Adversarial Spatiotemporal Contrastive Learning for Electrocardiogram Signals

鉴别器 计算机科学 人工智能 稳健性(进化) 模式识别(心理学) 对抗制 深度学习 编码器 噪音(视频) 不变(物理) 语音识别 机器学习 数学 图像(数学) 操作系统 基因 探测器 电信 化学 生物化学 数学物理
作者
Ning Wang,Panpan Feng,Zhaoyang Ge,Yanjie Zhou,Bing Zhou,Zongmin Wang
出处
期刊:IEEE transactions on neural networks and learning systems [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:35 (10): 13845-13859 被引量:32
标识
DOI:10.1109/tnnls.2023.3272153
摘要

Extracting invariant representations in unlabeled electrocardiogram (ECG) signals is a challenge for deep neural networks (DNNs). Contrastive learning is a promising method for unsupervised learning. However, it should improve its robustness to noise and learn the spatiotemporal and semantic representations of categories, just like cardiologists. This article proposes a patient-level adversarial spatiotemporal contrastive learning (ASTCL) framework, which includes ECG augmentations, an adversarial module, and a spatiotemporal contrastive module. Based on the ECG noise attributes, two distinct but effective ECG augmentations, ECG noise enhancement, and ECG noise denoising, are introduced. These methods are beneficial for ASTCL to enhance the robustness of the DNN to noise. This article proposes a self-supervised task to increase the antiperturbation ability. This task is represented as a game between the discriminator and encoder in the adversarial module, which pulls the extracted representations into the shared distribution between the positive pairs to discard the perturbation representations and learn the invariant representations. The spatiotemporal contrastive module combines spatiotemporal prediction and patient discrimination to learn the spatiotemporal and semantic representations of categories. To learn category representations effectively, this article only uses patient-level positive pairs and alternately uses the predictor and the stop-gradient to avoid model collapse. To verify the effectiveness of the proposed method, various groups of experiments are conducted on four ECG benchmark datasets and one clinical dataset compared with the state-of-the-art methods. Experimental results showed that the proposed method outperforms the state-of-the-art methods.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
科研通AI6.1应助空林采纳,获得20
1秒前
1秒前
wang5945发布了新的文献求助10
4秒前
cpl发布了新的文献求助10
5秒前
南风完成签到,获得积分10
9秒前
Twila完成签到 ,获得积分10
13秒前
FashionBoy应助Peng采纳,获得10
13秒前
18秒前
领导范儿应助张博采纳,获得10
18秒前
XU博士完成签到,获得积分10
21秒前
xiaochen完成签到 ,获得积分10
29秒前
31秒前
槿曦完成签到 ,获得积分10
36秒前
36秒前
39秒前
41秒前
采采完成签到,获得积分10
42秒前
茫小铫发布了新的文献求助10
43秒前
tangyong完成签到,获得积分0
43秒前
hj完成签到 ,获得积分10
46秒前
隐形曼青应助茫小铫采纳,获得10
49秒前
eleven完成签到 ,获得积分10
49秒前
小米完成签到,获得积分10
58秒前
烧仙草之完成签到 ,获得积分10
58秒前
1分钟前
科研通AI6.4应助cpl采纳,获得10
1分钟前
brick2024完成签到,获得积分10
1分钟前
王通天完成签到 ,获得积分10
1分钟前
小杨完成签到,获得积分10
1分钟前
风信子完成签到,获得积分10
1分钟前
东皇太憨完成签到,获得积分0
1分钟前
zhaozhao完成签到 ,获得积分10
1分钟前
852应助Linson采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
三脸茫然完成签到 ,获得积分0
1分钟前
1分钟前
修fei完成签到 ,获得积分10
1分钟前
肖肖发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6444815
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8258596
关于积分的说明 17591601
捐赠科研通 5504502
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2901561
邀请新用户注册赠送积分活动 1878538
关于科研通互助平台的介绍 1718121