An ECG-based biometric authentication system for healthcare internet of things

Abstract

The use of Internet of Things technologies in the healthcare environment, (Healthcare Internet of Things - HIoT), can bring improvements in the quality of life of the patients and more convenience for the medical team in charge. HIoT devices have restricted computational power, battery, and network usage, and require specialized technologies to maintain the privacy and security of the biometric information in these circumstances. The usage of biometric signatures in patient authentication, in particular electrocardiogram (ECG) signals, is a promising research trend. Some of the reasons are the high inter-subject variability and the difficulty to forge these signatures. However, most of the existing research initiatives do not take into account the existing resource constraints in HIoT environments. The goal of this work is to develop a biometric authentication system based on the ECG signal to be applied in HIoT devices, using algorithms and technologies of low computational cost to better suit these devices’ capabilities. The tests performed show that memory consumption is within the bounds considered acceptable to be applied in constrained nodes, even though the accuracy still demands some improvement.

A utilização de tecnologias de Internet das Coisas em ambientes hospitalares, ou Healthcare Internet of Things (HIoT), tem o potencial de trazer melhorias na qualidade de vida dos pacientes e maior conveniência para as equipes médicas responsáveis. Dispositivos HIoT possuem restrições de poder computacional, bateria, e uso de rede, necessitando assim de tecnologias especializadas para manter a privacidade e segurança das informações biométricas nessas circunstâncias. O uso da assinatura biométrica do paciente para autenticação, em particular sinais de eletrocardiograma (ECG), é promissor pela sua alta variabilidade e difícil falsificação. Porém, a maioria das soluções existentes não levam em conta a restrição de recursos presente em ambientes de HIoT. O objetivo desse trabalho é desenvolver um sistema de autenticação biométrica baseado em ECG para aplicação em HIoT, empregando tecnologias de baixo custo computacional para se adequar à capacidade destes dispositivos. Testes feitos mostraram que o consumo de memória do sistema ficou dentro dos limites considerados aceitáveis para nodos restritos, apesar de a precisão ainda demandar melhorias.