Nowadays, Hearth Rate (HR) monitoring is a key feature of almost all wrist-worn devices exploiting photoplethysmography (PPG) sensors. However, arm movements affect the performance of PPG-based HR tracking. This issue is usually addressed by fusing the PPG signal with data produced by inertial measurement units. Thus, deep learning algorithms have been proposed, but they are considered too complex to deploy on wearable devices and lack the explainability of results. In this work, we present a new deep learning model, PULSE, which exploits temporal convolutions and multi-head cross-attention to improve sensor fusion's effectiveness and achieve a step towards explainability. We evaluate the performance of PULSE on three publicly available datasets, reducing the mean absolute error by 7.56% on the most extensive available dataset, PPG-DaLiA. Finally, we demonstrate the explainability of PULSE and the benefits of applying attention modules to PPG and motion data.


翻译:目前,耳光率(HR)监测是几乎所有利用光膜照相传感器的手腕式装置的一个关键特征,然而,手臂运动影响基于PPG的HR跟踪的性能。这个问题通常通过用惯性测量单位生成的数据将PPG信号引信化来解决。因此,提出了深层次的学习算法,但认为这些算法过于复杂,无法用于可磨损的设备,无法解释结果。在这项工作中,我们提出了一个新的深层次学习模型,即PULSE,它利用时间变化和多头交叉注意来提高传感器聚合的效果,并朝着解释性的方向迈出一步。我们评估了三种公开数据集的PULSE的性能,将现有最广泛的数据集PPG-DALiA的绝对误差减少了7.56%。最后,我们展示了PLSE的可解释性,以及将关注模块应用于PPGG和运动数据的好处。

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