基于多头自注意力机制的心律失常分类深度学习模型

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近年来,随着计算机技术和深度学习理论的发展,深度学习算法在心律失常分类中已初步崭露头角,但是大多集中于二分类或多分类。针对本文标签均为异常的心电数据来说,由于一个人可能会携带一种或多种标签,且部分标签出现频率极低,目前的算法会存在诊断类别不全、预测准确率较低等问题,因此本文基于多头自注意力机制,提出了一种心律失常分类深度学习模型,主要研究内容如下:(1)心电数据在采集过程中极易受到噪声的影响,进而会对深度学习提取抽象特征造成一定干扰,因此采取小波阈值降噪算法对心电数据进行降噪;接着提取心电数据传统医学特征,并采用LightGBM机器学习算法对特征进行筛选,为深度学习模型提供全局信息。(2)本文心电数据集存在标签样本量分布极度不均衡的问题,提出了一种标签逐步筛选算法,证实了样本量极度缺乏、精确率极低的尾部标签不参与训练模型性能反而会有所提升。(3)针对样本分布不均的长时间序列心电数据,创新性地设计出了一种以ResNet34为基本结构,且融合了心电传统医学特征的多头自注意力机制深度学习模型,并采用标签筛选算法对模型进行优化,使得模型在不同分布的样本上关注于与其更相关的抽象心电语义特征,增强了更加准确的标签对模型的贡献度,最终证实了模型分类精度的不断提高,较Res Net34模型有了明显的提升,初步实现了不均衡数据集上心律失常的多标签分类。
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