一种用于心音分类的轻量级1D-CNN+DWT网络

这是由National Institute of Technology Rourkela, Central University of Rajasthan发布在2022 ICETCI的论文,利用离散小波变换(DWT)得到的多分辨率域特征对1D-CNN模型进行心音分类训练。

预处理& DWT

由于FHS和各种病理声的频率范围在500hz以下5,因此将信号从8khz降采样到1khz。信号幅度归一化如下:

数据集里面的信号的长度从1.15秒到3.99秒。经过观察,发现每个样本大约由三个心动周期组成。在识别信号的开始和偏移后,将信号调整为相等长度(2800个样本)。最终得到了归一化后的信号:

再使用DWT将信号分解为低频和高频分量。对高频分量进行下采样,再分解为低频分量和高频分量。

心音信号以coif5为母小波分解为5级,得到的5个详细电平系数和近似电平信号如图所示。

然后排列成一维数组,长度为2942,送入1D-CNN。

1D-CNN

CNN模型由5层组成,1个输入层,2个卷积和池化层,1个全连接(FC)层和1个输出层(softmax)。

使用50个epoch,每个epoch 9次迭代,总共迭代450次,学习率为0.01。批大小为64。

结果

使用Yaseen GitHub数据集,该数据集有1000个样本,每200个样本分为5类,包括主动脉瓣狭窄(AS)、二尖瓣反流(MR)、二尖瓣狭窄(MS)、二尖瓣脱垂(MVP)和正常(N)。每个样本的采样频率设置为1khz,采样长度为2800个样本。完整数据集随机分为训练(70%)和测试(30%)数据集。

测试集混淆矩阵如下:

可以看到该模型能有效地对所有类别进行分类。5个类的F-score在98.18%以上。MR和N的F-score都在99%以上。

除a类的准确率为97.73%外,其余4个指标的准确率均高于98%。这5个类别都达到了高灵敏度(>98%)和高特异性(>99%)。

SOTA比较

使用该方法获得了最高的准确率(98.9%)。

论文地址:

https://avoid.overfit.cn/post/de8b9cc055a34f2fb9fa3c1e509e169b

相关推荐
私人珍藏库6 小时前
[Android] PeakFinder AR v4.8.89 (山峰全景识别+增强现实山峰查看器)
android·人工智能·智能手机·ar·工具·软件
月疯6 小时前
CNN卷积和反卷积输出的计算方法
深度学习·神经网络·cnn
CS创新实验室7 小时前
算法、齿轮与硅基大脑:数值计算发展简史
人工智能·算法·数值计算
能有时光7 小时前
PyTorch KernelAgent 源码解读 ---(4)--- ExtractorAgent
人工智能·pytorch·python
直接冲冲冲7 小时前
鱼书-PH4-类的作用
深度学习
fthux7 小时前
GitZip Pro 源码解析:一个 GitHub 文件/文件夹下载扩展是如何工作的(一)整体架构与扩展入口
人工智能·ai·开源·github·open source
aqi008 小时前
15天学会AI应用开发(十七)使用LangGraph实现会话记忆功能
人工智能·python·大模型·ai编程·ai应用
xixixi777778 小时前
三大 AI 安全里程碑:Akamai 高危风险预警、智能体水印强制落地、PQC 量子安全全产业链统一
大数据·人工智能·安全·ai·大模型·智能体·政策
AI小码8 小时前
LLM 应用的缓存工程:当每次 API 调用都在燃烧成本
java·人工智能·spring·计算机·llm·编程·api
code 小楊8 小时前
AI函数调用:Function Calling从理论到实战全解析
人工智能