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基于心音图分析与 Beta 变分自编码器的无监督心脏异常检测

声音 2021-01-15 v1 音频与语音处理

摘要

心音(又称心音图(PCG))分析是一种检测心血管疾病(CVDs)的常用方法。大多数 PCG 分析采用有监督方式,需要正常与异常样本。本文提出一种无监督 PCG 分析方法,使用 beta 变分自编码器(βVAE\beta-\text{VAE})对正常 PCG 信号建模。性能最佳的模型在同一来源采集的 PCG 信号 ROC(受试者工作特征)测试中达到 0.91 的 AUC(曲线下面积)值。与多数用作生成模型的 βVAE\beta-\text{VAE} 不同,该最佳 βVAE\beta-\text{VAE}β\beta 值小于 1。进一步实验发现,在潜空间分布与正态分布之间引入轻量 KL 散度,可基于重建损失所得的异常分数改善异常 PCG 检测性能。这一事实表明,基于重建损失的异常分数可能优于基于样本潜向量的异常分数。

关键词

引用

@article{arxiv.2101.05443,
  title  = {Unsupervised heart abnormality detection based on phonocardiogram analysis with Beta Variational Auto-Encoders},
  author = {Shengchen Li and Ke Tian and Rui Wang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2101.05443},
  year   = {2021}
}