論文の概要: Wavelet-Driven Masked Multiscale Reconstruction for PPG Foundation Models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.12215v1
• Date: Sun, 18 Jan 2026 01:34:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-21 22:47:22.508677
• Title: Wavelet-Driven Masked Multiscale Reconstruction for PPG Foundation Models
• Title（参考訳）: PPG基礎モデルのためのウェーブレット駆動型マスク付きマルチスケール再構成
• Authors: Megha Thukral, Cyrus Tanade, Simon A. Lee, Juhyeon Lee, Hao Zhou, Keum San Chun, Migyeong Gwak, Viswam Nathan, Md Mahbubur Rahman, Li Zhu, Mehrab Bin Morshed, Subramaniam Venkatraman, Sharanya Arcot Desai,
• Abstract要約: Masked Multiscale Reconstruction (MMR)は、PSGデータの階層的時間周波数スケールから明確に学習する自己教師付き事前学習フレームワークである。 32,000人のユーザから1700万のラベルのない10秒PSGセグメントを使用して、MMRでモデルを事前訓練する。 19の多様な健康関連タスクのうち、MMRは大規模ウェアラブルPSGデータを改善し、最先端のオープンソースPSGモデルに適合させる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.267230682892503
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Wearable foundation models have the potential to transform digital health by learning transferable representations from large-scale biosignals collected in everyday settings. While recent progress has been made in large-scale pretraining, most approaches overlook the spectral structure of photoplethysmography (PPG) signals, wherein physiological rhythms unfold across multiple frequency bands. Motivated by the insight that many downstream health-related tasks depend on multi-resolution features spanning fine-grained waveform morphology to global rhythmic dynamics, we introduce Masked Multiscale Reconstruction (MMR) for PPG representation learning - a self-supervised pretraining framework that explicitly learns from hierarchical time-frequency scales of PPG data. The pretraining task is designed to reconstruct randomly masked out coefficients obtained from a wavelet-based multiresolution decomposition of PPG signals, forcing the transformer encoder to integrate information across temporal and spectral scales. We pretrain our model with MMR using ~17 million unlabeled 10-second PPG segments from ~32,000 smartwatch users. On 17 of 19 diverse health-related tasks, MMR trained on large-scale wearable PPG data improves over or matches state-of-the-art open-source PPG foundation models, time-series foundation models, and other self-supervised baselines. Extensive analysis of our learned embeddings and systematic ablations underscores the value of wavelet-based representations, showing that they capture robust and physiologically-grounded features. Together, these results highlight the potential of MMR as a step toward generalizable PPG foundation models.
• Abstract（参考訳）: ウェアラブル基礎モデルは、日常的に収集された大規模なバイオシグナーから伝達可能な表現を学習することで、デジタルヘルスを変革する可能性がある。 大規模プレトレーニングでは最近の進歩があるが、ほとんどのアプローチは光胸腺造影(PPG)信号のスペクトル構造を見落としており、複数の周波数帯域で生理的リズムが広がる。 PPG表現学習のためのMasked Multiscale Reconstruction (MMR)を導入し、PPGデータの階層的時間周波数スケールから明確に学習する自己教師型事前学習フレームワークを提案する。 プレトレーニングタスクは、ウェーブレットに基づくPSG信号の多分解分解から得られた係数をランダムにマスキングし、トランスフォーマーエンコーダに時間的およびスペクトル的なスケールで情報を統合するよう強制するように設計されている。 我々は、約3万2000人のスマートウォッチユーザーから、ラベル付けされていない10秒のPSGセグメントを使用して、MMRでモデルを事前訓練する。 19の多様な健康関連タスクのうち、MMRは大規模ウェアラブルPSGデータの改善や、最先端のオープンソースPSGファンデーションモデル、時系列ファンデーションモデル、その他の自己管理ベースラインに適合する。 学習した埋め込みと体系的な改善の広範な分析は、ウェーブレットに基づく表現の価値を強調し、それらが堅牢で生理学的に接地された特徴を捉えていることを示す。 これらの結果は、一般化可能なPSG基盤モデルに向けたステップとして、MMRの可能性を強調している。

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