ارزیابی عملکرد طبقه‌بندهای SVM و FFNN در طبقه‌بندی آریتمی‌های قلبی با ویژگی‌های تبدیل موجک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشگاه صنعتی قم، دکترای مهندسی برق مخابرات سیستم

2 دانشگاه تربیت مدرس، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی برق مخابرات

چکیده

سیگنال الکتروکاردیوگرام، نشان‌دهنده‌ی فعالیت الکتریکی قلب و یکی از مهمترین کاربردهای آن تشخیص آریتمی‌های قلبی است. اما تحلیل یک ثبت طولانی از این سیگنال‌، با دشواری‌هایی رو به رو است. بنابراین نیاز به استفاده از روش‌های تشخیص خودکار، روز به روز بیشتر احساس می‏شود. در این مقاله الگوریتمی با استفاده از ویژگی‌های استخراج شده از تبدیل موجک و طبقه‌بند SVM پیشنهاد شده است. برای این منظور ابتدا نویزهای سیگنال، توسط فیلتر دیجیتال و تبدیل موجک حذف شده، سپس با الگوریتم Pan_Tompkins موج‏های R، استخراج شده‌‏اند. در ادامه ویژگی‏‌های هر ضربان قلب با تبدیل موجک گسسته استخراج شده و ابعاد فضای ویژگی‌ها با تبدیل PCA کاهش یافته است. سپس طبقه‌‏بندی با روش SVM و کرنل‌های مختلف آن انجام شده است. از داده‏‌های پایگاه MIT-BIH arrhythmia و نرم‌‏افزار MATLAB جهت ارزیابی کارآیی روش پیشنهادی در مقایسه با روش متداول Feed-Forward Neural Network (FFNN) استفاده شده است. پنج کلاس شامل ضربان‏‌های نرمال (N) و آریتمی‏‌های انسداد دسته شاخه چپ (LBBB)، انسداد دسته شاخه راست (RBBB)، انقباض زودرس دهلیزی (APB) و ضربان paced (PB)، با صحت 68/95 درصد با SVM در بهترین حالت و صحت 30/90 درصد با FFNN طبقه‏‌بندی شده است. نتایج نشان‌دهنده تشخیص موثرتر آریتمی‌های قلبی توسط روش پیشنهادی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Performance Evaluation of SVM and FFNN Classifier for Cardiac Arrhythmias Classification using Wavelet Features

نویسندگان [English]

  • Roozbeh Rajabi 1
  • Zahra Rostami 2
1 Assistant Professor of Electrical Engineering, Qom University of Technoloy
2 Tarbiat Modares University, MSc Student of Communications Engineering
چکیده [English]

The electrocardiographic signal represents the electrical activity of the heart and one of its applications is diagnosis of cardiac arrhythmias. However there are complications against analysis of a long record. Therefore, certain automatic diagnosis methods are needed. In this paper, an algorithm using a combination of wavelet features and SVM classifier is proposed. For this purpose, the signal noises are removed initially by digital filtering and then by wavelet transform. Then, the R waves are extracted through Pan-Tompkins algorithm. Afterwards, the features of each heartbeat are determined by discrete wavelet transform (DWT) and feature space dimension are reduced by PCA transform. Classification is done through SVM with different kernels. MIT-BIH arrhythmia database and MATLAB Software are used for evaluation of the proposed method in comparison with well-known Feed-Forward Neural Network (FFNN). Five groups including normal heartbeats (N), left bundle branch block (LBBB), right bundle branch block (RBBB), atrial premature beats (APB), and paced beat (PB) are classified through SVM with accuracy of 95.68% in the best case while the obtained classification accuracy for FFNN method is 90.30%. Results show that the proposed algorithm can detect cardiac arrhythmias more effectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Arrhythmia
  • PCA Transform
  • Discrete Wavelet Transform
  • SVM Method
  • Electrocardiogram
دوره 9، شماره 1 - شماره پیاپی 33
شماره 32 و 33 بهار 1397
خرداد 1397
صفحه 47-54
  • تاریخ دریافت: 27 آبان 1396
  • تاریخ بازنگری: 23 مرداد 1397
  • تاریخ پذیرش: 10 شهریور 1397
  • تاریخ اولین انتشار: 10 شهریور 1397