00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IC - INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IC
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Tipo: Dissertação
Título: Classifying heartbeats from electrocardiogram signals using a siamese convolutional neural network
Título(s) alternativo(s): Classificação dos batimentos cardíacos partir de sinais de eletrocardiograma usando uma rede neural convolucional siamesa
Autor(es): Vasconcellos, Eduardo Moraes de Miranda
Primeiro Orientador: Cordeiro, Thiago Damasceno
metadata.dc.contributor.referee1: Santos Neto, Baldoino Fonseca dos
metadata.dc.contributor.referee2: Cordeiro, Filipe Rolim
Resumo: O Eletrocardiograma (ECG) é um exame de baixo custo comumente usado para diagnosticar anormalidades no ciclo cardíaco, tais como arritmias e problemas no músculo do coração. Com o avanço das técnicas de aprendizagem de máquinas (ML) nos últimos anos, a classificação automática de ECG está obtendo um interesse crescente na comunidade científica. Entretanto, o processo de anotar grandes e diversos conjuntos de dados para serem usados no treinamento de técnicas ML ainda é muito demorado e propenso a erros. Assim, técnicas ML cujo treinamento não requer um grande e bem anotado conjunto de dados estão se tornando cada vez mais proeminentes. Isto significa que os dados subrepresentados nos conjuntos de dados ECG, como raros distúrbios cardiológicos, ainda podem ser devidamente identificados e classificados. Neste trabalho, é investigado o uso de Redes Neurais Convolucionais Siamêsas, populares em problemas de classificação de imagens, para classificar batimentos cardíacos de 12 derivações em sinais de ECG. Os primeiros resultados indicam uma precisão de até 95% em um conjunto de dados públicos, utilizando modelos compostos de diferentes combinações de funções de similaridade e perda. Os resultados da classificação classe por classe também são comparados com os de métodos similares encontrados na literatura, obtendo-se métricas ao par e até mesmo excedendo-as na classificação de algumas classes.
Abstract: The Electrocardiogram (ECG) is a low-cost exam commonly used to diagnose abnormalities in the cardiac cycle such as arrhythmias and problems in the heart’s muscle. With the advance of machine learning (ML) techniques in recent years, the automatic classification of ECG signals garnered interest in the scientific community. However, the process of annotating large and diverse datasets to support the training of ML techniques is still very time-consuming and error-prone. Thus, ML techniques whose training does not require a large, well-annotated datasets are becoming even more prominent. This means that underrepresented data in ECG datasets, like rare cardiologic disturbs can still be properly identified and classified. In this work, the use of Siamese Convolutional Neural Networks, popular in imaging classification problems, to classify 12-Lead ECG heartbeats is investigated. The early results indicate accuracy of up to 95% in a public dataset by using models composed of different combinations of similarity and loss functions. The class by class classification results are also compared with those of similar methods found in the literature, obtaining metrics on par and even exceeding them in the classification of some classes.
Palavras-chave: Eletrocardiografia
Aprendizagem de máquina
Few Shot Learning
Redes neurais de computação
Batimento cardíaco – Classificação
Electrocardiogram
Machine Learning
Few-Shot Learning
Siamese Neural Networks
Heartbeat Classification
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Idioma: eng
País: Brasil
Editor: Centro Universitário CESMAC
Sigla da Instituição: CESMAC
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Informática
Citação: VASCONCELOS, Eduardo Moraes de Miranda. Classifying heartbeats from electrocardiogram signals using a siamese convolutional neural network. 2022. 45 f. Dissertação (Mestrado em Informática) – Instituto de Computação, Programa de Pós-Graduação em Informática, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2022.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/8767
Data do documento: 24-fev-2022
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