論文の概要: DeepSleepNet-Lite: A Simplified Automatic Sleep Stage Scoring Model with
Uncertainty Estimates
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.10600v1
- Date: Tue, 24 Aug 2021 09:33:24 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2021-08-25 14:14:17.401986
- Title: DeepSleepNet-Lite: A Simplified Automatic Sleep Stage Scoring Model with
Uncertainty Estimates
- Title(参考訳): DeepSleepNet-Lite:不確かさ推定による簡易型自動睡眠ステージスコアモデル
- Authors: Luigi Fiorillo, Paolo Favaro, and Francesca Dalia Faraci
- Abstract要約: DeepSleepNet-Liteはシンプルで軽量なスコアリングアーキテクチャであり、わずか90秒のEEG入力シーケンスしか処理しない。
私たちは初めて、モンテカルロのドロップアウト技術を利用して、アーキテクチャのパフォーマンスを向上しました。
より軽い睡眠スコアリングアプローチは、リアルタイムで睡眠分析を行うためのスコアリングアルゴリズムの応用への道を開く。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 27.23322554521137
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Deep learning is widely used in the most recent automatic sleep scoring
algorithms. Its popularity stems from its excellent performance and from its
ability to directly process raw signals and to learn feature from the data.
Most of the existing scoring algorithms exploit very computationally demanding
architectures, due to their high number of training parameters, and process
lengthy time sequences in input (up to 12 minutes). Only few of these
architectures provide an estimate of the model uncertainty. In this study we
propose DeepSleepNet-Lite, a simplified and lightweight scoring architecture,
processing only 90-seconds EEG input sequences. We exploit, for the first time
in sleep scoring, the Monte Carlo dropout technique to enhance the performance
of the architecture and to also detect the uncertain instances. The evaluation
is performed on a single-channel EEG Fpz-Cz from the open source Sleep-EDF
expanded database. DeepSleepNet-Lite achieves slightly lower performance, if
not on par, compared to the existing state-of-the-art architectures, in overall
accuracy, macro F1-score and Cohen's kappa (on Sleep-EDF v1-2013 +/-30mins:
84.0%, 78.0%, 0.78; on Sleep-EDF v2-2018 +/-30mins: 80.3%, 75.2%, 0.73). Monte
Carlo dropout enables the estimate of the uncertain predictions. By rejecting
the uncertain instances, the model achieves higher performance on both versions
of the database (on Sleep-EDF v1-2013 +/-30mins: 86.1.0%, 79.6%, 0.81; on
Sleep-EDF v2-2018 +/-30mins: 82.3%, 76.7%, 0.76). Our lighter sleep scoring
approach paves the way to the application of scoring algorithms for sleep
analysis in real-time.
- Abstract(参考訳): ディープラーニングは最新の自動睡眠スコアリングアルゴリズムで広く利用されている。
その人気は、優れたパフォーマンスと生信号を直接処理し、データから特徴を学習する能力に起因している。
既存のスコアリングアルゴリズムの多くは、大量のトレーニングパラメータと入力中の長い時間シーケンス(最大12分)のために、非常に計算に要求されるアーキテクチャを利用する。
これらのアーキテクチャのうち、モデルの不確実性の推定を提供するものはごくわずかである。
本研究では,90秒のEEG入力シーケンスのみを処理する簡易軽量スコアリングアーキテクチャであるDeepSleepNet-Liteを提案する。
睡眠スコアリングにおいて,モンテカルロドロップアウト手法を初めて活用し,アーキテクチャの性能向上と不確定なインスタンスの検出に活用した。
オープンソースのSleep-EDF拡張データベースから単一チャネルのEEG Fpz-Czで評価を行う。
DeepSleepNet-Liteは、既存の最先端アーキテクチャと比較して、性能が若干低いが、全体的な精度ではマクロF1スコアとコーエンのカッパ(Sleep-EDF v1-2013 +/30mins:84.0%, 78.0%, 0.78; on Sleep-EDF v2-2018 +/30mins: 80.3%, 75.2%, 0.73)である。
モンテカルロドロップアウトは不確定な予測の推定を可能にする。
不確実なインスタンスを拒絶することで、このモデルはデータベースの両バージョンでより高いパフォーマンスを達成する(Sleep-EDF v1-2013 +/-30mins: 86.1.0%, 79.6%, 0.81; on Sleep-EDF v2-2018 +/-30mins: 82.3%, 76.7%, 0.76)。
より軽い睡眠スコアリングアプローチは、リアルタイムで睡眠分析を行うためのスコアリングアルゴリズムの応用への道を開く。
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