Electrocardiogram (ECG) datasets tend to be highly imbalanced due to the scarcity of abnormal cases. Additionally, the use of real patients' ECGs is highly regulated due to privacy issues. Therefore, there is always a need for more ECG data, especially for the training of automatic diagnosis machine learning models, which perform better when trained on a balanced dataset. We studied the synthetic ECG generation capability of 5 different models from the generative adversarial network (GAN) family and compared their performances, the focus being only on Normal cardiac cycles. Dynamic Time Warping (DTW), Fr\'echet, and Euclidean distance functions were employed to quantitatively measure performance. Five different methods for evaluating generated beats were proposed and applied. We also proposed 3 new concepts (threshold, accepted beat and productivity rate) and employed them along with the aforementioned methods as a systematic way for comparison between models. The results show that all the tested models can, to an extent, successfully mass-generate acceptable heartbeats with high similarity in morphological features, and potentially all of them can be used to augment imbalanced datasets. However, visual inspections of generated beats favors BiLSTM-DC GAN and WGAN, as they produce statistically more acceptable beats. Also, with regards to productivity rate, the Classic GAN is superior with a 72% productivity rate. We also designed a simple experiment with the state-of-the-art classifier (ECGResNet34) to show empirically that the augmentation of the imbalanced dataset by synthetic ECG signals could improve the performance of classification significantly.


翻译:心电图(ECG)数据集往往由于异常病例稀少而高度失衡。此外,由于隐私问题,实际病人的ECG功能的使用受到高度监管。因此,始终需要更多的ECG数据,特别是培训自动诊断机学习模型,这些模型在经过均衡数据集培训后表现更好。我们研究了与基因对抗网络(GAN)家庭5种不同模型合成ECG生成能力,并比较了这些模型的性能,其重点只是正常心脏周期。动态的时态扭曲(DTW)、Fr\'echet和Euclidean远程功能被用于定量测量性能。提出并应用了5种不同的评价节拍的方法。我们还提出了3个新概念(超值、被接受的节拍和生产率),并使用上述方法作为系统比较模型的方法。结果显示,所有测试的模型可以在一定程度上成功地将可接受性心跳的心跳心跳频率与形态特征高度相似,而且所有这些模型都可能被用来提高ERC值的高级性能。我们还可以用ARC的高级性数据测试比高的GNL值。

0
下载
关闭预览

相关内容

【图神经网络导论】Intro to Graph Neural Networks,176页ppt
专知会员服务
123+阅读 · 2021年6月4日
专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
专知会员服务
17+阅读 · 2020年9月6日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
76+阅读 · 2020年7月26日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
19+阅读 · 2017年12月17日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年9月30日
Arxiv
38+阅读 · 2020年3月10日
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
Arxiv
10+阅读 · 2018年3月23日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
19+阅读 · 2017年12月17日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员