Photoplethysmography (PPG) signal comprises physiological information related to cardiorespiratory health. However, while recording, these PPG signals are easily corrupted by motion artifacts and body movements, leading to noise enriched, poor quality signals. Therefore ensuring high-quality signals is necessary to extract cardiorespiratory information accurately. Although there exists several rule-based and Machine-Learning (ML) - based approaches for PPG signal quality estimation, those algorithms' efficacy is questionable. Thus, this work proposes a lightweight CNN architecture for signal quality assessment employing a novel Quantum pattern recognition (QPR) technique. The proposed algorithm is validated on manually annotated data obtained from the University of Queensland database. A total of 28366, 5s signal segments are preprocessed and transformed into image files of 20 x 500 pixels. The image files are treated as an input to the 2D CNN architecture. The developed model classifies the PPG signal as `good' or `bad' with an accuracy of 98.3% with 99.3% sensitivity, 94.5% specificity and 98.9% F1-score. Finally, the performance of the proposed framework is validated against the noisy `Welltory app' collected PPG database. Even in a noisy environment, the proposed architecture proved its competence. Experimental analysis concludes that a slim architecture along with a novel Spatio-temporal pattern recognition technique improve the system's performance. Hence, the proposed approach can be useful to classify good and bad PPG signals for a resource-constrained wearable implementation.


翻译:光膜扫描(PPG) 信号包含与心血管呼吸健康有关的生理信息。 然而,在记录时,这些PPG信号很容易被运动工艺品和身体运动破坏,导致噪音丰富,质量信号差。因此,确保高质量的信号对于准确提取心血管呼吸信息是必要的。虽然在PPG信号质量估计方面存在着若干基于规则和机器学习(ML)的基于规则的方法,但这些算法的效力令人怀疑。因此,这项工作建议使用新型量子体模式识别(QPR)技术,为信号质量评估建立一个轻巧的CNN结构。拟议的算法在从昆士兰大学数据库获得的附加数据上得到验证。总计28366,5个信号部分被预先处理,并转换成20x500平方位的图像文件。图像文件被视为对2DCNNC结构的投入。开发模型将PPG信号和“可使用性能方法”归为“可使用性能”或“坏”的测试,精确度为98.3%的量度敏感度、94.5%的特性和98.9 %F1- 的计算法质数据,最后,用提议的硬质的硬质系统的硬质分析,用SLIF1 的计算,用一个拟议的硬质结构,用一个拟议的硬质结构的计算,用一个拟议的硬质结构,可以采集的计算。 。 的计算,用一个拟议的硬质化分析,用一个拟议的硬质结构的计算。 。

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