論文の概要: KID-PPG: Knowledge Informed Deep Learning for Extracting Heart Rate from a Smartwatch

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.09559v2
• Date: Wed, 09 Oct 2024 15:03:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-10 14:25:43.051533
• Title: KID-PPG: Knowledge Informed Deep Learning for Extracting Heart Rate from a Smartwatch
• Title（参考訳）: KID-PPG:スマートウォッチから心拍数を抽出するディープラーニング
• Authors: Christodoulos Kechris, Jonathan Dan, Jose Miranda, David Atienza,
• Abstract要約: 本稿では,適応線形フィルタリング,深層確率推論,データ拡張による知識情報の統合型ディープラーニングモデルを提案する。 以上の結果から,先行知識を深層学習モデルに組み込むことにより,心拍追跡の大幅な改善が示された。 このアプローチは、ディープラーニングモデルに既存のエキスパート知識を取り入れることで、様々なバイオメディカル応用の強化を約束する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.329222353111594
• License:
• Abstract: Accurate extraction of heart rate from photoplethysmography (PPG) signals remains challenging due to motion artifacts and signal degradation. Although deep learning methods trained as a data-driven inference problem offer promising solutions, they often underutilize existing knowledge from the medical and signal processing community. In this paper, we address three shortcomings of deep learning models: motion artifact removal, degradation assessment, and physiologically plausible analysis of the PPG signal. We propose KID-PPG, a knowledge-informed deep learning model that integrates expert knowledge through adaptive linear filtering, deep probabilistic inference, and data augmentation. We evaluate KID-PPG on the PPGDalia dataset, achieving an average mean absolute error of 2.85 beats per minute, surpassing existing reproducible methods. Our results demonstrate a significant performance improvement in heart rate tracking through the incorporation of prior knowledge into deep learning models. This approach shows promise in enhancing various biomedical applications by incorporating existing expert knowledge in deep learning models.
• Abstract（参考訳）: 光胸腺造影(PPG)信号からの心拍数の正確な抽出は、運動アーチファクトと信号劣化のため、依然として困難である。 データ駆動推論問題として訓練されたディープラーニング手法は、有望な解決策を提供するが、医療や信号処理コミュニティからの既存の知識を過小評価することが多い。 本稿では, 深層学習モデルの3つの欠点として, モーションアーティファクト除去, 劣化評価, PPG信号の生理学的解析について述べる。 KID-PPGは,適応線形フィルタリング,深層確率推論,データ拡張を通じて専門家の知識を統合する知識インフォームド・ディープラーニングモデルである。 PPGDaliaデータセット上でKID-PPGを評価し,従来の再現可能な手法を上回り,毎分平均2.85回の平均絶対誤差を達成した。 以上の結果から,先行知識を深層学習モデルに組み込むことにより,心拍追跡の大幅な向上が示された。 このアプローチは、ディープラーニングモデルに既存のエキスパート知識を取り入れることで、様々なバイオメディカル応用の強化を約束する。

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