Objective: Gaussian Processes (GP)-based filters, which have been effectively used for various applications including electrocardiogram (ECG) filtering can be computationally demanding and the choice of their hyperparameters is typically ad hoc. Methods: We develop a data-driven GP filter to address both issues, using the notion of the ECG phase domain -- a time-warped representation of the ECG beats onto a fixed number of samples and aligned R-peaks, which is assumed to follow a Gaussian distribution. Under this assumption, the computation of the sample mean and covariance matrix is simplified, enabling an efficient implementation of the GP filter in a data-driven manner, with no ad hoc hyperparameters. The proposed filter is evaluated and compared with a state-of-the-art wavelet-based filter, on the PhysioNet QT Database. The performance is evaluated by measuring the signal-to-noise ratio (SNR) improvement of the filter at SNR levels ranging from -5 to 30dB, in 5dB steps, using additive noise. For a clinical evaluation, the error between the estimated QT-intervals of the original and filtered signals is measured and compared with the benchmark filter. Results: It is shown that the proposed GP filter outperforms the benchmark filter for all the tested noise levels. It also outperforms the state-of-the-art filter in terms of QT-interval estimation error bias and variance. Conclusion: The proposed GP filter is a versatile technique for preprocessing the ECG in clinical and research applications, is applicable to ECG of arbitrary lengths and sampling frequencies, and provides confidence intervals for its performance.


翻译:目标 : 基于 Gausian 过程的过滤器(GP) 已被有效用于各种应用,包括心电图过滤器(ECG) 的基于 Gausian 的过滤器(GP ) 有效用于各种应用,包括心电图过滤器(ECG ) 的计算要求在计算上可能非常苛刻,而其超参数的选择通常是临时性的。 方法 : 我们开发了一个数据驱动的 GP 过滤器,以解决这两个问题, 使用 ECG 阶段域的概念 -- -- ECG 的由时序代表制显示到固定数量的样本和匹配的 Rpak 。 根据这一假设, 样本平均值平均值和变异矩阵矩阵的计算方法可以简化, 使得以数据驱动的方式高效地执行 GPrick 过滤器过滤器过滤器。 在Physisio Net QT 数据库中, 所测量的GGPG 测试前的信号比值比值比率(SNR) 。 在5至 30dB 级步骤中,, 采用调定序的 Reckeral- 。

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