Βιομετρική ταυτοποίηση ατόμων με χρήση συστημάτων BCI

• Κύριος συγγραφέας: Σταθακόπουλος, Θεόδωρος-Παναγιώτης
• Άλλοι συγγραφείς: Stathakopoulos, Theodoros-Panagiotis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2021
• Θέματα: Βιομετρία; Μηχανική μάθηση; Ηλεκτροεγκεφαλογραφία (ΗΕΓ); Λειτουργική συνδεσιμότητα; Biometrics; Machine learning; Electroencephalography (EEG); Functional connectivity

Τα βιομετρικά συστήματα ταυτοποίησης ατόμων αποτελούν μέρος της καθημερινότητας για πολλούς ανθρώπους και είναι ένα σημαντικό εργαλείο για τη σύγχρονη κοινωνία. Τα τελευταία χρόνια εμφανίζεται διαρκώς αυξανόμενο το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας σχετικά με την αξιοποίηση των ηλεκτρικών σημάτων του εγκεφάλου (EEG) σε ένα τέτοιο σύστημα. Έτσι, αναζητούνται αξιόπιστοι και αποτελεσματικοί τρόποι για την ανίχνευση μοναδικών χαρακτηριστικών των ατόμων μέσω της δραστηριότητας των νευρώνων τους. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας, η οποία αποτελείται από δύο μέρη, είναι η διερεύνηση και η σύγκριση της επιρροής ορισμένων από τις πλέον διαδεδομένες μετρικές λειτουργικής συνδεσιμότητας του εγκεφάλου στην ικανότητα που έχουν να εντοπίζουν προσωπικά, μοναδικά και ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των ατόμων με βάση τα σήματα EEG. Στο Μέρος Ι αναλύεται το θεωρητικό υπόβαθρο που καλύπτει τα ζητήματα ενός βιομετρικού συστήματος εξακρίβωσης ταυτότητας μέσω σημάτων EEG. Πιο συγκεκριμένα, γίνεται λεπτομερής μελέτη της βιβλιογραφίας σχετικά με τις μεθόδους που αξιοποιούνται σε όλα τα στάδια ενός τέτοιου συστήματος, τα οποία είναι τα εξής: καταγραφή των σημάτων, προεπεξεργασία και ενίσχυσή τους, εξαγωγή χαρακτηριστικών και ταξινόμηση. Στο Μέρος ΙΙ περιγράφεται μια πειραματική διαδικασία αναφορικά με την υλοποίηση ενός συστήματος βιομετρικής ταυτοποίησης ατόμων με χρήση σημάτων EEG. Οι μετρικές λειτουργικής συνδεσιμότητας που χρησιμοποιήθηκαν επιλέχθηκαν με τέτοιο τρόπο, ώστε η κάθε μία από αυτές να επικεντρώνεται σε διαφορετικές ιδιότητες του αρχικού σήματος και συνεπώς να αποκαλύπτει διαφορετικές πτυχές του. Σημαντικό ρόλο στην απόδοση της κάθε μετρικής λειτουργικής συνδεσιμότητας διαδραματίζει το συχνοτικό περιεχόμενο του σήματος, καθώς και η φαινομενική συνδεσιμότητα μεταξύ περιοχών του εγκεφάλου. Επιπλέον, μελετήθηκε η επιρροή που έχει στην απόδοση του βιομετρικού συστήματος το πρότυπο καταγραφής των σημάτων EEG αλλά και η εφαρμογή ή όχι χωρικού φιλτραρίσματος στο στάδιο της προεπεξεργασίας τους. Η ανάπτυξη του βιομετρικού συστήματος πραγματοποιήθηκε στο λογισμικό Matlab και η αξιολόγησή του έγινε μέσω της μετρικής EER, ενώ τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν είναι ελεύθερα προσβάσιμα μέσω ενός δημόσιου σετ δεδομένων. Στο τέλος της εργασίας παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της πειραματικής διαδικασίας, ακολουθούμενα από τα συμπεράσματα που προέκυψαν.