일반적으로 0.12s를 초과하지 않는데, 이를 통칭하여 QRS 파군(wave group)이라 한다. T파(203)는 ST세그먼트 후에 나타난 진폭이 비교적 낮고 점용하는 시간이 비교적 하나의 긴 파이고 심실 재분극(ventricular repolarization)의 전위변화를 나타낸다. The electrocardiogram is a signal of the heart's electrical activity with periodicity. 2 is an example of a waveform of a typical electrocardiogram. Referring to FIG. 2 , a typical electrocardiogram includes a P wave 201 , a QRS wave 202 , and a T wave 203 . The wave that appears preferentially on the electrocardiogram is called the P wave. The P wave 201 represents a left and right atrial depolarization process. The QRS wave 202 represents the potential variation of the depolarization process of the left and right conscience. The QRS wave 202 generally includes three successive displacement waves. The first downward wave is called the Q wave, the first upward wave after the Q wave is called the R wave, and the single downward wave connected with the descending of the R wave is called the S wave. The three waves of a typical QRS are interconnected, and the total width (time) generally does not exceed 0.12 s, which is collectively called a QRS wave group. The T wave 203 has a relatively low amplitude and a relatively long occupancy time after the ST segment, and represents a change in potential of ventricular repolarization.

심전도에서 QRS 파의 에너지가 차지하는 비율은 비교적 크고, 심전도의 중요한 특징 파라미터를 포함한다. 일실시예에 따른 심전도를 분할하는 동작의 경우, QRS의 검파는 유용하게 이용되고, 이를 통해 QRS 파군에 대한 유효한 정보가 획득될 수 있다. 심전도의 전처리 단계에서 실행되는 심전도를 필터링하고, 검파하는 동작의 실시예는 특정 기술분야에 한정되지 않고, 향후에 개발되는 임의의 기술에 의해 구현될 수 있다.The ratio of the energy of the QRS wave in the electrocardiogram is relatively large, and includes important characteristic parameters of the electrocardiogram. In the case of dividing the electrocardiogram according to an embodiment, the detection of QRS is usefully used, and through this, valid information on the group of QRS waves can be obtained. An embodiment of the electrocardiogram filtering and detecting operation performed in the electrocardiogram preprocessing step is not limited to a specific technical field, and may be implemented by any technology developed in the future.

일실시예에 따르면, 인증 장치는 QRS파의 검출 결과에 기초하여, 심전도를 적어도 하나의 신호 세그먼트로 분할할 수 있는데, 분할된 각 신호 세그먼트는 하나 또는 복수의 심장박동에 대응할 수 있다.According to an embodiment, the authentication device may divide the electrocardiogram into at least one signal segment based on the detection result of the QRS wave, and each divided signal segment may correspond to one or a plurality of heartbeats.

일실시예에 따르면, 인증 장치는 분할된 각 신호 세그먼트에 대해 각 신호 세그먼트의 특징을 추출하는데, 예를 들어 신호 세그먼트의 시간영역 특징, 주파수영역 특징 및 통계 특징 중의 적어도 하나 또는 이들의 조합을 추출할 수 있다. 시간영역 특징의 일례로 심전도의 파형, 특정 파형의 발생 모멘트(moment)(예를 들어, T파의 파봉 모멘트), 변화 모멘트, 연속시간 등이 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 주파수영역 특징은 일례로 심전도의 주파수 또는 분광분포(spectral distribution) 등이 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment, the authentication device extracts a characteristic of each signal segment for each divided signal segment, for example, extracts at least one or a combination of a time domain characteristic, a frequency domain characteristic, and a statistical characteristic of the signal segment. can do. Examples of time-domain characteristics include, but are not limited to, a waveform of an electrocardiogram, a moment of occurrence of a specific waveform (eg, a breaking moment of a T-wave), a moment of change, and a continuous time. The frequency domain characteristic includes, for example, a frequency or a spectral distribution of an electrocardiogram, but is not limited thereto.

일실시예에 따르면, 인증 장치는 전처리의 단계로서 추출된 특징에 대해 주성분 분석(Principle Component Analysis; PCA) 또는 선형판별분석(Linear Discriminant Analysis; LDA)을 이용한 차원감소처리를 수행하여 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대한 각각의 특징표시를 획득할 수 있다. 각 신호 세그먼트로부터 추출된 특징의 차원이 비교적 높을 수 있기 때문에, 계산시간을 절약하고 계산 정확도를 향상시키기 위해, 인증 장치는 추출된 특징에 대해 차원감소처리를 통한 특징표시를 생성한다.According to an embodiment, the authentication device performs dimensionality reduction processing using Principle Component Analysis (PCA) or Linear Discriminant Analysis (LDA) on the extracted features as a pre-processing step to perform at least one signal It is possible to obtain each characteristic indication for a segment. Since the dimension of features extracted from each signal segment can be relatively high, in order to save calculation time and improve calculation accuracy, the authentication device generates a feature representation through dimensionality reduction processing for the extracted features.

도 1을 참조하면, 인증 장치는 미리 학습된 사전에 기초하여, 테스트 심전도에 대한 특징벡터를 생성한다(102).Referring to FIG. 1 , the authentication device generates a feature vector for a test electrocardiogram based on a pre-learned dictionary ( 102 ).

일실시예에 따르면, 인증 장치는 분류기와 서로 동기적으로 학습된 사전을 이용하여, 테스트 심전도의 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대응하는 적어도 하나의 특징표시로부터 적어도 하나의 제2 특징표시를 생성한다. 일실시예에 따르면, 인증 장치는 전처리를 통해 획득된 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대응하는 각 특징표시에 대하여 사전에 기초한 그룹 스파스 코딩을 수행하여, 분할된 각 신호 세그먼트에 대응하는 적어도 하나의 제2 특징표시를 생성한다. 인증 장치는 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대응하는 적어도 하나의 제2 특징표시에 기초하여 테스트 심전도에 대한 특징벡터를 생성한다.According to an embodiment, the authentication apparatus generates at least one second characteristic indication from at least one characteristic indication corresponding to at least one signal segment of the test electrocardiogram using the classifier and the dictionary learned synchronously with each other. According to an embodiment, the authentication apparatus performs group sparse coding based on a dictionary on each feature indication corresponding to at least one signal segment obtained through preprocessing, and at least one second corresponding to each divided signal segment. 2 Create a feature representation. The authentication device generates a feature vector for the test electrocardiogram based on the at least one second feature indication corresponding to the at least one signal segment.

특징표시를 생성하는 그룹 스파스 코딩에 있어서, 데이터는 한 개 그룹의 기초함수의 선형조합으로 표현되는데, 선형조합에서 사용한 계수를 스파스로 가정하므로 계수의 총 개수와 비교하여 0이 아닌 계수의 개수는 훨씬 적다. 그룹 스파스 코딩은 한 개 그룹의 기초함수에서 찾아낸 대표성을 구비한 작은 부분의 기초함수 데이터 x의 특징표시로 할 수 있다. 여기서, 이 그룹의 기초함수를 사전이라 하고, 사전의 각 열을 코드 북(code book)이라 하며, 코딩계수를 데이터 x의 새로운 특징표시이다. 예를 들면, x는 하나의 d차원 데이터이고, 사전 D는 d x J 행렬이며, 여기서

Figure 112015123480020-pat00001
이고, D의 각 열 dj는 하나의 기초함수를 나타내며, z는 D를 이용하여 획득된 x의 계수를 나타내고, 이 중에서
Figure 112015123480020-pat00002
일 수 있다. 여기서, 코딩 계수 z를 데이터 x의 새로운 특징표시라고 한다. 일실시예에 따르면, 인증 장치는 사전을 이용한 그룹 스파스 코딩에 기초하여 심전도의 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대응하는 적어도 하나의 특징표시로부터 새로운 특징표시를 생성할 수 있고, 여기서 새로운 특징표시는 제2 특징표시에 해당한다.In group sparse coding for generating feature representations, data is expressed as a linear combination of one group of fundamental functions. Since the coefficients used in the linear combination are assumed to be sparse, the number of non-zero coefficients compared to the total number of coefficients is much less Group sparse coding can be performed as a feature representation of a small portion of the elementary function data x having the representativeness found in one group of elementary functions. Here, the basic function of this group is called a dictionary, each column of the dictionary is called a code book, and a coding coefficient is a new characteristic representation of data x. For example, x is one d-dimensional data, dictionary D is a dx J matrix, where
Figure 112015123480020-pat00001
, and each column d j of D represents one fundamental function, and z represents a coefficient of x obtained using D, among which
Figure 112015123480020-pat00002
can be Here, the coding coefficient z is referred to as a new feature representation of data x. According to an embodiment, the authentication apparatus may generate a new characteristic indication from at least one characteristic indication corresponding to at least one signal segment of the electrocardiogram based on the group sparse coding using the dictionary, wherein the new characteristic indication is the second characteristic indication. 2 Corresponds to the characteristic indication.

그룹 스파스 코딩에 기반한 사전에 대한 학습은 다양한 영역에 적용될 수 있다. 분류는 미지의 데이터가 어느 카테고리에 속하는지를 확정하는 것을 의미하는데, 여기서 각 카테고리에 대한 사전이 미리 구성되었다고 가정한다면 하나의 새로운 데이터와 서로 연관된 카테고리가 있는 경우, 그 데이터는 대응하는 카테고리에 대한 사전의 최적의 스파스로 표시할 수 있다. 사전에 대한 학습은 트레이닝 샘플로서 주어진 신호를 더욱 좋게 표시하거나 코딩하는 한 개 그룹의 기초함수를 사전이 배우도록 하는 것이다.Learning about a dictionary based on group sparse coding can be applied to various fields. Classification means determining which category the unknown data belongs to. Assuming that a dictionary for each category is pre-configured, if there is a category associated with one new data, the data is a dictionary for the corresponding category. can be expressed as the optimal sparseness of Learning on a dictionary allows the dictionary to learn a group of fundamental functions that better represent or code a signal given as a training sample.

일실시예에 따르면, 인증 장치는 사전을 이용하여 전처리된 심전도의 새로운 특징표시를 생성할 수 있다. 학습된 사전의 특징에 대한 판별력이 높은 수준일 수록, 인증 결과는 더욱 정확하다. According to an embodiment, the authentication device may generate a new characteristic indication of the preprocessed electrocardiogram using the dictionary. The higher the level of discrimination against the features of the learned dictionary, the more accurate the authentication result.

도 1을 참조하면, 인증 장치는 생성된 특징벡터와 미리 학습된 분류기에 기초하여 테스트 심전도에 대한 분류결과를 생성한다(103).Referring to FIG. 1 , the authentication apparatus generates a classification result for a test electrocardiogram based on a generated feature vector and a pre-learned classifier ( S103 ).

분류기는 사전을 통하여 추출된 새로운 특징표시에 기초한 특징벡터를 이용하여 심전도가 어느 카테고리에 속하는지 여부를 식별할 수 있다. 도 3 내지 5를 참조하여, 사전과 분류기가 동기적으로 학습되는 실시예가 설명될 것이다. 일실시예에 따르면, 사전과 분류기는 인증 장치에서 학습될 수 있고, 별도의 장치에서 학습된 후에 인증 장치에 의해 로딩될 수 있는데, 학습이 수행되는 장치에 관해서는 이에 한정되지 않는다.The classifier may identify which category the electrocardiogram belongs to by using the feature vector based on the new feature indication extracted through the dictionary. 3 to 5, an embodiment in which the dictionary and the classifier are learned synchronously will be described. According to an embodiment, the dictionary and the classifier may be learned in the authentication device, and may be loaded by the authentication device after being learned in a separate device, but the device for performing the learning is not limited thereto.

도 1을 참조하면, 인증 장치는 생성된 분류결과에 기초하여 테스트 심전도에 대한 인증을 수행한다(104).Referring to FIG. 1 , the authentication apparatus authenticates the test electrocardiogram based on the generated classification result ( S104 ).

일실시예에 따르면, 인증 장치는 테스트 심전도의 분류결과에 기초하여 테스트 심전도가 인증을 통과하였는지 여부를 확정할 수 있는데, 여기서 복수의 방식이 이용될 수 있다. 예를 들면, 신호 분할 세그먼트의 특징표시의 평균값을 계산하고, 분류기에 입력하여 분류결과를 생성하는 방식이 있다. 이러한 방식은 소음의 영향에 취약하기 때문에 정확도를 떨어뜨린다. 일실시예에 따르면, 인증 장치는 투표 메커니즘에 기초한 결정을 통해 인증을 통과하였는지 여부를 확정할 수 있다. 투표 메커니즘에 기반한 실시예에 따르면, 인증 장치는 테스트 심전도의 분할된 모든 신호 세그먼트의 각 카테고리의 투표에 기반하여 인증을 통과하였는지 여부를 결정하므로, 소음의 영향을 줄일 수 잇다. 보다 구체적으로, 인증 장치는 테스트 심전도의 분류결과와 참조 심전도의 분류결과의 유사도를 계산하고, 계산 결과를 이용하여 테스트 심전도가 인증을 통과하였는지 여부를 판단할 수 있다. 투표 메커니즘에 기초한 결정에 기반한 실시예는 도 7을 참조하여 설명될 것이다.According to an embodiment, the authentication apparatus may determine whether the test ECG has passed authentication based on the classification result of the test ECG, wherein a plurality of methods may be used. For example, there is a method of calculating the average value of the feature display of the signal segmentation segment and inputting it to a classifier to generate a classification result. This method reduces accuracy because it is vulnerable to the influence of noise. According to an embodiment, the authentication device may determine whether authentication has been passed through a decision based on a voting mechanism. According to the embodiment based on the voting mechanism, the authentication device determines whether or not the authentication has passed based on the voting of each category of all divided signal segments of the test electrocardiogram, thereby reducing the effect of noise. More specifically, the authentication apparatus may calculate a similarity between the classification result of the test ECG and the classification result of the reference ECG, and determine whether the test ECG has passed authentication by using the calculation result. An embodiment based on a decision based on a voting mechanism will be described with reference to FIG. 7 .

일실시예에 따르면, 참조 심전도를 처리하는 과정(참조 심전도를 전처리하고, 사전과 분류기를 이용하여 전처리된 참조 심전도에 대해 분류결과를 획득)은, 위에서 설명한 테스트 심전도에 대한 처리와 동시에 진행될 수 있다. 또는, 참조 심전도에 대한 처리를 미리 수행하고, 처리에 따라 생성되는 분류결과를 미리 저장시켜서, 인증 장치는 미리 저장된 분류결과를 획득하여 테스트 심전도를 인증하는 과정에서 이용할 수 있으나, 참조 심전도에 대한 처리 시점에 관한 실시예는 이에 제한되지 않는다.According to an embodiment, the process of processing the reference ECG (preprocessing the reference ECG and obtaining a classification result for the reference ECG preprocessed using a dictionary and a classifier) may be performed simultaneously with the processing of the test ECG described above. . Alternatively, by performing processing on the reference ECG in advance and storing the classification result generated according to the processing in advance, the authentication device may obtain the classification result stored in advance and use it in the process of authenticating the test ECG, but processing the reference ECG The embodiment regarding the viewpoint is not limited thereto.

일실시예에 따른 심전도에 기초한 인증 방법은 서로 동기적으로 학습된 사전과 분류기를 이용하는데, 동기 학습은, 사전 및 분류기를 서로 촉진시켜서 사전은 높은 수준의 판별력을 구비한 특징을 추출할 수 있고, 분류기는 정확도가 높은 분류결과를 생성할 수 있게 한다.The authentication method based on an electrocardiogram according to an embodiment uses a dictionary and a classifier that are learned synchronously with each other. , the classifier makes it possible to generate high-accuracy classification results.

도 3은 일실시예에 따른 심전도 기반 인증을 위한 학습 방법을 설명하는 순서도(300)이다.3 is a flowchart 300 illustrating a learning method for ECG-based authentication according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 학습 장치는 복수의 카테고리들에 대응하는 카테고리 사전들을 이용하여, 트레이닝 심전도들에 대한 복수의 특징벡터들을 생성한다(301). 일실시예에 따르면, 학습 장치는 서로 다른 카테고리들에 속하는 복수의 트레이닝 심전도들에 대하여 전처리를 수행하여, 각 트레이닝 심전도를 적어도 하나의 신호 세그먼트로 분할한다.Referring to FIG. 3 , the learning apparatus generates a plurality of feature vectors for training ECGs using category dictionaries corresponding to a plurality of categories ( 301 ). According to an embodiment, the learning apparatus performs preprocessing on a plurality of training ECGs belonging to different categories, and divides each training ECG into at least one signal segment.

일실시예에 따르면, 트레이닝 심전도들은 복수의 개체(사람)의 심전도들로부터 획득된다. 심전도를 분류하는 실시예에 따라, 각 개체는 하나의 카테고리와 대응할 수 있는데, 여기서 심전도의 분류는 신분의 식별 또는 인증에 이용될 수 있다. 또한, 같은 특징을 갖는 복수의 개체가 하나의 카테고리와 대응할 수도 있는데, 여기서 심전도의 분류는 심장질병을 식별하는 데 적용될 수 있다. 다만, 카테고리에 따라 심전도를 분류하는 실시예는 여기서 설명한 바에 한정되지 않고 다양하게 응용될 수 있다. 아래에서는, 하나의 개체가 하나의 카테고리와 대응하는 분류에 있어서, 심전도의 분류가 신분의 식별 또는 인증에 이용되는 실시예에 관해 설명된다.According to one embodiment, the training electrocardiograms are obtained from electrocardiograms of a plurality of individuals (persons). According to an embodiment of classifying the ECG, each individual may correspond to one category, where the classification of the ECG may be used for identification or authentication of identity. In addition, a plurality of individuals having the same characteristics may correspond to one category, where the classification of the electrocardiogram may be applied to identify a heart disease. However, the embodiment of classifying the electrocardiogram according to the category is not limited to what has been described herein and may be applied in various ways. Hereinafter, in a classification in which one individual corresponds to one category, an embodiment in which the classification of the electrocardiogram is used for identification or authentication of identity will be described.

일실시예에 따르면, 학습 장치는 복수의 트레이닝 심전도를 획득한다. 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 학습 장치는 획득된 복수의 트레이닝 심전도에 대한 전처리를 수행하여, 각 트레이닝 심전도를 적어도 하나의 신호 세그먼트로 분할할 수 있다. 전처리 과정은 위에서 설명한 실시예가 적용되므로 자세한 내용은 생략한다. 일실시예에 따르면, 학습 장치는 각 트레이닝 심전도를 적어도 하나의 신호 세그먼트로 분할하고, 분할된 각 신호 세그먼트에 대한 특징표시들을 생성한다.According to an embodiment, the learning apparatus acquires a plurality of training electrocardiograms. As described with reference to FIG. 1 , the learning apparatus may perform pre-processing on the plurality of acquired training ECGs to divide each training ECG into at least one signal segment. Since the above-described embodiment is applied to the pre-processing process, detailed details thereof will be omitted. According to an embodiment, the learning apparatus divides each training electrocardiogram into at least one signal segment, and generates characteristic indications for each segmented signal segment.

예를 들어, 학습 장치가 C개의 개체의 심전도를 트레이닝 심전도들로 획득한다고 가정하자. 학습 장치가 트레이닝 심전도들을 전처리(복수의 신호 세그먼트들로 분할, 특징의 추출 및 차원감소처리 등을 포함)하면, 각 개체는

Figure 112015123480020-pat00003
로 표시될 수 있다. 여기서,
Figure 112015123480020-pat00004
이고, d는 분할된 각 신호 세그먼트의 특징표시의 특징차원(feature dimension)이며,
Figure 112015123480020-pat00005
는 제c번째 개체의 신호 세그먼트에 속하는 특징표시의 개수이다. 모든 C개 개체의 신호 세그먼트들을 순차적으로 배열하면 모든 트레이닝 심전도는
Figure 112015123480020-pat00006
의 특징표시들로 나타낼 수 있고, 여기서
Figure 112015123480020-pat00007
이고 N은 분할된 모든 신호 세그먼트들의 총 개수이다. For example, it is assumed that the learning apparatus acquires the ECGs of C objects as training ECGs. When the learning device pre-processes the training ECGs (including segmentation into a plurality of signal segments, feature extraction and dimensionality reduction processing, etc.), each individual
Figure 112015123480020-pat00003
can be displayed as here,
Figure 112015123480020-pat00004
, d is a feature dimension of the feature display of each segmented signal segment,
Figure 112015123480020-pat00005
is the number of feature marks belonging to the signal segment of the c-th entity. If the signal segments of all C objects are sequentially arranged, all training ECGs are
Figure 112015123480020-pat00006
It can be expressed by the characteristic marks of
Figure 112015123480020-pat00007
and N is the total number of all segmented signal segments.

학습 장치는 전처리된 복수의 트레이닝 심전도에 기초하여 각 카테고리의 카테고리 사전과 카테고리 분류기에 대한 반복적인 학습을 동기적으로 수행한다. 일실시예에 따르면, 학습 장치는 각 카테고리에 대응하는 카테고리 사전과 카테고리 분류기를 설정하고, 카테고리에 기초하여 사전 및 분류기를 획득한다. 학습 장치는, 분할된 신호 세그먼트의 라벨 정보(신호 세그먼트에 대한 분류결과로서 특징을 판별하는 가장 중요한 매체)를 충분하게 이용하여, 높은 수준으로 특징을 식별할 수 있는 판별력을 구비한 각 카테고리에 대한 카테고리 사전 및 카테고리 분류기를 획득할 수 있다.The learning apparatus synchronously performs iterative learning on the category dictionary and the category classifier of each category based on the plurality of pre-processed training ECGs. According to an embodiment, the learning apparatus sets a category dictionary and a category classifier corresponding to each category, and acquires the dictionary and the classifier based on the category. The learning apparatus uses the label information of the divided signal segment (the most important medium for discriminating a feature as a classification result for the signal segment) sufficiently, A category dictionary and a category classifier can be obtained.

카테고리 사전 및 카테고리 분류기를 동기적으로 학습시키는 방식을 활용하지 않는 경우, 특징을 식별하는 장치의 재구성에 활용되는 코드 북이 상대적으로 적기 때문에, 특징에 대한 판별력이 떨어질 수 있다. 또한, 모든 트레이닝 데이터에 대해 사전을 학습시키게 되면, 기타 카테고리에 속한 대부분의 트레이닝 데이터가 임의의 특정 카테고리의 샘플을 판별하기 위해 불필요한 정보가 될 수 있다. 그 밖에, 트레이닝 데이터의 라벨이 학습에 활용되지 않는 경우 특징에 대한 판별력이 떨어질 수 있다.If a method for synchronously learning the category dictionary and the category classifier is not used, since there are relatively few codebooks used for reconstructing an apparatus for identifying features, the ability to discriminate features may be reduced. In addition, when a dictionary is learned for all training data, most of the training data belonging to other categories may become unnecessary information for determining a sample of any specific category. In addition, when the label of the training data is not used for learning, the ability to discriminate the feature may be reduced.

일실시예에 따르면, 카테고리와 관련이 있는 사전이 이용되기 때문에, 판별력이 더 높은 특징표시가 획득될 수 있다. 일실시예에 따르면, 특징의 높은 수준의 판별력을 제공하는 매체인 라벨 정보가 활용되므로, 개체에 대한 강인한 식별이 제공될 수 있다.According to an embodiment, since a dictionary related to a category is used, a feature display with higher discrimination power can be obtained. According to an embodiment, since label information, which is a medium that provides a high level of discrimination power of a feature, is utilized, strong identification of an entity may be provided.

학습 장치가 트레이닝 심전도들을 전처리(복수의 신호 세그먼트들로 분할, 특징의 추출 및 차원감소처리 등을 포함)하면, 각 개체는

Figure 112015123480020-pat00008
로 표시될 수 있다When the learning device pre-processes the training ECGs (including segmentation into a plurality of signal segments, feature extraction and dimensionality reduction processing, etc.), each individual
Figure 112015123480020-pat00008
can be displayed as

일실시예에 따른 사전을 D로 한다면, 사전은 아래와 같이 표현될 수 있다.If the dictionary according to an embodiment is D, the dictionary may be expressed as follows.

Figure 112015123480020-pat00009
Figure 112015123480020-pat00009

그 중에서,

Figure 112015123480020-pat00010
는 제c번째 카테고리(제c번째 개체)와 대응하는 카테고리 사전(간략히 제c 카테고리 사전이라 할 수 있음)을 나타내는데,
Figure 112015123480020-pat00011
는 아래와 같이 표현된다. Among them,
Figure 112015123480020-pat00010
denotes a category dictionary (which may be briefly referred to as a c-th category dictionary) corresponding to a c-th category (c-th entity),
Figure 112015123480020-pat00011
is expressed as below.

Figure 112015123480020-pat00012
Figure 112015123480020-pat00012

분할된 신호 세그먼트의 특징표시에 기초하여 c번째 개체를

Figure 112015123480020-pat00013
로 표시한다면,
Figure 112015123480020-pat00014
에 기반한 그룹 스파스 코딩을 통해
Figure 112015123480020-pat00015
로부터 새로운 특징표시가 추출될 수 있고,
Figure 112015123480020-pat00016
는 아래와 같은 식으로 나타낼 수 있다.Based on the feature representation of the segmented signal segment, the c-th object is
Figure 112015123480020-pat00013
If indicated as
Figure 112015123480020-pat00014
Through group sparse coding based on
Figure 112015123480020-pat00015
A new feature indication can be extracted from
Figure 112015123480020-pat00016
can be expressed in the following way.

Figure 112015123480020-pat00017
Figure 112015123480020-pat00017

여기서,

Figure 112015123480020-pat00018
는 제c번째 카테고리의 하나의 코드 북을 나타내고,
Figure 112015123480020-pat00019
는 코드계수를 나타내며
Figure 112015123480020-pat00020
의 새로운 특징표시(제2 특징표시)라 할 수 있다.
Figure 112015123480020-pat00021
는 제c 카테고리 사전의 코드 북의 개수를 나타내고, J는 사전 D의 총 코드 북의 개수를 나타낸다.here,
Figure 112015123480020-pat00018
represents one code book of the c-th category,
Figure 112015123480020-pat00019
represents the code coefficient
Figure 112015123480020-pat00020
It can be called a new characteristic display (second characteristic display) of
Figure 112015123480020-pat00021
denotes the number of codebooks in the c-th category dictionary, and J denotes the total number of codebooks in the dictionary D.

학습 장치는 그룹 스파스 코딩을 이용하여 X의 새로운 특징표시를 생성하는데, 사전 D가 주어졌을 때, X에 대하여 그룹 스파스 코딩을 수행하여 도출된 z는 아래의 식으로 나타낼 수 있다.The learning apparatus generates a new feature representation of X by using group sparse coding, and when a dictionary D is given, z derived by performing group sparse coding on X can be expressed by the following equation.

Figure 112015123480020-pat00022
Figure 112015123480020-pat00023
(1)
Figure 112015123480020-pat00022
Figure 112015123480020-pat00023
(One)

여기서,

Figure 112015123480020-pat00024
,
Figure 112015123480020-pat00025
,
Figure 112015123480020-pat00026
는 z중에서 제c 카테고리 사전과 대응하는 코드계수를 나타내고,
Figure 112015123480020-pat00027
는 가중 파라미터(weight parameter)를 의미한다.
Figure 112015123480020-pat00028
의 범위는 재구성에 사용되는 코드 북이 해당하는 카테고리를 구속하므로, 적을수록 좋다. 예를 들면, 제 c카테고리에 속하는 신호 세그먼트의 특징표시에 기초한
Figure 112015123480020-pat00029
에 대하여 그룹 스파스 코딩을 통해 도출된 z의 0이 아닌 요소는, 가급적이면 제c 카테고리 사전과 대응하는 차원에 속할수록 좋은데, 이러한 경우 식별에 관계가 없는 트레이닝 데이터가 가져다 주는 계산오차를 줄일 수 있다. 사전 D가 주어졌을 때, 그룹 스파스 코딩의 공식(1)을 통하여 분할된 각 신호 세그먼트에 대응하는 z를 구할 수 있다. 일실시예에 따르면, 학습 장치는 트레이닝 심전도들에 대하여 카테고리 사전들에 기초한 그룹 스파스 코딩을 수행하여 제2 특징표시들을 생성하고, 분할된 신호 세그먼트들에 대응하는 제2 특징표시들에 기초하여 특징벡터들을 생성할 수 있다.here,
Figure 112015123480020-pat00024
,
Figure 112015123480020-pat00025
,
Figure 112015123480020-pat00026
represents the code coefficient corresponding to the c-th category dictionary among z,
Figure 112015123480020-pat00027
denotes a weight parameter.
Figure 112015123480020-pat00028
Since the range of the codebook used for reconstruction constrains the corresponding category, the smaller the number, the better. For example, based on the characterization of the signal segment belonging to the c-th
Figure 112015123480020-pat00029
For , the non-zero element of z derived through group sparse coding is better if it belongs to the dimension corresponding to the c-th category dictionary. have. Given a dictionary D, z corresponding to each segmented signal segment can be obtained through formula (1) of group sparse coding. According to an embodiment, the learning apparatus generates second characteristic marks by performing group sparse coding based on category dictionaries on the training electrocardiograms, and based on the second characteristic marks corresponding to the segmented signal segments. You can create feature vectors.

일실시예에 따르면, 학습 장치는 트레이닝 심전도들에 대한 복수의 특징벡터들에 기초하여 트레이닝 심전도들의 에측 카테고리들을 결정한다(302). 일실시예에 따르면, 신호 세그먼트의 라벨 정보를 충분하게 이용하기 위하여, 사전 및 분류기에 대한 동기적 학습의 반복과정에서 이용되는 목표함수는 트레이닝 심전도의 카테고리와 라벨 정보를 반영할 수 있다. 다양한 응용방식을 통해 목표함수가 설계될 수 있고, 목표함수는 여기서 설명되는 실시예에 제한되지 않는다. According to an embodiment, the learning apparatus determines predictive categories of the training ECGs based on a plurality of feature vectors for the training ECGs ( 302 ). According to an embodiment, in order to sufficiently use the label information of the signal segment, the target function used in the iterative process of synchronous learning for the dictionary and the classifier may reflect the category and label information of the training ECG. The target function may be designed through various application methods, and the target function is not limited to the embodiments described herein.

일실시예에 따르면, 트레이닝 심전도의 예측 카테고리와 실제 카테고리의 오차함수를 최소화하는 것이 목표함수로 설정될 수 있고, 이러한 오차함수는 아래와 같이 표현될 수 있다. According to an embodiment, minimizing the error function of the predicted category and the actual category of the training ECG may be set as a target function, and this error function may be expressed as follows.

Figure 112015123480020-pat00030
Figure 112015123480020-pat00030

Figure 112015123480020-pat00031
(2)
Figure 112015123480020-pat00031
(2)

여기서, α는 가중 파라미터를 의미하고,

Figure 112015123480020-pat00032
는 선형회귀(regression) 분류기를 나타내며, W의 임의의 한 개 열인
Figure 112015123480020-pat00033
는 대응하는 카테고리의 분류기를 나타낸다. G는 분할된 모든 신호 세그먼트에 대응하는 실제 카테고리를 나타내는데, 이는 라벨 행렬로 표시될 수 있으며, 그 중에서,
Figure 112015123480020-pat00034
은 제i번째 신호 세그먼트가 제c번째 카테고리(제c번째 개체에 속함)에 대응하는 것을 나타내고, 그렇지 않은 경우는
Figure 112015123480020-pat00035
이다. 식(2)의 제1항
Figure 112015123480020-pat00036
는 모든 신호 세그먼트의 예측오차를 나타내는데,
Figure 112015123480020-pat00037
는 하나의 NxC차원 행렬이면서 모든 라벨에 대한 모든 신호 세그먼트의 확률분포를 나타낸다.
Figure 112015123480020-pat00038
을 최소화한다는 것은 예측 카테고리와 실제 카테고리 사이의 오차를 될수록 작게 하는 것을 의미한다. 식(2)의 제2항
Figure 112015123480020-pat00039
는 과적합(over-fitting)을 방지하기 위함이다.Here, α means the weighting parameter,
Figure 112015123480020-pat00032
represents a linear regression classifier, and is any one column of W,
Figure 112015123480020-pat00033
denotes a classifier of the corresponding category. G denotes the actual category corresponding to all segmented signal segments, which can be represented by a label matrix, among which:
Figure 112015123480020-pat00034
indicates that the i-th signal segment corresponds to the c-th category (belonging to the c-th entity), otherwise
Figure 112015123480020-pat00035
to be. Paragraph 1 of Equation (2)
Figure 112015123480020-pat00036
represents the prediction error of all signal segments,
Figure 112015123480020-pat00037
is one NxC-dimensional matrix and represents the probability distribution of all signal segments for all labels.
Figure 112015123480020-pat00038
Minimizing the error means making the error between the predicted category and the actual category as small as possible. Paragraph 2 of Equation (2)
Figure 112015123480020-pat00039
is to prevent over-fitting.

일실시예에 따르면, 학습 장치는 실제 카테고리들 및 예측 카테고리들에 기초하여 카테고리 사전들 및 카테고리 분류기들을 교대로 갱신한다(303). 식(2)를 참조하면, Z는 사전 D의 음함수이고

Figure 112015123480020-pat00040
은 식(1)에서 획득한 것이다. 따라서, 식(2)중의 변화하는 요소는 D와 W이다. 사전 D가 주어진 경우, 학습 장치는 그룹 스파스 코딩에 기반한 식(1)을 통하여 트레이닝 심전도들에 대한 특징벡터들을 획득할 수 있다. 그 다음에, 학습 장치는 식(2)를 통하여 분류기 W를 획득할 수 있고, 다시 분류기 W를 고정하고 식(2)를 통하여 사전 D를 최적화하고, 최적화된 사전 D를 고정하고 식(2)를 통하여 분류기 W를 최적화할 수 있다. 이러한 방식으로 최적화를 반복적으로 계속 수행하여, 학습 장치는 사전 D 와 분류기 W가 동시에 로컬 최적화에 도달하게 할 수 있고, 각 개체에 대응하는 카테고리 사전
Figure 112015123480020-pat00041
와 카테고리 분류기
Figure 112015123480020-pat00042
를 획득할 수 있다. 특징을 추출하고 카테고리를 분류하는 사전과 분류기의 동기 학습을 반복적으로 하여, 학습 장치는 사전 및 분류기의 양자 간에 학습을 서로 촉진시킬 수 있다.According to an embodiment, the learning apparatus alternately updates category dictionaries and category classifiers based on actual categories and predicted categories ( 303 ). Referring to Equation (2), Z is the implicit function of the dictionary D,
Figure 112015123480020-pat00040
is obtained from Equation (1). Therefore, the changing factors in equation (2) are D and W. Given the dictionary D, the learning apparatus may obtain feature vectors for the training ECGs through Equation (1) based on group sparse coding. Then, the learning apparatus can obtain a classifier W through Equation (2), fix the classifier W again, optimize the dictionary D through Equation (2), fix the optimized dictionary D, and use Equation (2) Classifier W can be optimized through By iteratively continuing to perform optimization in this way, the learning device can make dictionary D and classifier W reach local optimization at the same time, and the category dictionary corresponding to each object
Figure 112015123480020-pat00041
and category classifier
Figure 112015123480020-pat00042
can be obtained. By repeatedly performing synchronous learning of the dictionary and the classifier for extracting features and classifying categories, the learning apparatus can promote learning between both the dictionary and the classifier.

일실시예에 따르면, 학습 장치는 갱신된 카테고리 사전들을 합병하여 사전을 생성한다(340). 학습 장치는 반복된 학습을 통해 갱신된 C개 카테고리에 대한 카테고리 사전

Figure 112015123480020-pat00043
, c=1, ... , C를 획득하고, 이러한 카테고리 사전이 배열되는 방식으로 합병된 사전 D를 생성하고,
Figure 112015123480020-pat00044
로 표현된다.According to an embodiment, the learning apparatus creates a dictionary by merging the updated category dictionaries ( 340 ). The learning device is a category dictionary for C categories updated through repeated learning
Figure 112015123480020-pat00043
, c=1, ... , C, and create a merged dictionary D in such a way that these category dictionaries are arranged,
Figure 112015123480020-pat00044
is expressed as

일실시예에 따르면, 학습 장치는 갱신된 카테고리 분류기들을 합병하여 분류기를 생성한다(350). 학습 장치는 카테고리 사전들을 합병하는 것과 유사한 방식으로 분류기를 획득할 수 있다.According to an embodiment, the learning apparatus generates a classifier by merging the updated category classifiers ( 350 ). The learning device may acquire the classifier in a similar manner to merging category dictionaries.

도 4는 카테고리 사전들 및 카테고리 분류기들을 교대로 갱신하는 실시예를 설명하는 순서도(400)이다.4 is a flowchart 400 illustrating an embodiment of alternately updating category dictionaries and category classifiers.

일실시예에 따르면, 학습 장치는 카테고리 분류기들을 고정시키고, 예측 카테고리들 및 실제 카테고리들의 오차를 최소화하도록 카테고리 사전들을 최적화한다(401). According to an embodiment, the learning apparatus fixes the category classifiers and optimizes the category dictionaries to minimize the error between the predicted categories and the actual categories ( 401 ).

일실시예에 따르면, 학습 장치는 각 카테고리에 대응하는 카테고리 사전을 초기화한다. 위의 식 (1) 및 (2)를 통하여 복수의 카테고리들에 대응하는 카테고리 사전들과 카테고리 분류기들을 획득하기 위해서는, 사전을 고정하여 분류기를 획득하는 것이 필요하므로 각 카테고리 사전을 초기화하는 것이 요구된다.According to an embodiment, the learning apparatus initializes a category dictionary corresponding to each category. In order to obtain category dictionaries and category classifiers corresponding to a plurality of categories through Equations (1) and (2) above, since it is necessary to obtain a classifier by fixing the dictionary, it is required to initialize each category dictionary. .

카테고리 사전을 초기화하는 방식에 관해서는 다양한 방식이 적용될 수 있다. 일실시에에 따르면, 학습 장치는 전처리된 트레이닝 심전도들을 카테고리에 따라 클러스터링(clustering)하여 복수의 클러스터들을 생성한다. 일실시예에 따르면, k-means 클러스터링 방식이 활용될 수 있는데, 클러스터링의 방법은 많은 종류가 있을 수 있으므로, 클러스터링이 적용되는 방식은 실시예를 제한하지 않는다. 학습 장치는 클러스터링을 통해 생성된 복수의 클러스터들의 각 중심에 대해 정규화를 수행하여, 초기화된 카테고리 사전들을 생성할 수 있다.Various methods may be applied to a method for initializing the category dictionary. According to one embodiment, the learning apparatus generates a plurality of clusters by clustering the preprocessed training ECGs according to categories. According to an embodiment, a k-means clustering method may be used, and since there may be many types of clustering methods, the method to which clustering is applied does not limit the embodiment. The learning apparatus may generate initialized category dictionaries by performing normalization on each center of a plurality of clusters generated through clustering.

일실시예에 따르면, 학습 장치는 최적화된 카테고리 사전들을 고정시키고, 예측 카테고리들 및 실제 카테고리들의 오차를 최소화하도록 카테고리 분류기들을 최적화한다(402). According to an embodiment, the learning apparatus fixes the optimized category dictionaries, and optimizes the category classifiers to minimize the errors of predicted categories and actual categories ( 402 ).

일실시예에 따르면, 학습 장치는 초기화된 카테고리 사전들을 이용하여 트레이닝 심전도들의 예측 카테고리들 및 실제 카테고리들의 오차함수를 최소화하는 방식을 통하여, 각 카테고리 사전들과 카테고리 분류기들을 동기적으로 갱신할 수 있다. 먼저, 학습 장치는 모든 카테고리들에 대응하는 초기화된 카테고리 사전들을 배열하여 초기화된 사전을 생성한다. 그 다음, 학습 장치는 초기화된 사전을 이용하여 식 (1)의 그룹 스파스 코딩을 통한 각 트레이닝 심전도에 대한 특징벡터를 생성한다. 그 다음, 학습 장치는 생성된 특징벡터와 식 (2)에 기초하여 분류기 W를 획득한다. 그 다음, 학습 장치는 획득된 분류기 W와 식 (2)에 기초하여, 사전 D를 최적화한다. 그 다음, 학습 장치는 최적화된 사전 D와 식 (2)에 기초하여 분류기 W를 최적화한다. 이와 같은 계산 과정을 반복하여, 사전 D 및 분류기 W를 최적화할 수 있다. 여기서, 식 (2)는 트레이닝 심전도의 예측 카테고리와 실제 카테고리간의 오차함수를 최소화하는데 이용된다.According to an embodiment, the learning apparatus may synchronously update each of the category dictionaries and the category classifiers by using the initialized category dictionaries to minimize the error function of the predicted categories of the training ECGs and the actual categories. . First, the learning apparatus generates an initialized dictionary by arranging initialized category dictionaries corresponding to all categories. Then, the learning apparatus generates a feature vector for each training ECG through the group sparse coding of Equation (1) using the initialized dictionary. Then, the learning apparatus obtains a classifier W based on the generated feature vector and Equation (2). Then, the learning apparatus optimizes the dictionary D based on the obtained classifier W and equation (2). Then, the learning apparatus optimizes the classifier W based on the optimized dictionary D and equation (2). By repeating this calculation process, the dictionary D and the classifier W can be optimized. Here, Equation (2) is used to minimize the error function between the predicted category and the actual category of the training ECG.

일실시예에 따르면, 학습 장치는 사전 및 분류기에 대해 서로 동기적으로 반복되는 최적화들이 미리 정의된 조건을 만족하는 경우 갱신을 종료하고, 갱신이 완료된 카테고리 사전들 및 카테고리 분류기들을 출력한다. 갱신의 반복 차수가 많을수록 획득된 사전 및 분류기의 성능이 좋아지겠지만, 반복 차수가 커짐은 계산속도에 영향을 줄 수 있다. 또한, 갱신된 사전 및 분류기의 정확도가 요구되는 수준을 초과할 수도 있기 때문에, 적절한 조건이 만족되는 경우 갱신의 반복을 종료하고, 갱신이 사전과 분류기가 출력되어야 한다.According to an embodiment, the learning apparatus terminates the update when optimizations that are synchronously repeated with respect to the dictionary and the classifier satisfy a predefined condition, and outputs the updated category dictionaries and category classifiers. The higher the iteration order of update, the better the performance of the obtained dictionary and classifier. In addition, since the accuracy of the updated dictionary and classifier may exceed the required level, the iteration of the update is terminated when an appropriate condition is satisfied, and the update of the dictionary and the classifier should be output.

일실시예에 따르면, 미리 정의된 조건은 반복의 차수가 미리 설정된 차수에 도달한 경우, 트레이닝 심전도의 예측 카테고리와 실제 카테고리간의 오차함수의 값이 미리 정의된 제1 값보다 작은 경우 및 오차함수의 값의 변화량이 미리 정의된 제2 값보다 작은 경우 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 학습 장치는 미리 정의된 조건이 충족되는 경우, 동기적 학습의 반복을 종료하고, 각 카테고리에 대응하는 카테고리 사전 및 카테고리 분류기를 출력할 수 있다.According to an embodiment, the predefined condition is that when the order of repetition reaches a preset order, when the value of the error function between the predicted category of the training electrocardiogram and the actual category is smaller than a predefined first value, and when the error function is At least one of a case in which the change amount of the value is smaller than the predefined second value may be included. When a predefined condition is satisfied, the learning apparatus may end repetition of synchronous learning and output a category dictionary and a category classifier corresponding to each category.

도 5는 카테고리 사전들 및 카테고리 분류기들을 최적화하는 실시예를 설명하는 순서도(500)이다.5 is a flow chart 500 illustrating an embodiment of optimizing category dictionaries and category classifiers.

최적화된 사전과 분류기를 도출하기 위해, 다양한 종류의 계산 방식이 적용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 학습 장치는 경사 하강 알고리즘을 이용하여 사전과 분류기를 동기적으로 반복 계산할 수 있다. 사전과 분류기의 최적화를 위해 기타의 최적화 알고리즘이 이용될 수 있고, 도 5를 참조하여 경사 하강 알고리즘이 이용되는 실시예를 설명하겠지만, 이는 최적화의 계산 방식에 대한 실시예를 제한하지 않는다.In order to derive an optimized dictionary and classifier, various kinds of calculation methods may be applied. According to an embodiment, the learning apparatus may synchronously and iteratively calculate the dictionary and the classifier using a gradient descent algorithm. Other optimization algorithms may be used for optimizing the dictionary and the classifier, and an embodiment in which a gradient descent algorithm is used will be described with reference to FIG. 5 , but this does not limit the embodiment to the method of calculating the optimization.

일실시예에 따르면, 학습 장치는 경사 하강 알고리즘을 이용하여 트레이닝 심전도들의 예측 카테고리들 및 실제 카테고리들간의 오차를 최소화하도록 카테고리 사전들을 최적화할 수 있다(501).According to an embodiment, the learning apparatus may optimize the category dictionaries to minimize the error between the predicted categories of the training ECGs and the actual categories using the gradient descent algorithm ( 501 ).

위에서 설명한 바와 같이, 학습 장치는 현재 사전을 이용하여 각 트레이닝 심전도의 각 신호 세그먼트에 대한 그룹 스파스 코딩을 통해, 트레이닝 심전도에 대한 특징벡터를 생성한다. 최적화가 최초로 수행되는 경우, 현재 사전은 초기화된 사전에 해당한다. 다음 차수의 갱신에서, 현재 사전은 이전의 동기 학습을 통하여 최적화된 사전에 해당한다. As described above, the learning apparatus generates a feature vector for the training ECG through group sparse coding for each signal segment of each training ECG using the current dictionary. When optimization is performed for the first time, the current dictionary corresponds to the initialized dictionary. In the next update, the current dictionary corresponds to the dictionary optimized through previous synchronous learning.

일실시예에 따르면, 학습 장치는 현재 사전을 식 (1)에 적용하여 각 트레이닝 심전도에 대한 그룹 스파스 코딩을 수행하고, 각 트레이닝 심전도에 대응하는 특징벡터를 생성한다. 여기서, 현재 사전을 이용하여 각 신호 세그먼트에 대한 제2 특징표시가 생성되는데, 그룹 스파스 코딩을 통한 코딩 계수는 각 신호 세그먼트의 제2 특징표시이다. 위에서 설명한 바와 같이, 트레이닝 심전도와 관련이 적은 카테고리에 대응하는 데이터는 계산오차를 가져오는데, 그룹 스파스 코딩을 이용하는 경우, 재구성된 코드 북을 통해 계산오차가 줄어든다.According to an embodiment, the learning apparatus applies the current dictionary to Equation (1) to perform group sparse coding for each training ECG, and generates a feature vector corresponding to each training ECG. Here, a second characteristic indication for each signal segment is generated using the current dictionary, and the coding coefficient through group sparse coding is the second characteristic indication of each signal segment. As described above, data corresponding to a category that is not related to the training electrocardiogram introduces a calculation error. When group sparse coding is used, the calculation error is reduced through the reconstructed codebook.

일실시예에 따르면, 학습 장치는 경사 하강 알고리즘을 이용하여 오차를 최소화하도록 카테고리 분류기들을 최적화할 수 있다(502). 학습 장치는 특징벡터와 오차함수에 기반한 경사 하강 알고리즘을 이용하여 각 카테고리 분류기를 갱신할 수 있다.According to an embodiment, the learning apparatus may optimize the category classifiers to minimize the error using a gradient descent algorithm ( 502 ). The learning apparatus may update each category classifier using a gradient descent algorithm based on a feature vector and an error function.

식 (2)를 통하여 분류기 W의 초기 값이 계산될 수 있다. 우선, 학습 장치는 초기화된 사전에 기초하여 생성된 특징벡터 Z를 이용하여 식 (2)로부터 W에 대한 도함수를 구한다. 여기서, 도함수를 0으로 설정하면 W는

Figure 112015123480020-pat00045
로 획득된다. 이 식에서, I는 사전 D의 총 차원과 같은 차원의 단위행렬을 가리키고,
Figure 112015123480020-pat00046
Figure 112015123480020-pat00047
는 모두 상수의 파라미터를 나타낸다. Y는 분할된 각 신호 세그먼트의 실제 라벨을 의미하는데, 이는 이미 알고 있는 값이다. Z와 Y를 모두 알고 있는 상태에서, W가 계산될 수 있다. 이후에 반복되는 동기적 학습과정에서 도출된 W는 초기 값이 된다.The initial value of the classifier W can be calculated through Equation (2). First, the learning apparatus obtains a derivative of W from Equation (2) using the feature vector Z generated based on the initialized dictionary. Here, if we set the derivative to 0, W is
Figure 112015123480020-pat00045
is obtained with In this expression, I denotes the identity matrix of the same dimension as the total dimension of dictionary D,
Figure 112015123480020-pat00046
Wow
Figure 112015123480020-pat00047
are all constant parameters. Y denotes the actual label of each segmented signal segment, which is a known value. With both Z and Y known, W can be computed. Then, W derived from the repeated synchronous learning process becomes the initial value.

일실시예에 따르면, 학습 장치는 식 (2)에 기초하여 현재 사전 D를 고정하고, 분류기 W에 대한 도함수를 연산하여,

Figure 112015123480020-pat00048
를 획득한다. 그 다음, 경사 하강 알고리즘의 공식
Figure 112015123480020-pat00049
에 기초하여, W가 갱신된다. 여기서,
Figure 112015123480020-pat00050
는 경사 방향으로의 검색보폭(step size in search)이다. 일실시예에 따르면, 학습 장치는 갱신된 카테고리 분류기와 오차함수에 기초한 경사 하강 알고리즘을 이용하여, 각 카테고리 사전을 갱신한다.According to an embodiment, the learning apparatus fixes the current dictionary D based on Equation (2) and calculates the derivative for the classifier W,
Figure 112015123480020-pat00048
to acquire Then, the formula of the gradient descent algorithm
Figure 112015123480020-pat00049
Based on , W is updated. here,
Figure 112015123480020-pat00050
is the step size in search in the oblique direction. According to an embodiment, the learning apparatus updates each category dictionary by using the updated category classifier and a gradient descent algorithm based on the error function.

일실시예에 따르면, 학습 장치는 갱신된 분류기 W를 고정하고, 사전 D에 대한 도함수를 구한다. 식 (2)에서, D에 관한 명시적 표현이 없고, Z에 관한 명시적 표현만 있으며, Z는 D의 함수이고, Z는 복수의 z를 포함하기 때문에, 각 z는 모두 D의 함수이다. 따라서, 고정 포인트 묵식적 차이(implicit difference) 방법을 이용하여, 제n째 트레이닝 심전도의 오차함수에 대한 D의 도함수

Figure 112015123480020-pat00051
가 계산된다. 이러한 연산이 수행될 때, 학습 장치는 각 신호 세그먼트를 랜덤으로 교란하고, 교란 후의 순서에 따라 경사를 계산할 수 있다.According to an embodiment, the learning apparatus fixes the updated classifier W, and obtains a derivative with respect to the dictionary D. In equation (2), since there is no explicit expression for D, only an explicit expression for Z, Z is a function of D, and Z contains a plurality of z, each z is all a function of D. Therefore, using the fixed point implicit difference method, the derivative of D with respect to the error function of the nth training ECG
Figure 112015123480020-pat00051
is calculated When such an operation is performed, the learning apparatus may randomly perturb each signal segment and calculate a gradient according to the order after perturbation.

일실시예에 따르면,

Figure 112015123480020-pat00052
를 구할 때, 학습 장치는 연쇄법칙(chain rule)을 이용하여 먼저 도함수
Figure 112015123480020-pat00053
Figure 112015123480020-pat00054
를 구하고, 그 다음 양자를 곱하여
Figure 112015123480020-pat00055
를 획득한다. 학습 장치는
Figure 112015123480020-pat00056
를 구한 후, 경사 디센트 알고리즘의 공식
Figure 112015123480020-pat00057
에 기반하여 D를 갱신한다. 여기서,
Figure 112015123480020-pat00058
는 경사 방향으로의 검색보폭이다. According to one embodiment,
Figure 112015123480020-pat00052
When finding , the learning device first uses the chain rule to
Figure 112015123480020-pat00053
class
Figure 112015123480020-pat00054
, and then multiply by both
Figure 112015123480020-pat00055
to acquire learning device
Figure 112015123480020-pat00056
After finding , the formula of the gradient descent algorithm
Figure 112015123480020-pat00057
D is updated based on here,
Figure 112015123480020-pat00058
is the search stride in the oblique direction.

일실시예에 따른 사전에 대한 경사 하강 알고리즘의 적용 과정에 있어서, 제n 번째 트레이닝 샘플의 오차함수의 값에 대한 사전 D의 도함수

Figure 112015123480020-pat00059
만 구하고, 모든 트레이닝 샘플들의 오차함수의 값에 대한 D의 도함수
Figure 112015123480020-pat00060
를 구하지 못하는 것을 고려하여, 학습 장치는 동기학습을 반복할 때, 복수의 트레이닝 심전도에 대해 랜덤배열을 하고, 매번의 교란 후에 순서에 따라 경사를 계산하여 오차를 줄일 수 있다.In the process of applying the gradient descent algorithm to the dictionary according to an embodiment, the derivative of the dictionary D with respect to the value of the error function of the nth training sample
Figure 112015123480020-pat00059
, and the derivative of D with respect to the value of the error function of all training samples
Figure 112015123480020-pat00060
Considering that , when synchronous learning is repeated, the learning apparatus may randomly arrange a plurality of training electrocardiograms, calculate the gradient in sequence after each disturbance, and reduce the error.

사전과 분류기를 동기적으로 학습시키는 실시예가 위에서 설명되었다. 위에서 설명된 바와 같이, 각 카테고리에 대하여 카테고리 사전이 학습되기 때문에, 트레이닝에 관련되지 않는 데이터가 가져다 주는 계산오차가 줄어들 수 있다. 구체적으로, 그룹 스파스 코딩이 수행되어 코딩 계수 z가 확정될 때, 재구성에 이용되는 코드 북의 카테고리가 될수록 적어야 한다. 이를 통해 데이터를 이와 관련된 카테고리 사전으로 되도록 나타낼 수 있다. An embodiment of synchronously learning the dictionary and the classifier has been described above. As described above, since the category dictionary is learned for each category, calculation errors caused by data not related to training can be reduced. Specifically, when the group sparse coding is performed to determine the coding coefficient z, the number of categories of codebooks used for reconstruction should be smaller. This allows the data to be presented as a dictionary of categories related to it.

일실시예에 따르면, 학습 장치는 사전의 학습에 라벨 정보를 활용하고, 트레이닝 심전도의 예측 카테고리와 실제 카테고리의 오차함수를 최소화하는 것을 목표함수로 하고, 사전 및 분류기를 동기적으로 학습시켜서 높은 수준의 판별력을 갖는 특징을 획득할 수 있다.According to an embodiment, the learning apparatus utilizes label information for prior learning, has a goal function to minimize the error function of the predicted category and the actual category of the training ECG, and synchronously learns the dictionary and the classifier to obtain a high level It is possible to obtain a feature having the discriminant power of .

도 6은 테스트 심전도에 대응하는 특징벡터를 생성하는 실시예를 설명하는 순서도(600)이다.6 is a flowchart 600 illustrating an embodiment of generating a feature vector corresponding to a test electrocardiogram.

일실시예에 따르면, 위에서 설명된 방식으로 학습된 사전 및 분류기는 테스트 또는 인증 단계에서의 테스트 심전도로부터 특징을 추출하고 객체를 분류하는데 이용된다. 인증 장치는 테스트 심전도를 적어도 하나의 신호 세그먼트로 분할한다(601). According to an embodiment, the dictionary and classifier learned in the manner described above are used to extract features from the test electrocardiogram in the test or authentication phase and classify the object. The authentication device divides the test electrocardiogram into at least one signal segment ( 601 ).

일실시예에 따른 인증 장치는 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대응하는 적어도 하나의 특징표시를 생성한다(602). 여기서, 특징표시를 생성하는 구체적인 실시예는 위에서 설명된 심전도에 대한 전처리가 적용될 수 있다.The authentication apparatus according to an embodiment generates ( 602 ) at least one characteristic indication corresponding to the at least one signal segment. Here, the pre-processing for the electrocardiogram described above may be applied to the specific embodiment of generating the feature display.

일실시예에 따른 인증 장치는 적어도 하나의 특징표시에 대해 사전에 기초한 그룹 스파스 코딩을 수행하여 적어도 하나의 제2 특징표시를 생성한다(603). 여기서 이용되는 사전과 그룹 스파스 코딩은 위에서 설명된 실시예가 적용되고, 제2 특징표시는 식 (1)을 통해 생성될 수 있다. The authentication apparatus according to an embodiment generates at least one second characteristic indication by performing group sparse coding based on a dictionary on at least one characteristic indication ( S603 ). The above-described embodiment is applied to the dictionary and group sparse coding used here, and the second characteristic indication can be generated through Equation (1).

일실시예에 따른 인증 장치는 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대응하는 적어도 하나의 제2 특징표시에 기초하여 특징벡터를 생성한다(604). 예를 들어, 전처리된 테스트 심전도와 대응하는 신호 세그먼트의 특징표시가

Figure 112015123480020-pat00061
로 표현된다고 가정하면, 인증 장치는 식 (1)에 기초한 S에 대한 그룹 스파스 코딩을 통해 특징벡터
Figure 112015123480020-pat00062
를 생성할 수 잇다. 여기서, P는 테스트 심전도와 대응하는 신호 세그먼트의 개수이다.The authentication apparatus according to an embodiment generates a feature vector based on at least one second feature indication corresponding to the at least one signal segment ( 604 ). For example, if the preprocessed test ECG and corresponding signal segments are characterized
Figure 112015123480020-pat00061
Assuming that it is expressed as , the authentication device performs a feature vector through group sparse coding for
Figure 112015123480020-pat00062
can create Here, P is the number of signal segments corresponding to the test electrocardiogram.

인증 장치는 특징벡터와 분류기 W에 기초하여 테스트 심전도를 분류한다. 일실시예에 따르면, 인증 장치는 아래의 식과 분류기 W에 기초하여 분할된 각 신호 세그먼트의 라벨(테스트 심전도의 각 신호 세그먼트에 대한 분류결과)을 계산할 수 있다.The authentication device classifies the test ECG based on the feature vector and the classifier W. According to an embodiment, the authentication device may calculate the label (classification result for each signal segment of the test electrocardiogram) of each segmented signal segment based on the following equation and the classifier W.

Figure 112015123480020-pat00063
Figure 112015123480020-pat00063

여기서,

Figure 112015123480020-pat00064
는 테스트 심전도와 대응하는 라벨이다.here,
Figure 112015123480020-pat00064
is a label corresponding to the test electrocardiogram.

도 7은 심전도에 대한 인증의 실시예를 설명하는 순서도(700)이다.7 is a flowchart 700 illustrating an embodiment of authentication for an electrocardiogram.

일실시예에 따르면, 인증 장치는 테스트 심전도의 분류결과에 기초하여 테스트 심전도가 인증을 통과하였는지 여부를 결정한다. 인증 장치는 참조 심전도의 적어도 하나의 라벨에 기초하여, 참조 심전도에 대한 분류결과를 획득한다(701). According to an embodiment, the authentication device determines whether the test ECG has passed authentication based on the classification result of the test ECG. The authentication device obtains a classification result for the reference ECG based on at least one label of the reference ECG (operation 701).

일실시예에 따르면, 참조 심전도에 대하여 사전 및 분류기를 이용하여 획득된 각 신호 세그먼트의 분류결과는 미리 저장된 데이터와 대응하는 분류결과로부터 획득된 것일 수 있고, 인증 단계에서 테스트 심전도에 대한 처리와 동시에 참조 심전도에 대하여 사전 및 분류기를 이용하여 획득된 것일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전처리된 참조 심전도의 신호 세그먼트의 특징표시를

Figure 112015123480020-pat00065
로 가정하면 인증 장치는 식(1)을 통하여 Y에 대한 그룹 스파스 코딩을 통해 새로운 특징벡터
Figure 112015123480020-pat00066
를 생성할 수 있다. 여기서, Q는 참조 심전도의 신호 세그먼트의 개수이다.According to an embodiment, the classification result of each signal segment obtained by using a dictionary and a classifier with respect to the reference electrocardiogram may be obtained from pre-stored data and a corresponding classification result, and at the same time as processing for the test electrocardiogram in the authentication step It may be obtained by using a dictionary and a classifier with respect to the reference ECG. According to one embodiment, the characterization of the signal segment of the preprocessed reference electrocardiogram is
Figure 112015123480020-pat00065
Assuming that , the authentication device performs a new feature vector through group sparse coding for Y through Equation (1).
Figure 112015123480020-pat00066
can create where Q is the number of signal segments of the reference electrocardiogram.

인증 장치는 아래의 식과 분류기 W에 기초하여, 각 신호 세그먼트의 라벨(즉, 참조 심전도의 각 신호 세그먼트에 대한 분류결과)을 계산한다.The authentication device calculates a label of each signal segment (ie, a classification result for each signal segment of the reference electrocardiogram) based on the following equation and the classifier W.

Figure 112015123480020-pat00067
Figure 112015123480020-pat00067

여기서,

Figure 112015123480020-pat00068
는 참조 심전도와 대응하는 라벨이다. here,
Figure 112015123480020-pat00068
is a label corresponding to the reference electrocardiogram.

인증 장치는 테스트 심전도에 대한 분류결과 및 참조 심전도에 대한 분류결과에 대한 투표 매커니즘에 기초하여 인증을 수행하여, 테스트 심전도가 인증을 통과하였는지 여부를 판단할 수 있다. The authentication device may perform authentication based on a voting mechanism for a classification result for the test ECG and a classification result for the reference ECG, and may determine whether the test ECG has passed authentication.

인증 장치는 테스트 심전도에 대한 적어도 하나의 라벨에 기초하여, 테스트 심전도의 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대한 모든 카테고리에서의 제1 분포를 생성한다(702). 일실시예에 따르면, 제1 분포는 복수의 카테고리들 각각에 속하는 신호 세그먼트의 수를 포함한다.The authentication device generates ( 702 ) a first distribution in all categories for the at least one signal segment of the test electrocardiogram, based on the at least one label for the test electrocardiogram. According to an embodiment, the first distribution comprises a number of signal segments belonging to each of the plurality of categories.

구체적으로, 인증 장치는 테스트 심전도와 대응하는 라벨에 기초하여 각 테스트 심전도의 각 카테고리에 대한 투표수(분포)를 계산한다. 예를 들어, 테스트 심전도가 총 P개 신호 세그먼트를 포함하고, k개의 신호 세그먼트가 제c카테고리(즉 제c번째 개체)로 예측되면, 제c카테고리에 대하여 대응하는 투표수는

Figure 112015123480020-pat00069
로 계산된다. 인증 장치는 각 카테고리에 대한 투표수에 기반하여, 테스트 심전도가 대응하는 제1 분포
Figure 112015123480020-pat00070
또는 히스토그램을 획득할 수 있다.Specifically, the authentication device calculates the number of votes (distribution) for each category of each test ECG based on the test ECG and the corresponding label. For example, if the test electrocardiogram includes a total of P signal segments, and k signal segments are predicted as the c th category (ie, the c th individual), the number of votes corresponding to the c th category is
Figure 112015123480020-pat00069
is calculated as The authentication device is based on the number of votes for each category, and the first distribution to which the test electrocardiogram corresponds
Figure 112015123480020-pat00070
Alternatively, a histogram may be obtained.

인증 장치는 참조 심전도의 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대한 모든 카테고리에서의 제2 분포를 획득한다(703). 일실시예에 따르면, 제2 분포는 복수의 카테고리들 각각에 속하는 참조 신호 세그먼트의 수를 포함한다. 위에서 설명한 방식과 유사하게, 참조 심전도의 각 카테고리에 대한 투표수

Figure 112015123480020-pat00071
(분포)에 기초하여 참조 심전도가 대응하는 제2 분포
Figure 112015123480020-pat00072
가 획득될 수 있다.The authentication device acquires a second distribution in all categories for at least one signal segment of the reference electrocardiogram ( 703 ). According to an embodiment, the second distribution includes the number of reference signal segments belonging to each of the plurality of categories. Similar to the way described above, the number of votes for each category of reference ECG
Figure 112015123480020-pat00071
a second distribution to which the reference electrocardiogram corresponds based on (distribution)
Figure 112015123480020-pat00072
can be obtained.

인증 장치는 제1 분포 및 제2 분포 사이의 유사도를 계산한다(704). 유사도 계산에는 다양한 방식이 적용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 인증 장치는 히스토그램을 서로 교차시키는 방식을 이용하여 두 개의 분포 또는 히스토그램의 유사도를 계산할 수 있다. 예를 들어, 아래의 식을 이용하여 유사도가 계산될 수 있다.The authentication device calculates a degree of similarity between the first distribution and the second distribution ( 704 ). Various methods may be applied to the similarity calculation. According to an embodiment, the authentication device may calculate the similarity between two distributions or histograms by using a method of crossing the histograms. For example, the degree of similarity may be calculated using the following equation.

Figure 112015123480020-pat00073
Figure 112015123480020-pat00073

Figure 112015123480020-pat00074
Figure 112015123480020-pat00074

인증 장치는 유사도 및 미리 정의된 임계값을 비교하여 인증을 수행한다(705). 일실시예에 따르면, 인증 장치는 유사도가 미리 정의된 임계값보다 크거나 같은지를 비교할 수 있고, 비교결과에 따라 인증을 통과하였는지 여부를 결정할 수 있다. The authentication device performs authentication by comparing the degree of similarity and a predefined threshold ( 705 ). According to an embodiment, the authentication device may compare whether the similarity is greater than or equal to a predefined threshold, and may determine whether authentication has been passed according to the comparison result.

인증 장치는 유사도가 미리 정의된 임계 값보다 크거나 같을 때, 테스트 심전도와 참조 심전도가 충분히 유사한 것으로 판단하여, 테스트 심전도가 인증을 통과한 것으로 결정할 수 있다. 이와 반대로, 인증 장치는 유사도가 미리 정의된 임계 값보다 작을 때, 테스트 심전도와 참조 심전도의 차이가 비교적 큰 것으로 판단하여, 테스트 심전도의 인증이 거절된 것으로 결정할 수 있다.When the similarity is greater than or equal to a predefined threshold, the authentication device may determine that the test ECG and the reference ECG are sufficiently similar, and determine that the test ECG has passed the authentication. Conversely, when the similarity is less than a predefined threshold, the authentication apparatus may determine that the difference between the test ECG and the reference ECG is relatively large, and determine that authentication of the test ECG is rejected.

위에서는 첨부된 도면에 특정된 순서로 실시예에 따른 동작이 설명되었지만, 반드시 위에서 설명된 순서로 동작이 실행되거나, 모든 동작이 실행되어야 하는 것으로 실시예가 제한되지는 않는다. 예를 들어, 도 3에서는 카테고리 분류기들을 합병하는 동작이 카테고리 사전들을 합병하는 동작보다 선행될 수 있다. 또는 이러한 동작이 병렬적으로 처리될 수도 있다. 도 7에서는, 참조 심전도에 대응하는 제2 분포가 획득되는 동작이 테스트 심전도에 대응하는 제1 분포의 생성이 우선적으로 실행될 수 있다. 또한, 일실시예는 부가적으로 또는 선택적으로, 일부 단계를 생략하고 복수의 단계를 병합하여 하나의 단계로 실행하고 및/또는 하나의 단계를 복수의 단계로 분해하여 실행할 수 있다. Although the operations according to the embodiments have been described in the order specified in the accompanying drawings, the embodiments are not limited to that the operations are necessarily executed in the above-described order or all operations are performed. For example, in FIG. 3 , the operation of merging the category classifiers may precede the operation of merging the category dictionaries. Alternatively, these operations may be processed in parallel. In FIG. 7 , the operation of obtaining the second distribution corresponding to the reference electrocardiogram may be performed preferentially in the generation of the first distribution corresponding to the test electrocardiogram. In addition, an embodiment may additionally or alternatively omit some steps and merge a plurality of steps to execute as one step and/or decompose one step into a plurality of steps to execute.

위에서 설명한 바와 같이, 심전도에 기초한 인증 방법은 신분을 식별하는데 응용될 수 있다. 신분을 식별하는 서로 다른 방식에 관하여, 구체적이고 서로 다른 형식의 복수의 실시예가 있을 수 있다. 일실시예에 따르면, 미리 설정된 권한을 구비한 사용자(예를 들어, 임의의 자원에 대하여 방문권한 또는 사용권한이 있는 사용자)와 대응하는 참조 심전도가 미리 획득될 수 있다. 획득된 참조 심전도는 저장되어서, 방문 사용자에 대해 미리 설정된 권한이 구비하였는지 여부를 판단하는 근거로 이용될 수 있다. As described above, the authentication method based on an electrocardiogram can be applied to identify an identity. With respect to different ways of identifying identity, there may be a plurality of specific and different types of embodiments. According to an embodiment, a reference electrocardiogram corresponding to a user having a preset authority (eg, a user having a right to visit or use an arbitrary resource) may be obtained in advance. The obtained reference electrocardiogram may be stored and used as a basis for judging whether a pre-set authority for the visiting user is provided.

인증할 사용자가 방문한 경우, 이에 대응하는 테스트 심전도를 획득하고, 일실시예에 따른 인증 방법을 통하여 테스트 심전도에 대한 인증이 수행될 수 있다. 만약, 테스트 심전도가 인증을 통과하였다면, 사용자는 미리 설정된 권한을 구비한 것으로 확정된다. 예를 들어, 스마트 폰은 기기 주인에 대응하는 참조 심전도를 획득하고 저장할 수 있고, 사용자가 스마트 폰을 이용하려는 경우 일실시예에 따른 인증 방법을 통해 테스트 심전도에 대한 인증을 수행할 수 있다. 사용자가 스마트 폰의 주인에 해당하면 인증에 통과되고, 스마트 폰의 자원 또는 스마트 폰을 이용할 수 있다.When a user to be authenticated visits, a test ECG corresponding thereto may be acquired, and authentication of the test ECG may be performed through the authentication method according to an embodiment. If the test electrocardiogram passes the authentication, it is determined that the user has a preset authority. For example, the smart phone may acquire and store a reference electrocardiogram corresponding to the device owner, and when the user intends to use the smart phone, authentication of the test electrocardiogram may be performed through the authentication method according to an embodiment. If the user corresponds to the owner of the smart phone, authentication is passed, and the resource of the smart phone or the smart phone can be used.

미리 설정된 권한을 구비한 사용자는 복수일 수도 있다. 이 경우, 복수의 사용자와 대응하는 참조 심전도 저장이 필요하다. 인증할 사용자가 방문할 때, 이에 대응하는 테스트 심전도가 획득되고, 일실시예에 따른 인증 방법을 통하여 미리 저장된 각 참조 심전도에 기반한 테스트 심전도에 대한 인증이 수행된다. 테스트 심전도에 대해 인증이 한번만 통과하게 되면, 사용자는 미리 설정된 권한을 구비하였다고 판단된다. 예를 들어, 임의의 단지의 출입문 경비 장치는 그 단지의 모든 주민에 대응하는 참조 심전도를 획득하고 저장하며, 방문자인 사람이 단지에 진입하려 할 때, 방문자에 대응하는 테스트 심전도를 획득하고 일실시예에 따른 인증 방법을 통해 미리 저장된 각 참조 심전도를 조회하여 테스트 심전도에 대한 인증을 수행한다. 만약, 방문자가 단지 주민이면 반드시 한번은 인증을 통과하게 되므로, 출입문 경비장비가 해제된다. There may be a plurality of users with preset privileges. In this case, it is necessary to store reference ECGs corresponding to a plurality of users. When a user to be authenticated visits, a test electrocardiogram corresponding thereto is acquired, and authentication of the test electrocardiogram based on each reference electrocardiogram stored in advance is performed through the authentication method according to an embodiment. If authentication is passed only once for the test electrocardiogram, it is determined that the user has a preset authority. For example, the door guard device of a certain complex acquires and stores reference ECGs corresponding to all residents of the complex, and when a visitor who is a visitor tries to enter the complex, obtains and executes a test ECG corresponding to the visitor Through the authentication method according to the example, each reference ECG stored in advance is searched and the test ECG is authenticated. If the visitor is just a resident, the authentication must be passed once, so the door guard equipment is released.

다른 실시예에 따르면, 일부 특정사용자(예하면 임의의 회사의 모든 직원 또는 임의의 학교의 모든 학생)에 대응하는 참조 심전도가 미리 획득될 수 있다. 참조 심전도와 대응하는 사용자의 관련정보가 참조 심전도와 합병하여 저장되고, 사용자 신분을 확정하기 위한 근거로 이용되고, 사용자의 관련정보를 검색하거나 기록하는데 이용된다. 사용자가 방문할 때, 대응하는 테스트 심전도가 획득되고, 일실시예에 따른 인증 방법을 통하여 미리 저장된 각 참조 심전도를 이용하여 테스트 심전도에 대한 인증이 수행된다. 테스트 심전도가 임의의 참조 심전도에 대한 인증을 통과하게 되면, 참조 심전도와 연관된 관련정보에 근거하여 사용자의 신분이 확정되고, 사용자의 관련정보도 획득될 수 있으며, 사용자의 새로운 정보가 신분과 합병되어 더 기록될 수 있다. 예를 들면, 임의의 회사의 출석장비는 회사의 모든 직원과 대응하는 참조 심전도를 획득할 수 있고, 대응하는 직원의 이름과 ID를 합병하여 저장하며, 직원이 출근을 기록할 때, 직원과 대응하는 테스트 심전도를 획득하고 일실시예에 따른 인증 방법을 통하여 미리 저장된 각 참조 심전도를 이용하여 테스트 심전도에 대하여 인증을 수행할 수 있다. 테스트 심전도가 모 참조 심전도의 인증을 통과하게 되면, 참조 심전도와 연관된 직원 이름과 ID가 획득되어 스크린에 표시될 수 있다. 직원이 출근 또는 퇴근하는 시간과 신분이 병합되어 기록될 수 있고, 이는 직원의 출근정보로 이용될 수 있다.According to another embodiment, reference electrocardiograms corresponding to some specific users (eg, all employees of a certain company or all students of a certain school) may be acquired in advance. The user's related information corresponding to the reference electrocardiogram is merged with the reference electrocardiogram and stored, used as a basis for confirming the user's identity, and used to retrieve or record the user's related information. When the user visits, a corresponding test ECG is obtained, and authentication is performed on the test ECG using each reference ECG stored in advance through the authentication method according to an embodiment. When the test electrocardiogram passes the authentication for any reference electrocardiogram, the user's identity is confirmed based on the reference electrocardiogram-related related information, the user's related information can also be obtained, and the user's new information is merged with the identity. More can be recorded. For example, the attendance equipment of any company can acquire the reference electrocardiogram corresponding to all the employees of the company, merge and store the names and IDs of the corresponding employees, and when the employee records the attendance of the employee, the correspondence with the employee A test electrocardiogram may be acquired, and authentication may be performed on the test electrocardiogram using each reference electrocardiogram stored in advance through the authentication method according to an embodiment. When the test ECG passes the authentication of the parent reference ECG, an employee name and ID associated with the reference ECG may be obtained and displayed on the screen. The time and the identity of the employee going to work or leaving the office may be merged and recorded, and this may be used as the employee's attendance information.

도 8은 일실시예에 따른 인증 장치와 학습 장치의 구성을 예시한 도면이다.8 is a diagram illustrating a configuration of an authentication device and a learning device according to an embodiment.

일실시예에 따른 인증 장치(801)는 센서(802), 프로세서(803) 및 메모리(804)를 포함한다. 센서(802)는 객체로부터 테스트 심전도를 감지하고, 프로세서(803)는 센서(802)를 통해 객체의 테스트 심전도를 획득할 수 있다. 프로세서(803)는 미리 학습된 사전에 기초하여 테스트 심전도에 대한 특징벡터를 생성하고, 특징벡터 및 미리 학습된 분류기에 기초하여 테스트 심전도에 대한 분류결과를 생성하며, 분류결과에 기초하여 테스트 심전도에 대한 인증을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 메모리(804)는 미리 학습된 사전 및 미리 학습된 분류기를 기록할 수 있고, 프로세서(803)는 메모리(804)에 저장된 정보를 로딩하여 테스트 심전도에 대한 인증을 수행하는데 이용할 수 있다. 인증 장치(801)에는 도 1 내지 7을 참조하여 설명된 실시예가 적용될 수 있으므로 자세한 내용은 생략한다.The authentication device 801 according to an embodiment includes a sensor 802 , a processor 803 , and a memory 804 . The sensor 802 may detect the test ECG from the object, and the processor 803 may acquire the test ECG of the object through the sensor 802 . The processor 803 generates a feature vector for the test electrocardiogram based on the pre-learned dictionary, generates a classification result for the test electrocardiogram based on the feature vector and the pre-learned classifier, and generates a classification result for the test electrocardiogram based on the classification result. authentication can be performed. According to an embodiment, the memory 804 may record the pre-trained dictionary and the pre-trained classifier, and the processor 803 loads the information stored in the memory 804 to be used to perform authentication for the test electrocardiogram. can The embodiment described with reference to FIGS. 1 to 7 may be applied to the authentication device 801 , and thus the detailed description thereof will be omitted.

일실시예에 따른 학습 장치(805)는 센서(806), 프로세서(807) 및 메모리(808)를 포함한다. 센서(806)는 복수의 트레이닝 심전도들을 감지하고, 프로세서(807)는 센서(806)를 통해 복수의 트레이닝 심전도들을 획득할 수 있다. 프로세서(807)는, 복수의 카테고리들에 대응하는 카테고리 사전들을 이용하여, 트레이닝 심전도들에 대한 복수의 특징벡터들을 생성하고, 특징벡터들에 기초하여 트레이닝 심전도들의 예측 카테고리들을 결정하며, 카테고리들 및 예측 카테고리들에 기초하여, 카테고리 사전들 및 카테고리 분류기들을 교대로 갱신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 메모리(808)는 카테고리 사전들 및 카테고리 분류기들을 기록할 수 있고, 프로세서(807)는 메모리(808)에 기록된 카테고리 사전들 및 카테고리 분류기들을 교대로 갱신하여, 사전 및 분류기를 학습할 수 있다. 학습 장치(803)에는 도 1 내지 7을 참조하여 설명된 실시예가 적용될 수 있으므로 자세한 내용은 생략한다.The learning device 805 according to an embodiment includes a sensor 806 , a processor 807 , and a memory 808 . The sensor 806 may detect the plurality of training ECGs, and the processor 807 may obtain the plurality of training ECGs through the sensor 806 . The processor 807 is configured to generate a plurality of feature vectors for the training ECGs by using category dictionaries corresponding to the plurality of categories, determine prediction categories of the training ECGs based on the feature vectors, the categories and Based on the prediction categories, category dictionaries and category classifiers may be updated alternately. According to one embodiment, the memory 808 may record category dictionaries and category classifiers, and the processor 807 alternately updates the category dictionaries and category classifiers recorded in the memory 808, so that the dictionary and the classifier can learn The embodiments described with reference to FIGS. 1 to 7 may be applied to the learning apparatus 803 , and thus detailed details thereof will be omitted.

도 8을 참조하면, 인증 장치(801) 및 학습 장치(805)는 독립된 장치로 구별되어, 개별적인 동작을 수행할 수 있다. 또한, 인증 장치(801) 및 학습 장치(805)가 하나의 장치(809)로 통합되어 스마트 기기 등에 적용될 수도 있다. 인증 장치(801) 및 학습 장치(805)가 상호적으로 동작하거나, 독립된 주체로서 별개로 동작할 수 있지만, 이에 관한 실시예는 다양하게 응용될 수 있다.Referring to FIG. 8 , the authentication device 801 and the learning device 805 may be distinguished as independent devices and may perform separate operations. In addition, the authentication device 801 and the learning device 805 may be integrated into one device 809 and applied to a smart device or the like. Although the authentication device 801 and the learning device 805 may mutually operate or operate separately as an independent subject, embodiments related thereto may be applied in various ways.

이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The embodiments described above may be implemented by a hardware component, a software component, and/or a combination of a hardware component and a software component. For example, the apparatus, methods and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate (FPGA). array), a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions, may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For convenience of understanding, although one processing device is sometimes described as being used, one of ordinary skill in the art will recognize that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that may include For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device. The software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. , or may be permanently or temporarily embody in a transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (26)

심전도를 입력 받는 단계;
미리 학습된 사전에 기초하여, 상기 심전도에 대한 특징벡터를 생성하는 단계;
상기 특징벡터 및 미리 학습된 분류기에 기초하여, 상기 심전도에 대한 분류결과를 생성하는 단계;
참조 심전도에 대한 분류결과를 획득하는 단계; 및
상기 심전도에 대한 분류결과 및 상기 참조 심전도에 대한 분류결과에 대한 투표 매커니즘에 기초하여 상기 심전도에 대한 인증을 수행하는 단계
를 포함하고,
상기 참조 심전도는 적어도 하나의 참조 신호 세그먼트를 포함하고,
상기 투표 매커니즘에 기초하여 상기 인증을 수행하는 단계는,
상기 심전도에 대한 적어도 하나의 라벨에 기초하여, 복수의 카테고리들 각각에 속하는 신호 세그먼트의 수를 포함하는 제1 분포를 생성하는 단계;
상기 복수의 카테고리들 각각에 속하는 참조 신호 세그먼트의 수를 포함하는 제2 분포를 획득하는 단계;
상기 제1 분포 및 상기 제2 분포 사이의 유사도를 계산하는 단계; 및
상기 유사도 및 미리 정의된 임계값을 비교하여 상기 인증을 수행하는 단계
를 포함하는,
심전도에 기초한 인증 방법.
receiving an electrocardiogram;
generating a feature vector for the electrocardiogram based on a pre-learned dictionary;
generating a classification result for the electrocardiogram based on the feature vector and a pre-learned classifier;
obtaining a classification result for the reference electrocardiogram; and
performing authentication of the electrocardiogram based on a voting mechanism for the classification result for the electrocardiogram and the classification result for the reference electrocardiogram;
including,
the reference electrocardiogram comprises at least one reference signal segment,
The step of performing the authentication based on the voting mechanism comprises:
generating, based on the at least one label for the electrocardiogram, a first distribution including a number of signal segments belonging to each of a plurality of categories;
obtaining a second distribution including the number of reference signal segments belonging to each of the plurality of categories;
calculating a similarity between the first distribution and the second distribution; and
performing the authentication by comparing the similarity and a predefined threshold value
containing,
Authentication method based on electrocardiogram.
제1항에 있어서,
상기 사전과 상기 분류기는 서로 동기적으로 학습되는,
심전도에 기초한 인증 방법.
According to claim 1,
The dictionary and the classifier are learned synchronously with each other,
Authentication method based on electrocardiogram.
제1항에 있어서,
상기 사전은 복수의 카테고리들에 대응하는 카테고리 사전들을 포함하고,
상기 분류기는 상기 카테고리들에 대응하는 카테고리 분류기들을 포함하는,
심전도에 기초한 인증 방법.
According to claim 1,
the dictionary includes category dictionaries corresponding to a plurality of categories;
the classifier comprises category classifiers corresponding to the categories;
Authentication method based on electrocardiogram.
제3항에 있어서,
상기 사전 및 상기 분류기는,
상기 카테고리 사전들을 이용하여 트레이닝 심전도들에 대한 복수의 특징벡터들이 생성되고, 상기 복수의 특징벡터들에 기초하여 상기 트레이닝 심전도들의 예측 카테고리들이 결정되며, 상기 카테고리들 및 상기 예측 카테고리들에 기초하여 상기 카테고리 사전들 및 상기 카테고리 분류기들이 교대로 갱신됨으로써,
서로 동기적으로 학습된,
심전도에 기초한 인증 방법.
4. The method of claim 3,
The dictionary and the classifier are
A plurality of feature vectors for the training ECGs are generated using the category dictionaries, prediction categories of the training ECGs are determined based on the plurality of feature vectors, and the categories and the prediction categories By alternately updating the category dictionaries and the category classifier,
learned synchronously with each other,
Authentication method based on electrocardiogram.
제1항에 있어서,
상기 심전도에 대한 특징벡터를 생성하는 단계는
상기 심전도를 상기 사전에 포함된 복수의 카테고리 사전들의 선형 조합으로 표현하기 위하여, 상기 복수의 카테고리 사전들의 계수들을 결정하는 단계; 및
상기 계수들에 기초하여 상기 특징벡터를 생성하는 단계
를 포함하고,
심전도에 기초한 인증 방법.
According to claim 1,
The step of generating a feature vector for the electrocardiogram comprises:
determining coefficients of the plurality of category dictionaries to express the electrocardiogram as a linear combination of the plurality of category dictionaries included in the dictionary; and
generating the feature vector based on the coefficients
including,
Authentication method based on electrocardiogram.
제1항에 있어서,
상기 특징벡터를 생성하는 단계는,
상기 심전도를 적어도 하나의 신호 세그먼트로 분할하는 단계;
상기 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대응하는 적어도 하나의 특징표시를 생성하는 단계;
상기 적어도 하나의 특징표시에 대하여 상기 사전에 기초한 그룹 스파스 코딩을 수행하여 적어도 하나의 제2 특징표시를 생성하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 제2 특징표시에 기초하여 상기 특징벡터를 생성하는 단계
를 포함하는,
심전도에 기초한 인증 방법.
According to claim 1,
The step of generating the feature vector comprises:
dividing the electrocardiogram into at least one signal segment;
generating at least one feature representation corresponding to the at least one signal segment;
generating at least one second characteristic indication by performing group sparse coding based on the dictionary on the at least one characteristic indication; and
generating the feature vector based on the at least one second feature indication;
containing,
Authentication method based on electrocardiogram.
제6항에 있어서,
상기 특징표시는 상기 사전에 포함된 복수의 카테고리 사전들 중 일부의 선형 조합으로 표현되고,
상기 제2 특징표시는 상기 일부의 카테고리 사전들의 계수들을 포함하는,
심전도에 기초한 인증 방법.
7. The method of claim 6,
The characteristic indication is expressed as a linear combination of some of the plurality of category dictionaries included in the dictionary,
wherein the second characteristic indication includes coefficients of the some category dictionaries;
Authentication method based on electrocardiogram.
제1항에 있어서,
상기 심전도에 대한 분류결과를 생성하는 단계는,
상기 특징벡터 및 상기 분류기에 기초하여, 상기 심전도의 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대한 분류결과에 해당하는 적어도 하나의 라벨을 생성하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 라벨에 기초하여 상기 심전도에 대한 분류결과를 생성하는 단계
를 포함하는,
심전도에 기초한 인증 방법.
According to claim 1,
The step of generating a classification result for the electrocardiogram comprises:
generating at least one label corresponding to a classification result of at least one signal segment of the electrocardiogram based on the feature vector and the classifier; and
generating a classification result for the electrocardiogram based on the at least one label
containing,
Authentication method based on electrocardiogram.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 참조 심전도에 대한 분류 결과는, 상기 참조 심전도에 대해 상기 사전 및 상기 분류기를 적용하여 획득된,
심전도에 기초한 인증 방법.
According to claim 1,
The classification result for the reference ECG is obtained by applying the dictionary and the classifier to the reference ECG,
Authentication method based on electrocardiogram.
복수의 카테고리들에 대응하는 카테고리 사전들을 이용하여, 트레이닝 심전도들에 대한 복수의 특징벡터들을 생성하는 단계;
상기 특징벡터들에 기초하여 상기 트레이닝 심전도들의 예측 카테고리들을 결정하는 단계; 및
상기 카테고리들 및 상기 예측 카테고리들에 기초하여, 상기 카테고리 사전들 및 카테고리 분류기들을 교대로 갱신하는 단계
를 포함하고,
상기 카테고리 사전들 및 상기 카테고리 분류기들을 교대로 갱신하는 단계는,
상기 카테고리 분류기들을 고정시키고, 상기 예측 카테고리들 및 상기 카테고리들의 오차를 최소화하도록 상기 카테고리 사전들을 최적화하는 단계; 및
최적화된 카테고리 사전들을 고정시키고, 상기 예측 카테고리들 및 상기 카테고리들의 오차를 최소화하도록 상기 카테고리 분류기들을 최적화하는 단계
를 포함하고,
상기 카테고리 사전들의 최적화 및 상기 카테고리 분류기들의 최적화는 서로 동기적으로 반복되는,
심전도 기반 인증을 위한 학습 방법.
generating a plurality of feature vectors for the training ECGs by using category dictionaries corresponding to the plurality of categories;
determining prediction categories of the training electrocardiograms based on the feature vectors; and
Alternately updating the category dictionaries and category classifiers based on the categories and the prediction categories;
including,
Alternately updating the category dictionaries and the category classifiers comprises:
fixing the category classifiers and optimizing the category dictionaries to minimize the prediction categories and errors of the categories; and
fixing the optimized category dictionaries and optimizing the category classifiers to minimize the prediction categories and the errors of the categories;
including,
The optimization of the category dictionaries and the optimization of the category classifiers are repeated synchronously with each other,
Learning method for ECG-based authentication.
제12항에 있어서,
상기 특징벡터들을 생성하는 단계는,
상기 트레이닝 심전도들의 각 트레이닝 심전도를 적어도 하나의 신호 세그먼트로 분할하는 단계;
상기 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대응하는 적어도 하나의 특징표시를 생성하는 단계;
상기 적어도 하나의 특징표시에 대하여 상기 카테고리 사전들에 기초한 그룹 스파스 코딩을 수행하여 적어도 하나의 제2 특징표시를 생성하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대응하는 상기 적어도 하나의 제2 특징표시에 기초하여 상기 특징벡터들을 생성하는 단계
를 포함하는,
심전도 기반 인증을 위한 학습 방법.
13. The method of claim 12,
The step of generating the feature vectors comprises:
dividing each training electrocardiogram of the training electrocardiograms into at least one signal segment;
generating at least one feature representation corresponding to the at least one signal segment;
generating at least one second feature mark by performing group sparse coding based on the category dictionaries on the at least one feature mark; and
generating the feature vectors based on the at least one second feature indication corresponding to the at least one signal segment;
containing,
Learning method for ECG-based authentication.
삭제delete 제12항에 있어서,
상기 카테고리 사전들을 최적화하는 단계는, 경사 하강 알고리즘을 이용하여 상기 오차를 최소화하도록 상기 카테고리 사전들을 최적화하는 단계를 포함하고,
상기 카테고리 분류기들을 최적화하는 단계는, 상기 경사 하강 알고리즘을 이용하여 상기 오차를 최소화하도록 상기 카테고리 분류기들을 최적화하는 단계를 포함하는,
심전도 기반 인증을 위한 학습 방법.
13. The method of claim 12,
optimizing the category dictionaries includes optimizing the category dictionaries to minimize the error using a gradient descent algorithm,
wherein optimizing the category classifiers includes optimizing the category classifiers to minimize the error using the gradient descent algorithm.
Learning method for ECG-based authentication.
제12항에 있어서,
상기 서로 동기적으로 반복되는 최적화들이 미리 정의된 조건을 만족하는 경우, 상기 갱신을 종료하는 단계; 및
상기 갱신이 완료된 카테고리 사전들 및 카테고리 분류기들을 출력하는 단계
를 더 포함하고,
상기 미리 정의된 조건은,
상기 반복의 차수가 미리 정의된 차수로 도달한 경우, 상기 오차가 미리 정의된 제1 값보다 작은 경우, 및 상기 오차의 변화량이 미리 정의된 제2 값보다 작은 경우 중 적어도 하나를 포함하는,
심전도 기반 인증을 위한 학습 방법.
13. The method of claim 12,
terminating the update when the synchronously repeated optimizations satisfy a predefined condition; and
outputting the updated category dictionaries and category classifiers
further comprising,
The predefined condition is
at least one of a case in which the degree of iteration reaches a predefined order, a case in which the error is less than a predefined first value, and a case in which the amount of change of the error is smaller than a predefined second value,
Learning method for ECG-based authentication.
제12항에 있어서,
상기 카테고리들에 대응하는 상기 트레이닝 심전도들에 기초하여 상기 카테고리 사전들을 초기화하는 단계
를 더 포함하는,
심전도 기반 인증을 위한 학습 방법.
13. The method of claim 12,
initializing the category dictionaries based on the training electrocardiograms corresponding to the categories;
further comprising,
Learning method for ECG-based authentication.
제17항에 있어서,
상기 카테고리 사전들을 초기화하는 단계는,
상기 트레이닝 심전도들을 전처리하는 단계;
상기 전처리된 트레이닝 심전도들을 상기 카테고리들에 따라 클러스터링 하여 복수의 클러스터들을 생성하는 단계; 및
상기 클러스터들의 각 중심에 대한 정규화를 수행하여 상기 초기화된 카테고리 사전들을 생성하는 단계
를 포함하는,
심전도 기반 인증을 위한 학습 방법.
18. The method of claim 17,
Initializing the category dictionaries includes:
preprocessing the training electrocardiograms;
generating a plurality of clusters by clustering the pre-processed training ECGs according to the categories; and
Generating the initialized category dictionaries by performing normalization on each centroid of the clusters
containing,
Learning method for ECG-based authentication.
제18항에 있어서,
상기 전처리하는 단계는,
상기 트레이닝 심전도들의 각 트레이닝 심전도를 적어도 하나의 신호 세그먼트로 분할하는 단계;
상기 적어도 하나의 신호 세그먼트의 각각의 특징을 추출하는 단계; 및
상기 각각의 특징에 대한 차원감소처리를 수행하여 상기 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대한 각각의 특징표시를 생성하는 단계
를 포함하는,
심전도 기반 인증을 위한 학습 방법.
19. The method of claim 18,
The pre-processing step is
dividing each training electrocardiogram of the training electrocardiograms into at least one signal segment;
extracting each feature of the at least one signal segment; and
performing dimensionality reduction processing on the respective features to generate respective feature representations for the at least one signal segment;
containing,
Learning method for ECG-based authentication.
제19항에 있어서,
상기 적어도 하나의 신호 세그먼트로 분할하는 단계는,
상기 각 트레이닝 심전도를 필터링하는 단계;
상기 필터링된 각 트레이닝 심전도에 대해 QRS파를 검출하는 단계; 및
상기 검출 결과에 기초하여, 상기 적어도 하나의 신호 세그먼트를 생성하는 단계
를 포함하는,
심전도 기반 인증을 위한 학습 방법.
20. The method of claim 19,
The dividing into at least one signal segment comprises:
filtering each training electrocardiogram;
detecting QRS waves for each of the filtered training electrocardiograms; and
generating the at least one signal segment based on the detection result;
containing,
Learning method for ECG-based authentication.
제12항에 있어서,
상기 특징벡터들 및 상기 카테고리 사전들에 기초하여 상기 카테고리 분류기들을 초기화하는 단계
를 더 포함하는,
심전도 기반 인증을 위한 학습 방법.
13. The method of claim 12,
initializing the category classifiers based on the feature vectors and the category dictionaries.
further comprising,
Learning method for ECG-based authentication.
제21항에 있어서,
상기 카테고리 분류기들을 초기화하는 단계는,
상기 특징벡터들 및 상기 카테고리 사전들을 이용하여, 적어도 하나의 신호 세그먼트에 대한 상기 카테고리들의 확률분포를 생성하는 단계;
상기 확률분포 및 상기 적어도 하나의 신호 세그먼트의 실제 카테고리에 기초하여, 상기 적어도 하나의 신호 세그먼트의 예측오차를 계산하는 단계;
상기 예측오차에 기초하여, 상기 예측 카테고리들 및 상기 카테고리들의 오차를 최소화하는 카테고리 분류기들을 획득하는 단계; 및
상기 획득된 카테고리 분류기들로서 상기 초기화된 카테고리 분류기들을 생성하는 단계
를 포함하는,
심전도 기반 인증을 위한 학습 방법.
22. The method of claim 21,
Initializing the category classifiers comprises:
generating a probability distribution of the categories for at least one signal segment using the feature vectors and the category dictionaries;
calculating a prediction error of the at least one signal segment based on the probability distribution and the actual category of the at least one signal segment;
obtaining, based on the prediction error, the prediction categories and category classifiers that minimize the errors of the categories; and
generating the initialized category classifiers as the obtained category classifiers;
containing,
Learning method for ECG-based authentication.
제12항에 있어서,
상기 갱신된 카테고리 사전들을 합병하여 사전을 생성하는 단계; 및
상기 갱신된 카테고리 분류기들을 합병하여 분류기를 생성하는 단계
를 더 포함하는,
심전도 기반 인증을 위한 학습 방법.
13. The method of claim 12,
generating a dictionary by merging the updated category dictionaries; and
generating a classifier by merging the updated category classifiers
further comprising,
Learning method for ECG-based authentication.
제1항 내지 제8항, 제11항 내지 제13항 및 제15항 내지 제23항 중 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
Claims 1 to 8, claims 11 to 13, and claims 15 to 23 of any one of claims for executing a program for executing a computer-readable recording medium recorded therein.
미리 학습된 사전에 기초하여 심전도에 대한 특징벡터를 생성하고, 상기 특징벡터 및 미리 학습된 분류기에 기초하여 상기 심전도에 대한 분류결과를 생성하고, 참조 심전도에 대한 분류결과를 획득하고, 상기 심전도에 대한 분류결과 및 상기 참조 심전도에 대한 분류결과에 대한 투표 매커니즘에 기초하여 상기 심전도에 대한 인증을 수행하는 프로세서
를 포함하고,
상기 참조 심전도는 적어도 하나의 참조 신호 세그먼트를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 투표 매커니즘에 기초하여 상기 심전도에 대한 상기 인증을 수행할 때,
상기 심전도에 대한 적어도 하나의 라벨에 기초하여, 복수의 카테고리들 각각에 속하는 신호 세그먼트의 수를 포함하는 제1 분포를 생성하고, 상기 복수의 카테고리들 각각에 속하는 참조 신호 세그먼트의 수를 포함하는 제2 분포를 획득하고, 상기 제1 분포 및 상기 제2 분포 사이의 유사도를 계산하고, 상기 유사도 및 미리 정의된 임계값을 비교하여 상기 인증을 수행하는,
심전도에 기초한 인증 장치.
A feature vector for the electrocardiogram is generated based on a pre-learned dictionary, a classification result is generated for the electrocardiogram based on the feature vector and a pre-learned classifier, a classification result is obtained for a reference electrocardiogram, and the A processor for authenticating the ECG based on a voting mechanism for the classification result for the reference ECG and the classification result for the reference ECG
including,
the reference electrocardiogram comprises at least one reference signal segment,
The processor is
When performing the authentication for the electrocardiogram based on the voting mechanism,
generating a first distribution including the number of signal segments belonging to each of a plurality of categories based on the at least one label for the electrocardiogram, and a second distribution including the number of reference signal segments belonging to each of the plurality of categories obtaining two distributions, calculating a degree of similarity between the first distribution and the second distribution, and comparing the degree of similarity and a predefined threshold to perform the authentication;
An authentication device based on an electrocardiogram.
복수의 카테고리들에 대응하는 카테고리 사전들을 이용하여, 트레이닝 심전도들에 대한 복수의 특징벡터들을 생성하고, 상기 특징벡터들에 기초하여 상기 트레이닝 심전도들의 예측 카테고리들을 결정하며, 상기 카테고리들 및 상기 예측 카테고리들에 기초하여, 상기 카테고리 사전들 및 카테고리 분류기들을 교대로 갱신하는 프로세서
를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 카테고리 사전들 및 카테고리 분류기들을 교대로 갱신할 때,
상기 카테고리 분류기들을 고정시키고, 상기 예측 카테고리들 및 상기 카테고리들의 오차를 최소화하도록 상기 카테고리 사전들을 최적화하고, 최적화된 카테고리 사전들을 고정시키고, 상기 예측 카테고리들 및 상기 카테고리들의 오차를 최소화하도록 상기 카테고리 분류기들을 최적화하는,
심전도 기반 인증을 위한 학습 장치.
generating a plurality of feature vectors for the training ECGs using category dictionaries corresponding to the plurality of categories, determining prediction categories of the training ECGs based on the feature vectors, and determining the categories and the prediction category a processor that alternately updates the category dictionaries and category classifiers based on
including,
The processor is
When updating the category dictionaries and category classifiers alternately,
fixing the category classifiers, optimizing the category dictionaries to minimize the prediction categories and the error of the categories, fixing the optimized category dictionaries, and configuring the category classifiers to minimize the prediction categories and the error of the categories to optimize,
Learning device for ECG-based authentication.
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