I n d on e s ian   Jou r n al  of   E lec t r ical  E n gin e e r in a n d   Com p u t e r   S c ience   Vol.   25 ,   No.   2 F e br ua r y   2022 ,   pp.   93 1 ~ 940   I S S N:  2502 - 4752,   DO I 10 . 11591/i jee c s . v 25 .i 2 . pp 931 - 940             931       Jou r n al  h omepage ht tp: // ij e e c s . iaes c or e . c om   C la ssi f y   a r r h y t h m ia  b y u si n 2 D   s p e c t r al   i m ag e s an d  d e e p   n e u r al  n e t w o r k       T r an   Anh   Vu 1 ,   Hoan g   Qu an g   Hu y 1 ,   P h a m   Duy   Kh an h 1 ,   Ng u ye n   T h i   M i n h   H u ye n 1 ,     T r in h   T h i   T h u   Uye n 1 ,   P h am   T h i   Vie t   Hu on g 2   1 B io me di c a l   E ngi ne e r in g   D e pa r tm e nt ,   S c hool   of   E le c tr oni c s   a n d   T e le c omm uni c a ti on s ,   H a noi   U ni ve r s it y   of   S c ie nc e   a nd   T e c hn ol ogy,   H a noi ,   V ie tn a m   2 I nt e r na ti ona l   S c hool ,   V ie tn a m   N a ti ona l   U ni ve r s it y,   H a noi ,   V ie tn a m       Ar t icle   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le   h is tor y :   R e c e ived   J ul   21 ,   2021   R e vis e d   De c   8 ,   2021   Ac c e pted   De c   1 8 ,   2021       E l ec t ro car d i o g ram   ( E CG )   is   t h e   mo s t   c o mmo n   met h o d   fo r   mo n i t o r i n g   t h e   w o r k i n g   of   t h e   h eart .   E CG   s i g n al   is   the   b a s i s   to   d et ermi n e   n o rma l   or   ab n o rmal   r h y t h m,   t h ere b y   h el p i n g   to   accu ra t el y   d i a g n o s e   card i o v as c u l ar   d i s eas e s .   T h eref o re,   an   au t o mat i c   al g o r i t h m   to   d et ec t   an d   d i a g n o s e   a b n o rmal   h eart   rh y t h m s   is   es s en t i a l .   T h ere   are   man y   met h o d s   of   cl as s i f y i n g   arrh y t h m i as   u s i n g   mach i n e   l earn i n g   al g o ri t h m s   s u c h   as   k - n eares t   n ei g h b o r s   (K N N ),   s u p p o r t   v ect o r   mach i n es   (SV M),   b as e d   on   t h e   feat u res   ex t ra ct e d   fro m   t h e   reco r d   of   E CG   s i g n al .   A ct u al l y ,   d ee p   l ear n i n g   al g o r i t h ms   ar e   ev o l v i n g   an d   h i g h l y   effect i v e   in   i mag e   an a l y s i s   an d   p ro ces s i n g .   In   t h i s   res earch ,   a   d en s e   n e u ra l   n e t w o rk   m o d e l   is   p ro p o s ed   to   cl as s i f y   n o rmal   an d   ab n o rmal   b ea t s .   In p u t   E CG   s i g n a l   p re s en t i n g   a   t i me   s er i es   is   co n v er t ed   i n t o   2 - D   s p ec t ral   i mag e   by   a p p l y i n g   w av e l et   t ran s fo rm .   Our   res earch   is   e v al u at e d   b as e d   on   u s i n g   t h e   Mas s ach u s e t t s   I n s t i t u t e   of   T ec h n o l o g y - Bet h   Is rae l   H o s p i t a l   (MIT - BIH )   arrh y t h m i a   d at a b as e.   The   accu rac y   of   the   cl as s i fi ca t i o n   al g o ri t h m   we   emp l o y   is   9 9 . 8 % ,   d em o n s t ra t i n g   t h e   mo d e l 's   v al i d i t y   w h e n   co mp are d   to   o t h er   rep o r t s '   f i n d i n g s .   T h i s   is   the   f o u n d a t i o n   fo r   o u r   al g o r i t h m   to   p r o v e   it   can   be   u t i l i ze d   as   an   effi ci e n t   m o d e l   fo r   cat eg o r i zi n g   arrh y t h mi a   u s i n g   E CG   s i g n al s .     K e y w o r d s :   2 - D   s pe c tr a l   im a ge   C onti nuous   w a ve let   tr a ns f or m   De e p   ne ur a l   ne twor k   E C G   s ignal   Th i s   is   an   o p en   a c ces s   a r t i c l e   u n d e r   the   CC   BY - SA   l i ce n s e.     C or r e s pon din g   A u th or :   P ha m   T hi   Vie t   Huong   I nter na ti ona l   S c hool ,   Vie tnam   Na ti ona l   Unive r s it y   144   Xua n   T huy ,   C a u   Gia y ,   Ha noi,   Vie tnam   E mail:   huongptv@i s vnu. vn       1.   I NT RODU C T I ON   An   a r r hythm ia   [ 1 ]   is   an   e lec tr ica l   i r r e gular it y   of   the   he a r t,   whic h   can   be   a   pa c ing   or   e lec tr ica l   c onduc ti on   a nomaly   in   the   he a r t   c ha mber s ,   in   whic h   the   he a r tbea t   is   i r r e gular ,   too   f a s t   or   too   s low.   An   a r r hythm ia   can   be   a s ympt omatic   or   c a us e   s ympt oms   s uc h   as   pa lpi tations ,   a   s e ns e   that   the   he a r t   is   be a ti ng   too   quickly   or   ir r e gular ly,   or   a   br e a k   be twe e n   he a r tbea ts   [ 2] .   M a ny   c a s e s   of   s e ve r e   a r r hythm ias   c a us e   th e   pa ti e nt   to   be c ome   dizz y,   f a int ,   ha ve   tr ouble   br e a thi ng,   a n d   ha ve   c he s t   pa in.   C ompl ica ti ons   can   oc c ur   s uc h   as   s tr oke ,   he a r t   f a il ur e ,   or   s udde n   de a th.   Ac c or ding   to   W H O   [ 3] ,   c a r diovas c ular   dis e a s e s   a r e   the   c a us e   of   th e   lar ge s t   mor talit y   in   the   wo r ld   ( mo r e   than   30% ) ,   highe r   th a n   de a th   f r om   c a nc e r .   It   is   e s ti mate d   that   each   ye a r   a bout   17. 9   mi ll ion   pe ople   wor ldwide   die   f r om   c a r diov a s c ular   dis e a s e s   of   whic h   85%   a r e   f r om   he a r t   a tt a c k   a nd   s tr oke .   E s pe c ially   in   the   c u r r e nt   s it ua ti on   of   C OV I D - 19   e pidemic,   the   r is k   of   de a th   of ten   f oc us e s   mainly   on   the   e lder ly   or   pa ti e nts   with   unde r lyi ng   medic a l   c ondit ions   including   c a r diovas c ular   dis e a s e .     E lec tr oc a r diogr a m   ( E C G)   is   a   c ha r t   that   r e c or ds   the   e lec tr ica l   im puls e s   ge ne r a ted   by   c a r diac   mus c le   c e ll   thr ough   e lec tr ode s   plac e d   in   the   body .   T he   E C G   s ignals   a r e   dis playe d   in   a   1 - D   time   s e r ies   t ha t   he lps   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I ndone s ian  J   E lec   E ng   C omp   S c i ,   Vol.   25 ,   No.   2 F e br ua r y   20 22 931 - 940   932   tr a c k   a nd   de tec t   ir r e gular it ies   in   the   he a r t   r hythm   ba s e d   on   the   wa ve f or m   a nd   the   f r e que nc y   of   the   h e a r tbea t.   E lec tr oc a r diogr a ms   can   be   us e d   to   diagnos e   c a r diovas c ular   pr oblems   in   indi viduals .   E lec tr oc a r diogr a m   r e a ding   is   a   dif f icult   tas k   that   ne e ds   e xpe r ienc e   a nd   tr a ini ng.   T he   s pe c ialis t   can   e va luate   if   a   c li nica l   s ympt om   of   a   he a r t   pr oblem   is   pr e s e nt   ba s e d   on   the   r e c o r de d   da ta.   As   a   r e s ult ,   identif ying   c a r diac   a r r hyt hmi a s   is   mos tl y   de pe nde nt   o n   the   knowle dge   of   the   doc t or ,   a nd   va r ious   doc to r s   will   p r ovide   d if f e r e nt   o utcome s .   F ur ther mor e ,   with   a   lengthy   ti me   int e r va l   E C G   r e c or d,   young   medic a l   p r a c ti ti one r s   may   ove r l ook   mild   s ignals   of   c a r diovas c ular   il lnes s .   As   a   r e s ult ,   we   r e quir e   a   too l   to   a s s is t   c li nicia ns   in   the   a na lys is   of   E C Gs .   As   a   r e s ult ,   we   r e quir e   a   tool   to   a s s is t   c li nicia ns   in   the   a na lys is   of   E C Gs .   In   whic h   one   of   the   ke y   f a c tor s   f or   pr ope r ly   diagnos ing   he a r t - r e late d   il lnes s e s   is   the   c a tegor iza ti on   of   a bno r mal   he a r t   be a ts .     T he   E C G   s ignal   is   a   1 - D   time   s e r ies   that   can   be   pr oc e s s e d   a nd   a na ly z e d   a utom a ti c a ll y   by   mac hine   lea r ning   a lgor it hms .   F ur ther mor e ,   de e p   lea r ning   a lgor it hms   ha ve   r e c e ntl y   be e n   de mons tr a ted   to   be   e xtr e mely   e f f icie nt   in   the   pr oc e s s ing   a nd   c a tegor iza ti on   of   2D   im a ge s .   De e p   lea r ning   a lgor it hms ,   whic h   a r e   a   s ubs e t   of   mac hine   lea r ning ,   r e ly   on   da ta   to   unde r s tand   ho w   to   s olve   pr oblems .   De e p   lea r ning   e mpl oys   the   ne ur a l   ne twor k,   a   mul ti - laye r e d   s tr uc tur e   of   a lgor it h ms .   Ar ti f icia l   ne ur a l   ne two r ks   of f e r   unique   c ha r a c ter i s ti c s   that   a ll ow   de e p   lea r ning   models   to   a c c ompl is h   tas ks   that   mac hine   lea r ning   models   ha ve   li mi tations .   T he r e   ha ve   be e n   s e ve r a l   s tudi e s   in   the   s ubjec t   of   a utom a ted   c a tegor iza ti on   a r r hythm ias .   W a ve   mor phologi c a l   c ha r a c ter is t ics   [4 ] - [ 6] ,   as   we ll   as   p a r a mete r s   s uc h   as   va r ianc e   a nd   s tanda r d   de viation   [ 7 ]   [ 8] ,   ha ve   be e n   e xtr a c ted   f r om   1 - D   E C G   s ignals   in   the   pa s t,   with   the   us e   of   mac hine   lea r ning   tec hniques   s uc h   as   KNN,   s uppor t   ve c tor   mac hine,   de c is ion   tr e e ,   a nd   r a ndom   f or e s t   [9 ] - [ 11] .   In   or de r   to   e xt r a c t   the   f e a tur e s   or   nor malize   da ta   [ 7]   mos t   c or r e c tl y,   thes e   tec hniqu e s   r e quir e   a   s ignal   pr e p r oc e s s ing   s tep   to   f il ter   noi s e ,   f il ter   ba s e li ne   dr if t   [1 ] - [ 9] .   De e p   lea r n ing   a ppr oa c he s   a r e   incr e a s ingl y   be ing   us e d   in   im a ge   pr oc e s s ing   a nd   a na lys is   with   gr e a t   e f f icie nc y   a nd   a c c ur a c y   [ 12 ] - [ 16] .   T he   ne ur a l   ne twor k   model   may   ope r a te   e f f e c ti ve ly   with   mul ti dim e ns ional   input s   without   the   f e a tur e   e xtr a c ti on   s tep.   How e ve r ,   be c a us e   the   output   of   a   1 - D   input   s ignal   is   les s   r e li a ble   than   a   2 - dim e ns ional   input ,   de e p   lea r ning   models   of ten   us e   a   2D   pictur e   as   their   input .   A   pr e vious   s tudy   [ 17]   uti l ize d   a   p ictur e   of   the   E C G   s ignal   that   ha d   not   be e n   t r a ns f or med,   whic h   obtaine d   99. 21%   a c c ur a c y   r a te.   T he   input   E C G   (1 - D)   time   s e r ies   s ignal   may   be   c onve r ted   in to   a   2 - D   s pe c tr a l   pictur e   us ing   tr a ns f or mation   tec hniques .   S ome   r e c e nt   r e s e a r c h   us e d   a   tr a ns f or med   2D   s pe c tr a l   im a ge   as   the   input   of   ne ur a l   ne twor k   c las s if ica ti on   model   f or   3   c las s e s   c las s if ica ti on   [ 15]   with   the   a c c ur a c y   of   98. 7% ,   a nd   8   c las s e s   c las s if ica ti on   [ 16]   a c hieving   an   a c c ur a c y   of   99 . 11 % .   Our   c ontr ibut ion   f oc us e s   pr im a r il y   on   a pp r oa c he s   f or   e xtr a c ti ng   c ha r a c ter is ti c s   f r om   an   E C G   s ignal   a nd   then   doing   c las s if ica ti on   us ing   s tanda r d   mac h ine   lea r ning   models ,   whic h   yielde d   e nc our a ging   r e s ult s .   In   a dd i ti on   to   ob taining   f e a tur e s   in   the   time   domain   [4 ] - [ 6] ,   s ome   a ppr oa c he s   e mpl oy   tr a ns f or mation   a l gor it hms   s uc h   as   the   F ou r ier   tr a ns f or m   a nd   the   wa ve let   tr a ns f or m   to   e xtr a c t   mor e   c ha r a c ter is ti c s   of   the   s ignal   in   the   f r e que nc y   domain   [7 ] - [ 9] .   How e ve r ,   if   li ne a r   f e a tur e s   a r e   pr e s e nt,   pe r f or mi ng   f e a tur e   e xtr a c ti on   is   e x tr e mely   dif f icult   a nd   mi ght   r e duc e   the   c las s if ica ti on   mode l's   e f f e c ti ve ne s s .   F ur ther mo r e ,   if   the   da taba s e   s ize   is   huge ,   s tanda r d   mac hine   lea r ning   m e thods   will   not   a tt a in   the   opti mum   e f f icie nc y.   He a r tbea t   c las s if ica ti on   a ppr oa c he s   ba s e d   on   de e p   lea r ning   a lgor it hms   ha ve   r e c e ntl y   be e n   pr e s e nted   as   a   s olut ion   to   thi s   c ha ll e nge .   T he   input   pr oc e s s ing   of   the   ne ur a l   ne twor k   is   a ls o   take n   int o   c ons ider a ti on,   in   a ddit ion   to   the   us a ge   of   mul ti - laye r   ne ur a l   ne two r k   models   with   s upe r ior   im a ge   c las s if ica ti on   e f f icie nc y.   Only   in f or mation   a bout   the   wa ve f or ms   is   obtaine d   whe n   the   c las s if ica ti on   mo de l's   input   is   an   im a ge   of   a   1D   E C G   s ignal   [ 17 ] ,   a nd   thi s   inf or mation   is   loca ll y   r e pr e s e nted   on   the   im a ge ,   w hich   mea ns   that,   a s ide   f r om   the   mor phology   of   th e   s ignal,   the   r e maining   int e r va ls   on   the   im a ge   c ontain   no   inf or mation.   As   a   r e s ult ,   s e ve r a l   a ppr oa c he s   ha ve   tr a ns f or med   a   1D   E C G   s ignal   int o   a   2D   s pe c tr a l   pictur e   us ing   tr a ns f or mation   a lgor it hms   [ 15 ] [ 16] .   T he   s ignal's   tempor a l   a nd   f r e que nc y   domain   inf or mati on   a r e   both   c ontaine d   in   2D   s pe c tr a l   im a ge s .   C li p ping   the   s ignal   s e gments   at   s pe c if ic   int e r va ls   f r om   the   be g inni ng   to   the   c onc lus ion   of   the   s ignal,   on   the   oth e r   ha nd,   mi ght   pr oduc e   une ve nne s s   in   the   c las s if ica ti on   of   t he   be a ts   in   the   2D   pictu r e s .   We   s ugge s t   a   ne w   a ppr oa c h   in   thi s   s tudy   that   is   ba s e d   on   the   e volut ion   of   e a r li e r   methods ,   whic h   a r e :   a)   E qua ll y   c ut   the   s ignal   s e gments   by   taking   the   s a me   int e r va l   on   both   s ides   of   the   R   pe a ks .   b)   Us ing   the   c onti nuous   wa ve let   tr a n s f or m   ( C W T )   to   c onve r t   the   s ignal   s e gment   inf or mation   int o   2D   s pe c tr a l   pictur e s   f r om   the   c li ppe d   s ignal   s e gments .   c)   T he   de ns e   ne ur a l   ne twor k   model   is   ut il ize d   to   identif y   he a r tbea ts   us ing   thes e   im a ge s   as   input .   d)   Our   r e s e a r c h   pa pe r   is   or ga nize d.   P a r t   II   e xplains   our   r e s e a r c h   method.   P a r t   I I I   pr e s e nts   e xpe r im e ntal   r e s ult s ,   a nd   P a r t   IV   c onc ludes   the   pa pe r .       2.   RE S E AR CH   M E T HO D   2. 1.    Dat ab as e s   In   thi s   s tudy,   we   e va luate   the   e f f e c ti ve ne s s   of   our   a lgor it hm   ba s e d   on   us ing   the   M I T - B I H   a r r hythm ia   da taba s e   [ 1]   whic h   is   publi s he d   on   P h ys ionet. or g.   T he   da taba s e   include s   48   E C G   r e c or ds ,   each   is   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I ndone s ian  J   E lec   E ng   C omp   S c i     I S S N:   2502 - 4752       C las s if y   A r r hy thmia  by   us ing  2D  Spe c tr al  I mage s   and  De e N e ur al  N e tw or k   ( T r an  A nh  V u )   933   s li ghtl y   mor e   than   30   m inut e s   long.   I ns ide   the   da taba s e ,   each   r e c or d   of   each   dif f e r e nt   pa ti e nt   is   ba ndwidth   f il ter e d   at   the   f r e que nc y   r a nge   of   0. 1 - 100   Hz   a nd   digi ti z e d   at   a   f r e que nc y   of   360   Hz .   T he   r e c or ds   we r e   labe led   with   the   R   pe a ks   a nd   the   pos it ion   of   the   pe a ks   that   a ppe a r e d   to   be   an   a r r hythm ia.   T he r e f or e ,   the   e f f e c ti ve ne s s   of   our   c las s if ica ti on   model   can   be   a s s e s s e d.   T he   thr e e   c omponents   of   an   E C G   a r e   de picte d   in   F ig ur e   1.   T he   P   wa ve   r e pr e s e nts   a tr ia   de polar i z a ti on;   the   QR S   c ompl e x,   whic h   r e pr e s e nts   ve ntr icula r   de polar iza ti on;   a nd   the   T   wa ve ,   whic h   s hows   ve ntr icle   r e polar iza ti on.             F igur e   1.   E C G   of   a   he a r t   in   nor mal   s inus   r hythm       2. 2.    B lock   d iagram   F ig ur e   2   s hows   the   im pleme ntation   of   the   a lgor it h m.   T he   E C G   s ignal   is   c las s if ied   int o   two   c las s e s :   nor mal   a nd   a bnor mal .   F ir s tl y,   we   us e   the   pa c k a ge   wa ve f or m - da taba s e   ( W F DB )   f o r   loading   E C G   a nd   a nnotations   f r om   the   da tas e t   in   Ke r a s   f r a mew o r k   in   P ython .   E a c h   type   is   identif ied   by   a   s y mbol   that   c or r e s ponds   to   the   number   of   be a ts .   T he   s ignal's   pe a k   R   may   be   de ter mi ne d   us ing   the   pe a k's   c ha r a c ter is ti c s .   How e ve r ,   we   u ti li z e   R   pe a k   va lue   labe led   in   the   d a tas e t   f or   s ignal   pr oc e s s ing   s im pli c it y.   T he   s e c ond   s tage   is   s ignal   s e gmenta ti on,   whic h   invol ve s   taking   an   e qua l   time - s e r ies   s ignal   be f or e   a nd   a f ter   R   pe a ks .   W a ve let   tr a ns f or mation   is   us e d   to   c onve r t   thes e   s e gmente d   E C G   s ignal   int e r va ls   f r om   time   s e r ies   to   2 - dim e ns ional   s pe c tr a l   pictur e s .   In   thi s   s tep,   we   us e   the   s c a logr a m   tool   to   r e p r e s e nt   the   tr a ns f or med   im a ge s .   T h i s   im a ge   da tas e t   is   then   us e d   as   the   input   of   the   c las s if ica ti on   de e p   ne ur a l   ne twor k   model.   T he   im a ge   is   divi de d   int o   tr a ini ng   s e ts   a nd   va li da ti on   s e ts   to   pe r f or m   c las s if ica ti on   a nd   e va luate   our   model.             F igur e   2.   Ar r hythm ia   de tec ti on   d iagr a m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I ndone s ian  J   E lec   E ng   C omp   S c i ,   Vol.   25 ,   No.   2 F e br ua r y   20 22 931 - 940   934   2. 3.    P r op os e d   m e t h od   2. 3. 1.   P r e - p r oc e s s in g     To   c onve r t   the   s ignal   E C G   int o   im a ge s ,   we   f ir s t   ne e d   to   output   the   R   pe a k   in   the   s ignal   r e c or ds ,   whic h   is   us e d   to   r e pr e s e nt   a   he a r tbea t .   We   de tec t   R   pe a ks   by   s ignal's   de tec ti ng   pe a ks   a lgor it hm   f r om   the   S c ipy   pa c ka ge   ba s e d   on   pr ope r ti e s   of   E C G   s ignal's   pe a k.   T he   a lgor it hm   pe r f o r ms   f indi ng   a ll   loca l   m a xim a   in   the   da ta   s e r ies   by   s im ply   c ompar ing   ne ighbor ing   va lues .   T he n   s e lec t   R   pe a k s   as   a   s ubs e t   of   thes e   pe a ks   ba s e d   on   the   c ondit ions   of   the   pe a k's   pr ope r ti e s .   T he   E C G   s ignal   in   the   da ta   s e t   ha s   a   s a mpl ing   f r e que nc y   of   360   Hz ,   so   the   s ignal   will   be   r e pr e s e nted   in   the   time   domain   by   time   index   unit   with   each   time   index   e qua l   to   1/360   s.   In   ou r   c a s e ,   we   de tec t   R   pe a ks   by   c hoos i ng   the   maximal   va lue   of   the   E C G   s ignal   in   the   m ini mum   hor izonta l   dis tanc e   of   150   indexe s   be twe e n   ne ighbor ing   pe a ks .   F igu r e   3   pr e s e nts   the   R   pe a ks   of   the   E C G   s ignal.             F igur e   3.   R   pe a ks   de tec ted   by   the   s c ipy   pa c ka ge       In   thi s   s tudy,   f o r   s im pli c it y,   we   uti li z e   R   pe a ks   va lue,   whic h   ha s   a lr e a dy   be e n   pos it ioned   in   the   da taba s e .   F r om   the   da ta   s e t,   9000   he a r tbea ts   a r e   r a ndomi z e d   with   e qua l   number s   of   nor mal   a nd   ir r e gular   be a ts ,   f or   a   tot a l   of   4500   be a ts .   F r om   the   pos it ion   of   R   pe a k   of   each   be a t,   it   will   go   ba c kwa r d   a nd   f or wa r d   to   each   s ide   a   s ignal   int e r va l   of   the   length   e qua l   200   i nde xe s .     2. 3. 2.   Gener at ion   of   2 - D   s p e c t r al   im age s   T he or e ti c a ll y,   a ny   s ignal   can   be   de c ompos e d   int o   its   c omponent   s ignals   in   both   the   tempor a l   a nd   the   f r e que nc y   domain.   T he r e f or e ,   the   E C G   s ignal   can   be   a na lyze d   int o   c omponent   s ignals   to   de ter mi ne   whe n   a nd   at   wha t   f r e que nc y   the   a r r hy thm ia   oc c ur s   [ 18] .   T he   wa ve let   tr a ns f or m   f ul f il ls   thes e   two   r e quir e ments .   It   make s   the   c onti nuous   s ignal   x( t)   f r om   one   dim e ns i on   in   two   a   2D   s pa c e   de f ined   as   ( 1)     S ( a , b)   =   1 ( ) ( )  +   ( 1)     whe r e   a   a nd   b   a r e   the   s c a le   f a c tor   a nd   s hif t   tr a ns lation   a ppli e d   in   the   c onti nuous   pa r e nt   wa ve let   Φ ( t ) .   In   thi s   s tep,   the   c onti nuous   wa ve let   tr a ns f or m   ( C W T )   is   a ppli e d   to   ge ne r a te   an   E C G   s ignal   int o   a   2D   s pe c tr um.   De pe nding   on   the   s tudy   goa l,   s e ve r a l   types   of   wa ve let   tr a ns f or ms   can   be   e mpl oye d   to   a na lyze   E C G   s ignals .   F or   e xa mpl e ,   to   r e move   E C G   ba s e li ne ,   we   us e   f i ve   wa ve let   tr a ns f or m   f a mi li e s   with   a   tot a l   of   14   wa ve let   c onf igur a ti ons :   Da ube c hies ,   C oif lets ,   S yml e ts ,   F e jer - Kor ovkin,   a nd   M e ye r   [ 19] .   T he   va r iatio n   of   the   a bnor mal   he a r tbea t   is   a   non - s tationar y   s ignal   so   it   is   s uit a ble   to   c hoos e   M or let   as   the   mot he r   wa ve let   be c a us e   of   it s   a na lys is   a ppli c a ti on   on   dis c r im inate   a r r hyth mi a s   in   the   E C G   s ignal   [ 20] .   In   theor y,   t he   M or let   wa ve let   is   the   mos t   popular   c ompl e x   wa ve let   us e d   in   pr a c ti c e   [ 21]   a nd   is   de f ined   as   ( 2)     ( ) = 1 4 ( 0 0 2 2 ) 2 2   ( 2 )     whe r e   0   is   the   c e ntr a l   f r e que nc y   of   the   mot he r   wa v e let   a nd   s e t   by   de f a ult   f or   each   wa ve let   with   r e s pe c ti ve   va lue.   T he   s e c ond   ter m   in   the   b r a c ke t   is   c or r e c t   f or   the   non - z e r o   mea n   of   the   c ompl e x   s inus oid   of   the   f ir s t   ter m   a nd   can   be   ne gli gibl e   if   0 > 5.   W it h   r e ga r ds   to   the   s c a le   f a c tor ,   the   s ize   of   the   pict ur e 's   he ight   ha s   an   im pa c t   on   the   r e s olut ion   of   2D   s pe c tr a l   pictur e s .   On   the   other   s ide,   the   s ignal   le ngth   c or r e s ponds   to   the   wid th   s ize   of   s pe c tr a l   im a ge s .   We   c hos e   the   f e a tur e s   c ondit ion   that   o f f e r   the   output   pi c tur e s   s ize   with   the   be s t   c las s if ica ti on   a c c ur a c y   by   r unning   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I ndone s ian  J   E lec   E ng   C omp   S c i     I S S N:   2502 - 4752       C las s if y   A r r hy thmia  by   us ing  2D  Spe c tr al  I mage s   and  De e N e ur al  N e tw or k   ( T r an  A nh  V u )   935   the   e xpe r im e nt   m ult ipl e   ti mes   with   va r ied   s ize s   of   2D   output   im a ge s   a nd   c ompar ing   the   c las s if ica ti on   r e s ult s   in   pa r t   3.   T he   s c a le   f a c tor   is   s e lec ted   to   t r a ns f or m   li ne a r it y   f r om   1   to   150 .   T he   s c a le   r e pr e s e nts   the   number   of   ti mes   the   wa ve let   is   s tr e tche d.   T he   lar ge r   s c a le,   the   mor e   s tr e tche d   wa ve let   is ,   a nd   the   mor e   s e ns it ive   it   is   to   lowe r   s ignal   f r e que nc ies .   F or   be tt e r   vis ua li z a ti o n,   the   s c a logr a m   is   us e d   to   ge ne r a te   a nd   s how   the   2D   s pe c tr um   f or   the   C W T .   T he   C W T   c oe f f icie nts   of   a   s ignal   a r e   take n   in   a bs olut e   va lue   a nd   its   gr a ph   is   plot ted.   F ig ur e   4   p r e s e nts   an   E C G   s ignal   a nd   i ts   s c a logr a m.                 F igur e   4.   An   E C G   s ignal   a nd   its   s c a logr a m       In   the   s c a logr a m   outpu t,   the   pe r iod   in   the   ve r ti c a l   is   de f ined   by   ( 3 ) ,       P e r iod   =     ( 3)     whe r e   s   is   the   s c a le,   a nd   b   ( 0 )   is   the   c e ntr a l   f r e qu e nc y   us e d   to   buil d   the   c hos e n   wa ve let.   E a c h   hor i z ontal   f e a tur e   may   be   r e ga r de d   as   a   f r e que nc y   of   the   tot a l   s ignal,   a nd   ther e   is   no   c onti nuous   li ne   in   the   outp ut   im a ge   to   indi c a te   that   the   f r e que nc ies   a r e   not   time - c o ns is tent.   T he   s c a logr a m   is   a   two - dim e n s ional   pi c tur e   of   150x401   pixels ,   wi th   150   r e pr e s e nti ng   the   number   of   s c a les   us e d   in   the   wa ve let   tr a ns f or m   a nd   401   b e ing   the   number   of   indi c e s   in   the   E C G   s ignal   da ta.       2. 3. 3 .   De e p   n e u r al   n e t wor k   c on s t r u c t ion   Data   s e tup:   Our   pr e pa r e d   da tas e t   now   is   divi de d   int o   the   tr a ini ng   s e t   a nd   tes t   s e t   with   a   3/1   r a ti o;   the   tr a in/ tes t   s pli ts   a r e   ge ne r a ted   to   e ns ur e   that   the r e   is   no   ove r lap   be twe e n   the   two   s e ts .     M ode l   c ons tr uc ti on:   Af ter   the   E C G   s ignal   is   c on ve r ted   int o   a   s pe c tr a l   im a ge ,   each   im a ge   will   be   a s s igned   a   va lue   of   0   ( nor mal   pe a k)   or   1   ( a bn or mal   pe a k) .   To   c las s if y   thes e   im a ge s ,   we   us e   a   ba s ic   c onvolut ional   ne ur a l   ne twor k .   T he   s ize   of   the   model   input   is   a   x   150   x   401   whe r e   a   is   the   number   of   150x401   pixel   im a ge s   e nter e d   int o   the   model.   T he   hidden   l a ye r   is   c ons tr uc ted   by   two   de ns e   laye r s   with   500   a nd   100   node s   s e pa r a tely.   T he   output   laye r   ha s   two   ne ur on s   f or   the   f inal   c las s if ier   that   a r e   e it he r   0   ( nor mal   p e a k)   or   1   ( a bnor mal   pe a k) .   Ac ti va ti on   f unc ti on:   T he   a c ti va ti on   f unc ti on   may   be   us e d   to   c omput e   the   output   of   each   node   in   an   a r ti f icia l   ne u r a l   ne twor k   given   a   c oll e c ti on   of   im a g e   input s .   T he   r e c ti f ied   li ne a r   a c ti va ti on   f unc t ion   ( R e L U)   is   us e d   in   the   hidden   laye r   a nd   is   s ugge s ted   as   the   d e f a ult   f or   mul ti laye r   pe r c e ptr on   ( M L P )   a nd   c onvo lut ional   ne ur a l   ne twor ks   ( C NN s )   [ 22] .   If   the   input   is   pos it i ve ,   it   wil l   be   di r e c tl y   output ;   other wis e ,   it   will   be   z e r o.   We   us e   the   S o f tm a x   a c ti va ti on   f unc ti on   in   the   output   laye r   to   ge ne r a te   a   ve c tor   of   c las s if ica ti on   p r ob a bil it ies ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I ndone s ian  J   E lec   E ng   C omp   S c i ,   Vol.   25 ,   No.   2 F e br ua r y   20 22 931 - 940   936   with   the   pr oba bil it ies   of   each   va lue   pr opor ti ona l   to   the   r e lative   s c a le   of   each   va lue   (0   a nd   1)   in   th e   ve c tor   us ing   ( 4) ,       ( ) = = 1   ( 4 )     whe r e   K   is   the   numbe r   of   c las s e s .   By   a pplyi ng   the   s tanda r d   e xpone nti a l   f unc ti on   to   each   e leme nt     a nd   no r malize s   thes e   va lues   by   divi ding   by   the   s um   of   a ll   thes e   e xpone nti a ls ,   it   e ns ur e s   that   each   c omponent   will   be   in   the   int e r va l   [ 0, 1]   a nd   the   s um   of   c omponents   output   ve c tor     is   1.   Af t e r   that,   the   c las s   with   higher   pr oba bil it ies   va lue   will   be   labe led   as   the   im a ge s   type.   F ig ur e   5   pr e s e nts   the   d e ns e   ne ur a l   ne twor k   ( DN N)   model   a r c hit e c tu r e .             F igur e   5.   T he   de ns e   ne ur a l   ne twor k   ( DN N)   model   a r c hit e c tur e       C os t   function :   T he   goa l   of   the   c os t   f unc ti on   is   to   c ompr omi s e   the   a c c ur a c y   of   the   a lgor it hm ,   by   taking   the   a ve r a ge   e r r or   be twe e n   the   p r e diction   r e s ult   a nd   the   pe r f or manc e   r e s ult .   In   theor y,   the r e   a r e   a   va r iety   of   c os t   f unc ti ons   that   can   be   us e d.   In   our   pa pe r ,   we   c hoos e   s pa r s e   c a t e gor ica l   c r os s - e ntr opy   as   c os t   f unc ti on   be c a us e   it   s a ve s   memor y   a nd   c omput a ti on   ti me.   I ns tea d   of   us ing   an   e nti r e   ve c tor ,   it   jus t   uti li z e s   a   s ingl e   int e ge r .   T he   c r os s - e ntr opy   los s   be twe e n   the   labe ls   a nd   our   r e s ult s   is   c a lcula ted   with   the   ( 5 )     C   =   1 ( [ (     ( )   + ( 1 )     ( 1 )   ] ) = 1   ( 5)     whe r e   C   is   the   c os t   to   be   mi n im ize d,   n   is   the   num be r   of   t r a ini ng   point s ,   y   is   the   tar ge t   va lue,   N   is   th e   number   of   the   c las s e s ,   c   is   the   index   of   the   c las s ,   a nd   a   is   the   a c tual   va lue.   We   us e   the   s tocha s ti c   gr a dient   de s c e nt   ( S GD )   opti m ize r   f o r   tr a ini ng   our   model.   It   e va luat e s   the   e r r or   g r a dient   f o r   the   c ur r e nt   s tate   of   the   mo de l   us ing   the   tr a ini ng   da tas e t,   then   upda tes   the   we ight s   of   ou r   model   via   ba c kpr opa ga ti on.       3.   RE S UL T S   AND   DI S CU S S I ON   3. 1.    Clas s if icat ion   r e s u lt   T he   two   pa r a mete r s   in   ou r   method   that   a f f e c t   the   r e s ult   dir e c tl y   a r e   s c a le   of   wa ve let   tr a ns f or m   a nd   the   int e r va l   of   s ignal   f or   each   s pe c tr a l   im a ge .   T he   lar ge   s c a le   can   o f f e r   the   model   h igh   s e ns it ivi ty,   bu t   it   take s   a   long   time   to   c las s if y   the   da ta   a nd   the   s pe e d   of   t he   pr oc e s s   is   ve r y   s low.   T he   s ignal   s e gment   int e r va ls   a r e   s im il a r .   L ong   int e r va l   c a r r ies   mor e   inf o r mation   of   E C G   s ignal,   but   it   a ls o   take s   mor e   time   a nd   de c r e a s e s   the   s pe e c h   of   the   p r oc e s s .   W it h   the   c a pa c it y   of   our   s e tup   s ys tem,   we   ha ve   to   t r a de of f   be twe e n   the   s c a les   a nd   the   int e r va l   va lues .     T a ble   1   r e pr e s e nts   the   pa r a mete r s   a nd   the   c or r e s ponding   tes ti ng   ti me .   We   ha ve   the   be s t   a c c ur a c y   with   a   C W T   s c a le   of   150   a nd   an   E C G   s ignal   s e gment   int e r va l   of   401   indi c e s .   T he   high   s e ns it ivi ty   of   the   tr a ns f or mation   model   is   s hown   by   the   s c a le   va lue   of   150.   T he   s ignal   int e r va l   f r om   R   pe a ks   is   401   indexe s   be f or e   a nd   a f ter   that   the r e   is   a de qua te   in f or mation   in   the   pr e s e nt   pe r iod   a nd   c ompar ing   the   c ur r e nt   p e r iod   to   the   be f or e   a nd   a f ter   pe r iods .   T he   a c c ur a c y   of   the   model   is   99. 8 %   a f ter   r unn ing   10   e poc hs   us ing   an   opti mi z e r   of   s tocha s ti c   gr a dient   de s c e nt   a nd   c omput ing   the   los s   with   a   s pa r s e   c a tegor ica l   c r os s - e ntr opy.   In   the   las t   s tep,   we   us e   the   c onf us ion   matr ix   to   e va luate   our   model.   T he   c onf us ion   matr ix   a ll ows   us   to   e va luate   the   c la s s if ica ti on   model   vis ua ll y.   E a c h   r ow   r e pr e s e nts   the   a c tual   or   tr ue   v a lue,   a nd   each   c olum n   r e pr e s e nts   the   pr e dicte d   v a lue;   we   ne xt   c ompar e   the   a c tual   a nd   pr e dicte d   va lues   f or   each   c las s .   T he   diagona l   va lues   a r e   the   bigg e s t   in   an   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I ndone s ian  J   E lec   E ng   C omp   S c i     I S S N:   2502 - 4752       C las s if y   A r r hy thmia  by   us ing  2D  Spe c tr al  I mage s   and  De e N e ur al  N e tw or k   ( T r an  A nh  V u )   937   e f f icie nt   model,   e quivale nt   to   the   number   of   p r e dicte d   va lues   e qua l   to   the   a c tu a l   va lue.   T he   va lues   in   the   matr ix   a r e   then   no r malize d   to   a   r a nge   of   0   to   1,   wi th   1   be ing   the   de s ir e d   va lue   in   the   diagona l   c e ll s .   F ig ur e   6   pr e s e nts   the   c onf us ion   matr ix   f or   the   pr opos e d   c las s if ica ti on   model.         T a ble   1 .   T a ble   of   pa r a mete r s   a nd   r e s ult s   in   tes ti ng   ti mes   S c a le   I nt e r va l   S a mpl e s   A c c ur a c y   50   401   9 , 000   99.16%   100   201   9 , 000   99.51%   100   201   9 , 000   99.73%   100   601   9 , 000   99.69%   150   201   9 , 000   99.20%   150   401   9 , 000   99.81%           F igur e   6.   C onf us ion   matr ix   f o r   the   pr opos e d   c las s if ica ti on   model       Our   model   ha s   a   c onf us ion   matr ix   with   c e ll s   in   diagona l   e qua l   1,   that   s how   the   a mount s   of   a c tual   a bnor mal   be a ts   a nd   pr e dicte d   a bnor mal   be a ts   a lm os t   s im il a r .   T he   lea r ning   c ur ve   in   F ig ur e   7   s h ows   the   e f f e c ti ve ne s s   of   thi s   c las s if ica ti on   model.   T he   lea r ning   c ur ve   s hows   the   gr a phs   of   the   va lue   of   los s   f unc ti on   a nd   a c c ur a c y   of   t r a ini ng   s e t   a nd   va li da ti on   s e t   dur ing   the   c las s if ica ti on   ti me .   In   ou r   model ,   we   r e c e i ve   good   r e s ult s   in   both   tr a ini ng   s e t   a nd   va li da ti on   s e t.   A f ter   the   f i r s t   e poc h,   the   a c c ur a c y   of   the   t r a ini ng   s e t   a nd   va li da ti on   s e t   a r e   ve r y   high   a nd   s table ,   a ppr oxi mate ly   1.   C ontr a r y   to   the   a c c ur a c y,   the   va lues   of   the   los s   f unc ti on   of   two   s e ts   a r e   ve r y   low   a nd   s table   a f ter   the   f ir s t   e poc h,   a pp r oxim a tely   0.   T ha t   pr oo f   ou r   model   is   not   ove r f it t ing   or   unde r f it ti ng.             F igur e   7.   L e a r ning   c ur ve s       3. 2 .    Dis c u s s ion   To   r e c ognize   the   e f f e c ti ve ne s s   of   the   method   whi c h   us e s   wa ve let   tr a ns f or m   to   c onve r t   E C G   s ignal   to   2 -   D   s pe c tr a l   im a ge s   then   c las s if ica ti on   by   de ns e   ne ur a l   ne twor k   model,   we   c ompar e   it   with   other   methods   a ls o   de tec ti ng   a r r hythm ias   a nd   us ing   M I T - B I H   d a taba s e .   We   c ompar e d   the   model   of   a utom a ti c   a r r hythm ia   c las s if ica ti on   ba s e d   on   E C G   s ignaling   with   othe r   r e c e nt   models   a s   s hown   in   T a ble   2 .   Our   a ve r a ge   a c c ur a c y,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I ndone s ian  J   E lec   E ng   C omp   S c i ,   Vol.   25 ,   No.   2 F e br ua r y   20 22 931 - 940   938   s e ns it ivi ty,   s pe c if icity,   pr e c is ion   va lue,   in   tu r n,   r e a c he d   99. 8 % ,   99. 7% ,   99 . 8% ,   99 . 8%   r e s pe c ti ve ly,   de mons tr a ted   s upe r ior   pe r f or manc e   whe n   c ompar e d   to   pr e vious   a lgor it hms   that   pr oduc e d   two   c las s e s   in   the   f ive   ini ti a l   models .   Ou r   model   ha s   the   highes t   a ve r a ge   a c c ur a c y   of   the   a lgor it hms   c ompar e d.   T his   s hows   the   s upe r ior it y   of   de e p   lea r ning   al gor i thm s   c ompar e d   to   mac hine   lea r ning   a lgor i thm s   [ 9] [ 23] [2 4 ].   W i th   other   models   us ing   C NN   or   long   s hor t   ter m   memo r y   ( L S T M )   [2 5 ],   ge ne r a l   s pa r s e d   ne ur a l   ne twor k   ( GSN N)   [ 26] ,   r a dial   ba s is   f unc ti on   ( R B F )   [ 27] ,   ou r   model   ha s   be tt e r   r e s ult s ,   as   our   input   to   ne ur a l   ne twor k   mo de l   is   2D   s pe c tr a l   im a ge s   whic h   ha ve   inf or mation   in   both   time   a nd   f r e que nc y   domain .   One   of   the   pos s ibl e   f a c tor s   a f f e c ti ng   the   f inal   r e s ult   is   the   les s e r   number   of   he a r tbea ts   we   uti li z e   f or   tr a ini ng   a nd   tes ti ng   ou r   de e p   ne ur a l   ne tw or k   model.   W he n   we   de ve lop   ou r   model   to   be   a   mul ti c las s   c las s if ica ti on   model,   the   r e s ult s   of   s e ve n   models   with   output   of   mo r e   than   two   c las s e s   s how   that   our   model   may   be   a   good   im pr ove ment.   T he   de tec ti on   of   a r r hythm ias   on   hour ly   long   E C G   r e c or ds   is   time - c ons umi ng   a nd   r e quir e s   the   e xa mi ne r   to   pa y   c los e   a tt e nti on .   It   is   f e a s ibl e   to   im pr ove   the   pe r f or manc e   of   medic a l   pr of e s s ionals   by   guidi ng   the   obs e r ve r   to   a na lyze   noti c e a ble   a nomalies   us ing   a utom a ted   c a tegor iza ti on   methods .   As   a   r e s ult ,   the   diagnos is   a nd   tr e a tm e nt   of   c a r d iovas c ular   dis or de r s   in   the   c li nic   may   be   done   f a s ter   a nd   mo r e   e f f icie ntl y.       T a ble   2.   C ompar is on   be twe e n   the   pr opos e d   model   a nd   other   s tate - of - the - a r t   E C G   c las s if ica ti on   tec hniques   Y e a r s   M ode l   C la s s   A c c ur a c y   %   S pe c if ic it y   %   S e ns it iv it y   %   P r e c is io n   %   F1   s c or e   2018   S V M   [ 23]   2   96%   -   -   -   -   2018   KNN   [ 9]   2   97.5%   -   -   -   -   2019   C N N   [2 5 ]   2   97.2%   98.7%   93.8%   96.8%   -   2019   L S T M   [2 5 ]   2   71.4%   50.1%   93.6%   64.2%   -   2019   S V M   [2 4 ]   2   98.3%   97.5%   99.1%   -   98.3%   2021   P r opos e d   mode l   ( D N N )   2   99.8%   99.8%   99.7%   99.8%   -   2020   G S N N   [ 26 ]   5   98%   -   -   98%   98%   2016   S V M - RBF   [ 27]   5   98.91%   97.85%   98.91%   -   -   2019   F a s te r   R - C N N   [ 17]   5   99.21%   99.45%   98.06%   -   -   2020   C N N   [ 28]   5   98.33%   99.09%   98.33%   98.34%   -   2020   L S T M   [ 29]   5   99.37%   99.14%   94.89%   96.73%   95.77%   2019   C N N   [ 30]   5   99%   -   -   -   -   2020   C N N   [ 16]   8   99.11%   99.61%   97.91%   98.58%   98%   2021   C N N   [ 15]   3   98.7%   -   -   -   -       4.   CONC L USI ON   In   thi s   pa pe r ,   we   s how   how   to   us e   a   de ns e   ne ur a l   ne twor k   model   to   de tec t   a r r hythm ias   f r om   E C G   da ta   r e c or dings .   An   a c c ur a te   taxonomy   of   E C G   s ignals   pr ovides   an   e xc e ll e nt   f ounda ti on   f o r   c a r dio va s c ular   dis e a s e   diagnos is   a nd   pr ognos is .   Our   a ppr oa c h   is   unique   in   that   it   us e s   the   W a ve let   tr a ns f o r m   to   tu r n   a   one - dim e ns ional   E C G   s ignal   int o   two - dim e ns ional   s pe c tr a l   pictur e s ,   whic h   a r e   then   us e d   as   input   to   a   c las s if ica ti on   model.   W he n   c ompar e d   to   methods   that   int e gr a te   f e a tur e   e xtr a c ti on   a nd   c ur r e nt   mac hine   lea r ning   tec hnologi e s ,   the   ne ur a l   ne two r k   model   h a s   s hown   be ne f icia l   in   e nha nc ing   the   a c c ur a c y   of   he a r tbea t   diagnos e s .         RE F E RE NC E S   [ 1]   C A nt z e le vi tc a nd  A B ur a s hni kov,  O ve r vi e w   of   ba s i c   me c ha ni s ms   of   C a r di a c   A r r hyt hmi a ,”   in   C ar di a c   E le c tr ophy s io lo gy   C li ni c s , vol . 3, no. 1, pp. 23 - 45, 2011, doi:   10.1016/j .c c e p.2010 .10.012 .     [ 2]   G.   B.   M oody   a nd   R.   G.   M a r k,   " T he   im pa c t   of   th e   M I T - B I H   A r r hyt hmi a   D a ta ba s e ,"   in   I E E E   E ngi ne e r in g   in   M e di c in e   and   B io l ogy   M agaz in e ,   vol .   20,   no.   3,   pp.   45 - 50,   M a y - J une   2001,   doi :   10.11 09/ 51.932724.   [ 3]   W H O ,   C a r di ova s c ul a r   di s e a s e s   ( C V D s ) ,”   w ho.i nt ,   ht tp s :/ /ww w .w ho.i nt /e n/ ne w s - r oom/ f a c t - s he e ts /d e t a il /   c a r di ova s c ul a r - di s e a s e s - ( c vds )   ( a c c e s s e d   D e c .   2021 )   [ 4]   M .   H a mm a d,   A.   M a he r ,   K.   W a ng,   F.   J ia ng,   a nd   M.   A mr a ni ,   " D e te c ti on   of   a bnor ma l   he a r t   c ondi ti ons   ba s e d   on   c ha r a c te r is ti c s   of   E C G   s ig na ls ,"   M e as ur e m e nt ,   v ol .   125,   pp 634 - 644,   2018 ,   doi :   10.1016/j .me a s ur e me nt .2018.05.033 .     [ 5]   M.   K.   S e na pa ti ,   M.   S e n a pa ti a nd   S.   M a k a ,   " C a r di a c   a r r hyt hmi a   c la s s if ic a ti on   of   E C G   s ig na l   us in g   mor phol ogy   a nd   he a r t   be a t   r a te ,"   2014   F our th   I nt e r nat io nal   C onf e r e nc e   on   A dv anc e s   in   C om put in g   and   C om m uni c at io ns ,   2014,   pp.   60 - 63,   doi :   10.1109/I C A C C .2014.20.     [ 6]   P.   C ha z a l,   M.   O ' D w ye r ,   a nd   R.   B.   R e il ly ,   " A ut oma ti c   c la s s if i c a ti on   of   he a r tb e a ts   u s in g   E C G   mor phol ogy   a nd   he a r tb e a t   in te r va l   f e a tu r e s ,"   in   I E E E   T r ans ac ti ons   on   B io m e di c al   E ngi ne e r in g ,   vol .   51 no.  7,   pp.   1196 - 1206,   J ul y   2004 ,   doi :   10.1109/T B M E .2004.827359   [ 7]   H .   M.   R a i,   A .   T r iv e di ,   a nd   S .   S hukl a ,   " E C G   s ig na l   pr oc e s s in g   f or   a bnor ma li ti e s   de te c ti on   us in g   mul ti - r e s ol ut io n   w a ve le t   tr a ns f or m   a nd   a r ti f ic ia l   ne ur a l   ne twor k   c la s s if ie r , "   M e as ur e m e nt ,   vol .   46 no.  9 ,   pp.   3238 - 3246,   2013 ,   doi :   10.1016/j .me a s ur e me nt .2013.05.021.     [ 8]   A .   D ik e r ,   D .   A vc i,   E .   A vc i,   a nd   M .   G e di kpi na r ,   "A   ne w   te c hni que   f or   E C G   s ig na l   c la s s if ic a ti on   ge ne ti c   a lg or it hm   W a ve le t   K e r ne l   e xt r e me   le a r ni ng   ma c hi ne , "   O pt ik ,   v ol .   180,   pp .   46 - 55,   2019 ,   doi :   10.1016/j .i jl e o.2018.11.065 .     [ 9]   C.   V e nka te s a n,   P.   K a r th ig a ik uma r ,   a nd   R.   V a r a th a r a ja n,   "A   nove l   L M S   a lg or it hm   f or   E C G   s ig na l   pr e pr oc e s s in g   a nd   KNN   c la s s if ie r - ba s e a bnor ma li ty   de te c ti on,"   M ul ti m e di a   T ool s   and   A ppl ic at io ns ,   vol .   77,   pp .   10365 - 10374 ,   2018 ,   doi :   10.1007/s 11042 - 018 - 5762 - 6 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I ndone s ian  J   E lec   E ng   C omp   S c i     I S S N:   2502 - 4752       C las s if y   A r r hy thmia  by   us ing  2D  Spe c tr al  I mage s   and  De e N e ur al  N e tw or k   ( T r an  A nh  V u )   939   [ 10]   C.   V e nka te s a n,   P.   K a r th ig a ik uma r ,   A.   P a ul ,   S.   S a th e e s kuma r a n a nd   R.   K um a r ,   " E C G   S ig na l   P r e pr oc e s s in g   a nd   S V M   C la s s if ie r - B a s e d   A bnor ma li ty   D e te c ti on   in   R e mot e   H e a lt hc a r e   A ppl ic a ti ons ,"   in   I E E E   A c c e s s ,   vol .   6,   pp.   9767 - 9773,   2018,   doi :   10.1109/AC C E S S .2018.2794346.     [ 11]   P.   S hi mpi ,   S.   S ha h,   M.   S hr o f f a nd   A.   G odbole ,   "A   ma c hi ne   le a r ni ng   a ppr oa c h   f or   th e   c la s s if ic a ti on   of   c a r di a c   a r r hyt hmi a ,"   2 017   I nt e r nat io nal   C onf e r e n c e   on   C om put in g   M e th odol ogi e s   and   C om m uni c at io n   ( I C C M C ) ,   2017,   pp.   603 - 607,   doi :   10.1109/I C C M C .2017.8282537.     [ 12]   E.   I z c i,   M.   A.   O z de mi r ,   M.   D e gi r me nc i a nd   A.   A ka n,   " C a r d ia c   A r r hyt hmi a   D e t e c ti on   f r om   2D   E C G   I ma ge s   by   U s in g   D e e p   L e a r ni ng   T e c hni que ,"   2019   M e di c al   T e c hnol ogi e s   C ongr e s s   ( T I P T E K N O ) ,   2019,   pp.   1 - 4,   doi :   10.1109/T I P T E K N O .2019.8895011.     [ 13]   G.   S w a pna ,   P.   S oma n k,   a nd   R.   V in a ya kuma r ,   " A ut oma te d   D e te c ti on   of   C a r di a c   A r r hyt hmi a   us in g   D e e p   le a r ni ng   T e c hni que s , "   P r oc e di a   C om put e r   S c ie nc e ,   vol .   132,   pp.   1192 - 1201,   2018 ,   do i:   10.1016/j .pr oc s .2018.05.034.     [ 14]   R .   R ohma nt r i   an   N .   S ur a nt ha ,   " A r r hyt hmi a   C la s s if ic a ti on   u s in g   2D   C onvolut io na l   N e ur a l   N e twor k , "   I nt e r nat io nal   J our n al   of   A dv anc e d   C om put e r   S c ie nc e   and   A ppl ic at io ns   ( I J A C SA ) ,   vol .   11 , no.  4,   pp.   201 - 208,   2020 ,   doi :   10.14569/I J A C S A .2020.0110427 .     [ 15]   R .   F .   O la nr e w a ju ,   S.   N .   I br a hi m,   A .   L .   A s na w i ,   a nd   H .   A lt a f ,   C la s s if ic a ti on   of   E C G   s ig na ls   f or   de te c ti on   of   a r r hyt hmi a   a nd   c onge s ti ve   h e a r t   f a il ur e   ba s e d   on   c ont in uou s   w a v e le t   tr a ns f o r m   a nd   de e p   ne ur a l   ne twor ks ,   I ndone s ia n   J ou r nal   of   E le c tr ic al   E ngi ne e r in g   and   C om put e r   S c ie nc e   ( I J E E C S) ,   v ol .   22 , no.  3,   J une   2021,   pp.   1520 - 1528 ,   doi :   10.11591/i je e c s .v22.i3.pp1520 - 1528 .     [ 16]   A.   U ll a h,   S.   A nw a r ,   M.   B il a l ,   a nd   R.   M.   M e hmood ,   C la s s if ic a ti on   of   A r r hyt hmi a   by   u s in g   D eep   L e a r ni ng   w it h   2D   E C G   sp e c tr a l   i ma ge   r e pr e s e nt a ti on , ”  R e m ot e   Se n s in g ,   v ol .   12,   1685 ,   2020,   doi :   10.3390/r s 12101685.     [ 17]   Y.   J i,   S.   Z ha ng ,   a nd   W.   X ia o,   " E le c tr oc a r di ogr a m   C la s s if ic a ti on   B a s e d   on   F a s te r   R e gi ons   w it h   C onvolut io na l   N e ur a l   N e two r k , "   Se ns or s   ( B as e l) ,   vol .   19 , no.  11 , p.  2558,   2019 ,   doi :   10.3390/s 19112558.     [ 18]   C.   H e r f f   a nd   D.   J.   K r us i e ns ki ,   E xt r a c ti ng   F e a tu r e s   f r om   T im e   S e r ie s ,”   I n:   K ubbe n   P .,   D umont ie r   M .,   D e kke r   A.   ( e ds )   F undame nt al s   of   C li ni c al   D at a   Sc ie nc e .   Spr in g e r ,   C ham . pp.   85 - 100,   2019,   doi :   10.1007/978 - 3 - 319 - 99713 - 1_7.     [ 19]   C.   C he n   a nd   F.   R.   T s ui ,   C ompa r in g   di f f e r e nt   w a ve le t   tr a ns f o r ms   on   r e movi ng   e le c tr oc a r di ogr a m   ba s e li ne   w a nde r s   a nd   s pe c ia l   tr e nds ,   B M C   M e di c al   I nf or m at ic s   and   D e c is io n   M ak in g ,   vol .   20 , no.  S 11 ,   p.  343 ,   2020 ,   doi :   10.1186/s 12911 - 020 - 01349 - x .     [ 20]   O.   P.   N e to   e al .,   M or le t   w a v e le t   tr a ns f or ms   of   h e a r t   r a te   va r ia bi li ty   f or   a ut onomi c   ne r vous   s y s te m   a c ti vi ty ,”   A ppl ie d   and   C om put at io nal   H ar m oni c   A nal y s is ,   vol   40 , no.  1,   pp.   200 - 206,   2016,   doi :   10.1016/j .a c ha .2015.07.002.     [ 21]   P.   S.   A ddi s on W a ve le t   tr a ns f or ms   a nd   th e   E C G :   A   r e vi e w ,”   P hy s io lo gi c al   m e as ur e m e nt ,   vol .   26 no.  5,   pp.  R 155 R 199 ,   2 005,   doi :   10.1088/0967 - 3334/26/ 5/ R 01 .     [ 22]   J B r ow nl e e ,   “A   G e nt le   I nt r oduc ti on   to   th e   R e c ti f ie d   L in e a r   U ni t   ( R e L U ) ,   J anuar y   9,   2019,   D e e p   L e ar ni ng   P e r fo r m a nc e .   ht tp s :/ /m a c hi ne le a r ni ngma s te r y.c om/ r e c ti f ie d - li ne a r - a c ti va ti on - f unc ti on - f or - de e p - le a r ni ng - ne ur a l - ne twor ks   ( a c c e s s e d   D e c .   15,   2021)   [ 23]   C.   V e nka te s a n,   P.   K a r th ig a ik uma r ,   A.   P a ul ,   S.   S a th e e s kuma r a n a nd   R.   K um a r ,   " E C G   S ig na l   P r e pr oc e s s in g   a nd   S V M   C la s s if ie r - B a s e d   A bnor ma li ty   D e te c ti on   in   R e mot e   H e a lt hc a r e   A ppl ic a ti ons ,"   in   I E E E   A c c e s s ,   vol .   6,   pp.   9767 - 9773,   2018,   doi :   10.1109/AC C E S S .2018.2794346.     [ 24]   M.   K.   M or id a ni ,   M.   A Z a de h ,   a nd   Z.   S M a z r a e h,   A n   E f f ic ie nt   A ut oma te d   A lg or it hm   f or   D is ti ngui s hi ng   N or ma l   a nd   A bnor ma l   E C G   S ig na l,   I R B M ,   vo l .   40,   no.  6,   pp.   332 - 340,   2019 ,   doi :   10. 1016/j .i r bm.2019.09.002 .     [ 25]   A .   L ong,   D e te c ti ng   H e a r t   A r r hyt hmi a s   w it h   D e e p   L e a r ni ng   in   K e r a s   w it h   D e ns e ,   C N N ,   a nd   L S T M ,   ht tp s :/ /t ow a r ds da ta s c ie n c e .c om/ de te c ti ng - he a r t - a r r hyt hmi a s - w it h - de e p - le a r ni ng - in - ke r a s - w it h - de ns e - c nn - a nd - ls tm - a dd337d9e 41f   ( a c c e s s e d   N ov   26,   20 21) .     [ 26]   S.   T.   S a na mdi ka r ,   S.   T.   H a mde ,   a nd   V.   G.   A s ut ka r ,   " A na ly s is   a nd   c la s s if ic a ti on   of   c a r di a c   a r r hyt hmi a   ba s e d   on   ge ne r a l   s pa r s e d   ne ur a l   ne twor k   of   E C G   s ig na ls ,”   SN   A pp li e d   Sc i e nc e s   2,   p.  124 4 ,   2020 ,   doi :   10.1007/s 42452 - 020 - 3058 - 8 .     [ 27]   F.   A.   E lh a j,   N.   S a li m,   A.   R.   H a r r is ,   T.   T.   S w e e ,   a nd   T.   A hm e d ,   " A r r hyt hmi a   r e c ogni ti on   a nd   c la s s if ic a ti on   us in g   c ombi ne d   li n e a r   a nd   nonl in e a r   f e a tu r e s   of   E C G   s ig na ls , "   C om put e r   M e th ods   and   P r ogr am s   in   B io m e di c in e ,   vol .   127,   pp .   52 - 63,   2016 ,   doi :   10.1016/j .c mpb.2015.12.024.     [ 28]   A.   A.   B ona b ,   M.   C .   A mi r a ni ,   a nd   A.   M e hr i ,   " S pe c tr a l   e nt r opy   a nd   de e p   c onvolut io na l   ne ur a l   ne twor k   f or   E C G   b e a t   c la s s if ic a ti on , "   B io c y be r n e ti c s   and   B io m e di c al   E ngi ne e r in g ,   vo l.   40,   no.  2,   pp .   691 - 700,   2020 ,   doi :   10.1016/j .bbe .2020.02.004.     [ 29]   S.   P a nde y   a nd   R.   R.   J a nghe l,   A ut oma ti c   a r r hyt hmi a   r e c ogni ti on   f r om   e le c tr oc a r di ogr a m   s ig na ls   us in g   di f f e r e nt   f e a tu r e   me th ods   w it h   lo ng   s hor t - te r m   me mor y   ne twor k   mode l,   Si gnal ,   I m age   and   V id e o   P r oc e s s in g ,   vol .   14 no.  4 ,   pp.  1255 1263 ,   2020 ,   doi :   10.1007/s 11760 - 020 - 01666 - 8.     [ 30]   J.   H ua ng,   B.   C he n,   B.   Y a o a nd   W.   H e ,   " E C G   A r r hyt hmi a   C la s s if ic a ti on   U s in g   S T F T - B a s e d   S pe c tr ogr a m   a nd   C onvolut io na l   N e ur a l   N e twor k,"   I E E E   A c c e s s ,   vol .   7,   pp.   92871 - 92880,   2019,   doi :   10.1109/AC C E S S .2019.2928017.       B I OG RA P HI E S   OF   AU T HO RS       Dr .   T r an - A nh   Vu           is   a   s en i o r   l ec t u rer   an d   V i ce   H e ad   of   Bi o me d i ca l   E n g i n eeri n g   D ep ar t men t ,   Sch o o l   of   E l e ct r o n i cs   a n d   T el eco mm u n i c at i o n s ,   H an o i   U n i v ers i t y   of   Sci e n ce   an d   T ech n o l o g y ,   H an o i ,   V i et n am.   He   earn ed   h i s   Ph . D .   d e g ree   in   E l ect r i cal   E n g i n eer i n g   fro m   the   U n i v er s i t y   of   Mas s ach u s e t t s   at   L o w e l l   (U S A )   in   2 0 1 4 ,   MS   d eg ree   in   Bi o med i cal   E n g i n eer i n g   fro m   T u ft s   U n i v er s i t y   ( U SA )   in   2 0 1 0 ,   MS   d e g ree   in   E l ect r o n i cs   a n d   T e l eco mm u n i cat i o n   fro m   H an o i   U n i v ers i t y   of   Sc i en ce   a n d   T ech n o l o g y   (V i et n am )   in   2 0 0 2 ,   an d   BS   d eg ree   in   E l ect r o n i c s   an d   T e l ec o mmu n i ca t i o n s   fro m   H a n o i   U n i v ers i t y   of   Sc i e n ce   an d   T ech n o l o g y   ( V i e t n am)   in   2 0 0 0 .   His   ma i n   res earc h   i n t eres t s   i n cl u d e   t h e   med i ca l   d at a   an al y s i s   an d   cl as s i f i cat i o n ,   res earch   an d   d ev e l o p men t   ap p l i ca t i o n s   fo r   reh ab i l i t a t i o n ,   s mart   h eal t h .   He   can   be   co n t ac t ed   at   emai l :   Vu . t ra n an h @ h u s t . e d u . v n .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I ndone s ian  J   E lec   E ng   C omp   S c i ,   Vol.   25 ,   No.   2 F e br ua r y   20 22 931 - 940   940     Ho a ng - Qu a ng   Huy             is   a   l ect u rer   of   B i o me d i cal   E n g i n eeri n g   D ep ar t men t ,   Sch o o l   of   E l ec t ro n i c s   an d   T e l eco mm u n i cat i o n s ,   H an o i   U n i v er s i t y   of   Sci e n ce   an d   T ec h n o l o g y ,   H a n o i ,   V i e t n am.   He   earn e d   h i s   MS   d e g ree   in   E l ec t ro n i c s   an d   T el e co mm u n i cat i o n   fro m   H a n o i   U n i v er s i t y   of   Sci en ce   an d   T ech n o l o g y   (V i et n am)   in   2 0 0 6 ,   an d   BS   d eg ree   in   E l ec t ro n i c s   an d   T el ec o mmu n i ca t i o n s   fro m   H a n o i   U n i v er s i t y   of   Sc i en ce   an d   T ec h n o l o g y   (V i e t n am)   in   2 0 0 2 .   H i s   mai n   re s earch   i n t eres t s   i n cl u d e   the   me d i cal   d at a   a n al y s i s   an d   cl a s s i fi ca t i o n ,   re s earch   an d   d ev e l o p men t   ap p l i ca t i o n s   fo r   reh ab i l i t a t i o n ,   s mar t   h eal t h ,   h o s p i t al   i n fo rma t i o n   s y s t em s .   H e   can   be   co n t act e d   at   emai l :   H u y . h o a n g q u an g @ mai l . h u s t . ed u . v n .         P ha m   D uy   Kh a nh             o b t a i n e d   h i s   B. Sc   in   Bi o me d i ca l   E n g i n eer i n g   D e p art me n t ,   Sch o o l   of   E l ec t ro n i cs   an d   T e l ec o mmu n i ca t i o n s ,   H an o i   U n i v er s i t y   of   Sci e n ce   an d   T ec h n o l o g y ,   H an o i ,   V i et n am   in   2 0 2 1 .   H i s   ma i n   re s earch   i n t eres t s   i n c l u d e   t h e   med i cal   d at a   a n al y s i s   a n d   cl as s i f i cat i o n ,   res earc h   an d   d ev e l o p men t   ap p l i cat i o n s   in   B i o me d i ca l   E n g i n ee ri n g .   H e   can   be   co n t act e d   at   emai l :   d u y k h a n h 0 3 0 7 9 9 b k a@ g mai l . co m .         N g uy en   Thi   M i nh   Huy en           o b t ai n ed   h er   B. Sc,   in   Bi o med i cal   E n g i n eeri n g   D ep ar t men t ,   Sch o o l   of   E l e ct r o n i cs   a n d   T el eco mm u n i c at i o n s ,   H an o i   U n i v ers i t y   of   Sci e n ce   an d   T ech n o l o g y ,   H an o i ,   V i et n am   in   2 0 2 1 ,   an d   n o w   is   a   mas t er   s t u d en t .   H er   mai n   res earch   i n t eres t s   i n c l u d e   the   me d i ca l   d a t a   an al y s i s   a n d   cl as s i fi cat i o n ,   res earch   an d   d e v el o p me n t   a p p l i ca t i o n s   in   Bi o me d i ca l   E n g i n eeri n g .   Sh e   ca n   be   co n t ac t ed   at   emai l :   mi n h h u y e n n g u y en 1 2 1 1 9 9 @ g ma i l . co m .         Tri nh  Thi   Thu  U y en           o b t a i n e d   h er   B. Sc,   in   Bi o me d i ca l   E n g i n eeri n g   D e p art me n t ,   Sch o o l   of   E l ec t ro n i cs   an d   T e l ec o mmu n i ca t i o n s ,   H an o i   U n i v er s i t y   of   Sci e n ce   an d   T ec h n o l o g y ,   H an o i ,   V i et n am   in   2 0 2 1 ,   a n d   n o w   is   a   ma s t er   s t u d e n t .   H er   mai n   re s earch   i n t eres t s   i n c l u d e   t h e   med i ca l   d a t a   an a l y s i s   an d   cl a s s i fi c at i o n ,   res earch   an d   d ev e l o p men t   ap p l i cat i o n s   in   B i o me d i ca l   E n g i n eeri n g .   Sh e   can   be   co n t act ed   at   ema i l :   t ri n h t h u u y e n 3 2 6 @ g ma i l . co m .         D r.   P ha m - Thi - V i et   Huo ng           o b t ai n ed   h er   B. Sc   in   E l ect ri ca l   E n g i n eer i n g   fro m   H an o i   U n i v er s i t y   of   Sc i en ce   a n d   T ec h n o l o g y   in   2 0 0 7 .   Sh e   g o t   h er   MSc   an d   Ph D ,   b o t h   in   E l ec t ri ca l   E n g i n eeri n g ,   fro m   U n i v er s i t y   of   Mas s ac h u s et t s   L o w el l   in   t h e   U n i t ed   S t at e s ,   in   2 0 1 0   an d   2 0 1 2 .   Fro m   2 0 1 2   to   2 0 1 5 ,   s h e   w as   a   res earc h er   in   the   Man n i n g   Sch o o l   of   Bu s i n es s ,   L o w el l ,   Mas s ac h u s et t s .   Fro m   2 0 1 7 - 2 0 2 0 ,   she   w a s   the   fac u l t y   of   V N U   U n i v er s i t y   of   E n g i n eeri n g   an d   T ech n o l o g y ,   V i e t n am   (V N U - U E T ).   Si n ce   2 0 2 0 ,   she   w o rk s   in   In t er n at i o n al   Sch o o l - V N U .   Sh e   is   i n t eres t ed   in   d a t a   mi n i n g   an d   an a l y t i c s ,   mach i n e   l ear n i n g   met h o d o l o g i e s ,   w i t h   a p p l i ca t i o n s   in   Bi o me d i ca l   E n g i n eeri n g .   Sh e   ca n   be   co n t ac t ed   at   emai l :   H u o n g p t v @ i s v n u . v n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.