Electrocardiography (ECG) signals can be considered as multi-variable time-series. The state-of-the-art ECG data classification approaches, based on either feature engineering or deep learning techniques, treat separately spectral and time domains in machine learning systems. No spectral-time domain communication mechanism inside the classifier model can be found in current approaches, leading to difficulties in identifying complex ECG forms. In this paper, we proposed a novel deep learning model named Spectral Cross-domain neural network (SCDNN) with a new block called Soft-adaptive threshold spectral enhancement (SATSE), to simultaneously reveal the key information embedded in spectral and time domains inside the neural network. More precisely, the domain-cross information is captured by a general Convolutional neural network (CNN) backbone, and different information sources are merged by a self-adaptive mechanism to mine the connection between time and spectral domains. In SATSE, the knowledge from time and spectral domains is extracted via the Fast Fourier Transformation (FFT) with soft trainable thresholds in modified Sigmoid functions. The proposed SCDNN is tested with several classification tasks implemented on the public ECG databases \textit{PTB-XL} and \textit{MIT-BIH}. SCDNN outperforms the state-of-the-art approaches with a low computational cost regarding a variety of metrics in all classification tasks on both databases, by finding appropriate domains from the infinite spectral mapping. The convergence of the trainable thresholds in the spectral domain is also numerically investigated in this paper. The robust performance of SCDNN provides a new perspective to exploit knowledge across deep learning models from time and spectral domains. The repository can be found: https://github.com/DL-WG/SCDNN-TS


翻译:心电图(ECG)信号可被视为多变量时间序列。基于特征工程或深度学习技术的现有最先进ECG数据分类方法,在机器学习系统中将谱域和时域分开处理。当前方法中缺乏分类器模型内部的谱时域通信机制,导致难以识别复杂的心电波形。本文提出了一种名为谱域交叉神经网络(SCDNN)的新型深度学习模型,并引入称为软自适应阈值谱增强(SATSE)的新模块,以同时揭示神经网络中嵌入于谱域和时域的关键信息。具体而言,域间交叉信息通过通用卷积神经网络(CNN)主干网络捕获,而不同信息源则通过自适应机制融合以挖掘时域与谱域之间的关联。在SATSE中,通过快速傅里叶变换(FFT)结合改进Sigmoid函数中的软可训练阈值,提取时域和谱域的知识。所提出的SCDNN在公共心电图数据库PTB-XL和MIT-BIH上实现的多个分类任务中进行了测试。通过从无限谱映射中寻找合适的域,SCDNN在所有分类任务中均以较低计算成本优于现有最先进方法,并针对两个数据库的多种指标表现更佳。本文还对谱域中可训练阈值的收敛性进行了数值研究。SCDNN的稳健性能为从时域和谱域中跨深度学习模型挖掘知识提供了新视角。代码仓库地址:https://github.com/DL-WG/SCDNN-TS

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
14+阅读 · 2021年7月20日
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月8日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | SARDI:扩散语言模型的自增强检索
专知会员服务
4+阅读 · 6月6日
《国防领域安全采用大语言模型的战略蓝图》
专知会员服务
7+阅读 · 6月6日
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
综述|学习式3D表征最新进展与趋势
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
人工智能重塑威慑:算法优势的兴起
专知会员服务
8+阅读 · 6月5日
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
17+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
14+阅读 · 6月4日
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员