Кластеризація медико-біологічних сигналів в розпізнавальних системах, що навчаються з учителем

Vitalii Vasyliovych Lahutin; Vladyslav Ihorovych Syrotenko; Andrii Dmytrovych Shachikov; Oleksandr Petrovych Shuliak

doi:10.20535/2523-4455.2019.24.6.196709

Т. 24 · № 6 · 2019 гру 27, 2019 Електронні системи та сигнали

Кластеризація медико-біологічних сигналів в розпізнавальних системах, що навчаються з учителем

Vitalii Vasyliovych Lahutin Відповідальний Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" Україна

Vladyslav Ihorovych Syrotenko Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" Україна

Andrii Dmytrovych Shachikov Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" Україна

Oleksandr Petrovych Shuliak Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" Україна

Сторінки38-52 Опублікованогру 27, 2019

PDF

ТОМ 24 · № 6 · 2019 Переглянути випуск

Анотація

Розглядається розпізнавання медико-біологічних сигналів по характеристикам їх форми за допомогою алгоритмів, яких навчають з учителем, в системах діагностики пацієнтів. Класифікація сигналів вважається відомою, навчальні вибірки – доступними. Передбачається статистична оцінка вірності рішень про типи сигналів на контрольних вибірках за показниками чутливості, специфічності, загальною валідності. Розкриваються принцип і порядок вдосконалення взятої за основу базової процедури розпізнавання сигналів. Розробляється і досліджується програмний інструментарій для виявлення і реалізації можливих резервів у підвищенні вірності рішень за рахунок більш детального урахування характеру і особливостей імовірнісних розподілів сигналів в фазовому просторі. З цією метою окремо по класам сигналів додатково здійснюється кластеризації навчальних вибірок на локаціях їх скупчення. Формуються прив'язані до цих локацій сімейства кластерних еталонів і вони використовуються при визначенні типів сигналів, що надходять. Навчання розпізнаванню сигналів стає комбінованим. Вихідна їх класифікація, що несе певний медичний сенс, не порушується. Розробки і дослідження ілюструються прикладами розпізнавання трьох типів QRS-комплексів (N, A і V) в запису електрокардіограми пацієнта. Результативність застосування розробленого інструментарію перевіряється на конкретних навчальних і контрольних вибірках в порівнянні з показниками базового алгоритму.

Ключові слова

#діагностичні системи #медико-біологічні сигнали #розпізнавальні процедури #навчання з учителем #кластеризація

Посилання

Genkin, A.A. Novaya informacionnaya tekhnologiya analiza medicinskih dannyh (programmnyj kompleks OMIS) / A. A. Genkin. – SPb.: Politekhnika, 1999. – 191 s.: il.
V. A. Dyuk, V. L. Emanuel', Informacionnye tekhnologii v mediko-biologicheskih issledovaniyah, SPb.: Piter, 2003, 528 s.
Antomonov M. YU. Matematicheskaya obrabotka i analiz mediko-biologicheskih dannyh [Tekst] / M. YU. Antomonov.- M.: Nauka, 2005. – 558 s.
Vasil'ev V. I. Raspoznayushchie sistemy. Spravochnik. / V. I. Vasil'ev. – K.: Naukova Dumka, 1983. – 421 s.: il.
Mіncer O. P. Іnformativnі tekhnologії v ohoronі zdorov’ya і praktichnіj medicinі: navch. posіb. / O. P. Mіncer, YU. V. Voronenko, V. V. Vlasov. – K.: Vishcha shkola, 2003. – 350 s.: іl.
Korostelev, A. A. Teoreticheskie osnovy radiolokacii: uchebn. posobie dlya vuzov / A. A. Korostelev, N. F. Klyuev, YU. A. Mel'nik, A. A. Vegetyagin, V. A. Gubin, V. E. Dulevich i dr. – M. : Sov. radio, 1978. – 608 s.
ShulyakA.P., ShachykovA.D., Criteria and procedures for estimation the informativity and feature selection in biomedical signals for the irrecognition / «Visnyk NTUU KPI» Seriya – Radiotekhnika. Radioaparatobuduvannya. 2016. – Вип. 66. – с. 79 – 86. DOI: 10.20535/RADAP.2016.66.79-86
Shachykov A. D., Shulyak, A. P. "Analysis of the Biomedical Signals’ of the Problem of Recognition", 2014 IEEE XXXIV International Scientific Conference Electronics and Nanotechnology (ELNANO), April 15-18, 2014, Kyiv, Ukraine. p. 281-285. DOI: 10.1109/ELNANO.2014.6873982
Shachykov A. D., Shulyak, A. P. Decomposition of Biomedical Signals on Mutually Orthogonal Components in the Diagnosis of Diseases", 2014 IEEE XXXIV International Scientific Conference Electronics and Nanotechnology (ELNANO), April 15-18, 2014, Kyiv, Ukraine, p. 291-294. DOI: 10.1109/ELNANO.2014.6873914
Shulyak A.P., Shachykov A.D. Otrabotka pryntsypov analyza struktury tsyklycheskykh medyko-byolohycheskykh syhnalov dlya ykh obnaruzhenyya, raspoznavanyya y klassyfykatsyy [Testing the principles of analysis of the structure of cyclic biomedical signals for their detection, recognition and classification]/ Shachykov A.D., Shulyak A.P., Zbirnyk naukovykh pratsʹ «VISNYK NTUU «KPI». seriya pryladobuduvannya», vypusk 49(1), 2015р. – 169 – 179 с. DOI: 10.20535/1970.49(1).2015.47101
Shachykov A. D., Shulyak, A. P. "About the Impact of Informative Features Selection in the Mutually Orthogonal Decompositions of Biomedical Signals for their Recognition", 2016 IEEE 36th International Conference ELECTRONICS and NANOTECHNOLOGY (ELNANO), Kyiv, Ukraine, April 19-21, 2016, р. 228-231. DOI: 10.1109/ELNANO.2016.7493054
Shachikov A. D., SHelofast V. A., SHulyak O. P. «Modifikacii procedur otbora priznakov ciklicheskih mediko-biologicheskih signalov dlya ih raspoznavaniya», «Vіsnik NTUU KPІ» serіya priladobuduvannya», vip. 53(1), K.: 2017, s. 103-109. DOI: 10.20535/1970.53(1).2017.106810
Shulyak A.P., SHachikov A.D. Osoblivostі vikoristannya harakteristiki formi mediko-bіologіchnih signalіv pri їh rozpіznavannі/ SHachikov A.D., SHulyak A.P., Zbіrnik naukovih prac' «VІSNIK NTUU «KPІ». serіya priladobuduvannya», vipusk 51(1), 2016r. – 131 – 139 s. DOI: 10.20535/1970.51(1).2016.78217
Mandel I. D. Cluster analysis. - M.: Finance and Statistics, 1988. - 176 p.
Kotov A., Krasilnikov N. Data clustering. 2006.
Duran B., Odell P. Cluster analysis - M .: Statistics, 1977. - 128 p.
PhysioNet. St.-Petersburg Institute of Cardiological Technics 12-lead Arrhythmia Database. http://www.physionet.org/cgi-bin/atm/ATM
Potemkin V.G. Vvedenie v MATLAB. – M.: Dialog-MIFI, 2000
D'yakonov V. P. MATLAB. Polnyj samouchitel'. – M.: DMK Press, 2012. – 768 s.: il.
Sergienko A. B. Cifrovaya obrabotka signalov. – SPb, Piter, 2002. — 608 s.:

Попередня у випуску Система контролю кутової стабільності лінійного п’єзоелектричного двигуна Наступна у випуску Дослідження електронної складової імпульсного магнетронного розряду

§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.

Усі випуски

Квазістатична ідентифікація структури затінення сонячних панелей за методом векторів кардинальних чисел

PhD, доц. Олена Олегівна Абакумова, д-р техн. наук, проф. Валерій Якович Жуйков, Микола О. Лук'янов

У статті розглянуто проблему ідентифікації структури затінення сонячних панелей. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю швидкої та адекватної реконфігурації…

#Сонячні панелі #Фотоелектрична поверхня #Моделювання структури тіней #Квазістатична ідентифікація

с. 362283.1-362283.7

10.20535/2523-4455.mea.362283

Комплексний метод виділення неінвазивного сигналу фетальної електрокардіограми та класифікації серцевих аритмій

Дмитро А. Шевчук, канд. техн. наук, доц. Наталія Георгіївна Іванушкіна

Стаття присвячена розробці комплексного методу виділення фетального електрокардіосигналу (ФЕКГ) з неінвазивних абдомінальних записів та подальшої автоматизованої…

#абдомінальні електрокардіограми #фетальна електрокардіограма #аритмія #сліпе розділення джерел

с. 356487.1-356487.11

10.20535/2523-4455.mea.356487

Імітаційне моделювання фільтро-компенсаційного перетворювача для трифазної трипровідної мережі

Іван Андрійович Вакуленко, канд. техн. наук, доц. Дмитро Анатолійович Миколаєць, канд. техн. наук, доц. Катерина Сергіївна Клен

У цій статті розглядається критична проблема погіршення якості електроенергії в сучасних енергосистемах, спричинена поширенням нелінійних навантажень. Такі навантаження…

#фільтр-компенсаційний перетворювач #трифазна трипровідна мережа #якість електроенергії #повне гармонійне спотворення

с. 361138.1-361138.6

10.20535/2523-4455.mea.361138

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають

Vitalii Vasylovych Lahutin, Vladyslav Ihorovych Syrotenko, Andrii Dmytrovych Shachikov, Oleksandr Petrovych Shuliak, Вибір меж для шкал медико-біологічних сигналів в алгоритмах їх розпізнавання , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 25 № 1 (2020)

Схожі статті

Анастасія Володимирівна Паренюк, PhD Дмитро Володимирович Паренюк, PhD, дослідник Катерина Л. Руденька, Практичний метод оцінювання безпечних звуків для осіб із ПТСР , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 2 (2026)
Дмитро А. Шевчук, канд. техн. наук, доц. Наталія Георгіївна Іванушкіна, Комплексний метод виділення неінвазивного сигналу фетальної електрокардіограми та класифікації серцевих аритмій , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 2 (2026)
Anton Volodymyrovych Mnevets, Nataliia Heorhiivna Ivanushkina, Моделі сіамських нейронних мереж для класифікації серцевих аритмій за умов нестачі тренувальних ЕКГ сигналів , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 30 № 2 (2025)
Anna Serhiivna Poreva, Valentyn Ihorovych Vaityshyn, Yevgeniy Serhiiovych Karplyuk, Методи машинного навчання для дослідження сигналівзвуківлегенів , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 6 (2017)
Антон Васильович Коцюбайло, д-р техн. наук, проф. Олександр Миколайович Лисенко, Розподілена архітектура системи Wi-Fi-керування активним ортезом верхніх кінцівок , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 1 (2026)
Ірина Брика, Наталія Юріївна Філіпова, Двостороння система попередження учасників дорожнього руху на базі мікроконтролера ESP32 , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 1 (2026)
Mikhail O. Bezuglyi, Natalia V. Bezuglaya, Andrii V. Nahornyi, Контроль оптичного просвітлення шкіри людини методом еліпсоїдальних рефлекторів , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 2 (2019)
Arkadii Mykolaiovych Prodeus, Andrii Vitaliiovych Vityk, Daniil Yuriiovych Didenko, Суб’єктивне оцінювання якості та розбірливості мовних сигналів, спотворених синтезованими шумами , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 6 (2017)
Maksym Serhiiovych Fil, Dnys Yurevych Lebeddev, Leonid Mykolaiovych Pavlov, Підвищення стійкості цифрового телебачення до перешкод , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 5 (2019)
Arkadii Mykolaiovych Prodeus, Kseniia Victorivna Bukhta, Pavlo Vadymovych Morozko, Oleksii Volodymyroych Serhiienko, Ihor Valeriiovych Kotvytskyi, Oleksandr Oleksandrovych Dvornyk, Автоматизоване суб'єктивне оцінювання розбірливості мови при різних способах прослуховування , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 3 (2018)

1-10 з 232 Наступне

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.

[1] Genkin, A.A. Novaya informacionnaya tekhnologiya analiza medicinskih dannyh (programmnyj kompleks OMIS) / A. A. Genkin. – SPb.: Politekhnika, 1999. – 191 s.: il.

[2] V. A. Dyuk, V. L. Emanuel', Informacionnye tekhnologii v mediko-biologicheskih issledovaniyah, SPb.: Piter, 2003, 528 s.

[3] Antomonov M. YU. Matematicheskaya obrabotka i analiz mediko-biologicheskih dannyh [Tekst] / M. YU. Antomonov.- M.: Nauka, 2005. – 558 s.

[4] Vasil'ev V. I. Raspoznayushchie sistemy. Spravochnik. / V. I. Vasil'ev. – K.: Naukova Dumka, 1983. – 421 s.: il.

[5] Mіncer O. P. Іnformativnі tekhnologії v ohoronі zdorov’ya і praktichnіj medicinі: navch. posіb. / O. P. Mіncer, YU. V. Voronenko, V. V. Vlasov. – K.: Vishcha shkola, 2003. – 350 s.: іl.

[6] Korostelev, A. A. Teoreticheskie osnovy radiolokacii: uchebn. posobie dlya vuzov / A. A. Korostelev, N. F. Klyuev, YU. A. Mel'nik, A. A. Vegetyagin, V. A. Gubin, V. E. Dulevich i dr. – M. : Sov. radio, 1978. – 608 s.

[7] ShulyakA.P., ShachykovA.D., Criteria and procedures for estimation the informativity and feature selection in biomedical signals for the irrecognition / «Visnyk NTUU KPI» Seriya – Radiotekhnika. Radioaparatobuduvannya. 2016. – Вип. 66. – с. 79 – 86. DOI: 10.20535/RADAP.2016.66.79-86

[8] Shachykov A. D., Shulyak, A. P. "Analysis of the Biomedical Signals’ of the Problem of Recognition", 2014 IEEE XXXIV International Scientific Conference Electronics and Nanotechnology (ELNANO), April 15-18, 2014, Kyiv, Ukraine. p. 281-285. DOI: 10.1109/ELNANO.2014.6873982

[9] Shachykov A. D., Shulyak, A. P. Decomposition of Biomedical Signals on Mutually Orthogonal Components in the Diagnosis of Diseases", 2014 IEEE XXXIV International Scientific Conference Electronics and Nanotechnology (ELNANO), April 15-18, 2014, Kyiv, Ukraine, p. 291-294. DOI: 10.1109/ELNANO.2014.6873914

[10] Shulyak A.P., Shachykov A.D. Otrabotka pryntsypov analyza struktury tsyklycheskykh medyko-byolohycheskykh syhnalov dlya ykh obnaruzhenyya, raspoznavanyya y klassyfykatsyy [Testing the principles of analysis of the structure of cyclic biomedical signals for their detection, recognition and classification]/ Shachykov A.D., Shulyak A.P., Zbirnyk naukovykh pratsʹ «VISNYK NTUU «KPI». seriya pryladobuduvannya», vypusk 49(1), 2015р. – 169 – 179 с. DOI: 10.20535/1970.49(1).2015.47101

[11] Shachykov A. D., Shulyak, A. P. "About the Impact of Informative Features Selection in the Mutually Orthogonal Decompositions of Biomedical Signals for their Recognition", 2016 IEEE 36th International Conference ELECTRONICS and NANOTECHNOLOGY (ELNANO), Kyiv, Ukraine, April 19-21, 2016, р. 228-231. DOI: 10.1109/ELNANO.2016.7493054

[12] Shachikov A. D., SHelofast V. A., SHulyak O. P. «Modifikacii procedur otbora priznakov ciklicheskih mediko-biologicheskih signalov dlya ih raspoznavaniya», «Vіsnik NTUU KPІ» serіya priladobuduvannya», vip. 53(1), K.: 2017, s. 103-109. DOI: 10.20535/1970.53(1).2017.106810

[13] Shulyak A.P., SHachikov A.D. Osoblivostі vikoristannya harakteristiki formi mediko-bіologіchnih signalіv pri їh rozpіznavannі/ SHachikov A.D., SHulyak A.P., Zbіrnik naukovih prac' «VІSNIK NTUU «KPІ». serіya priladobuduvannya», vipusk 51(1), 2016r. – 131 – 139 s. DOI: 10.20535/1970.51(1).2016.78217

[14] Mandel I. D. Cluster analysis. - M.: Finance and Statistics, 1988. - 176 p.

[15] Kotov A., Krasilnikov N. Data clustering. 2006.

[16] Duran B., Odell P. Cluster analysis - M .: Statistics, 1977. - 128 p.

[17] PhysioNet. St.-Petersburg Institute of Cardiological Technics 12-lead Arrhythmia Database. http://www.physionet.org/cgi-bin/atm/ATM

[18] Potemkin V.G. Vvedenie v MATLAB. – M.: Dialog-MIFI, 2000

[19] D'yakonov V. P. MATLAB. Polnyj samouchitel'. – M.: DMK Press, 2012. – 768 s.: il.

[20] Sergienko A. B. Cifrovaya obrabotka signalov. – SPb, Piter, 2002. — 608 s.: