I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   A p r il 2 0 2 6 ,   p p .   1 7 4 6 ~ 1 7 6 1   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 15 .i 2 . p p 1 7 4 6 - 1 7 6 1        1746     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   Deep learni ng  f o r  early  det e ction o f  cardio v a scula r disea ses  via   a usculta tion so un d clas sifica tion       Sh re y a s   K a s t ure 1 ,   Su dh a n s h u M a ury a 2, 3 Am it   K um a S ha rm a 4 Sa ntho s h Chit ra j u G o pa l V a rma 5 K a s his M irza 6 F irdo us   Sa da f   M o ha m ma d   I s m a il 1   1 S y m b i o si s   I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y N a g p u r   C a mp u s ,   S y m b i o s i s I n t e r n a t i o n a l   ( D e e me d   U n i v e r s i t y ) ,   P u n e ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   M a n a v   R a c h n a   I n t e r n a t i o n a l   I n st i t u t e   o f   R e s e a r c h   a n d   S t u d i e   ( D e e me d   t o   b e   U n i v e r si t y ) ,   F a r i d a b a d ,   I n d i a   3 C h i t k a r a   U n i v e r si t y   I n st i t u t e   o f   En g i n e e r i n g   a n d   Te c h n o l o g y ,   C h i t k a r a   U n i v e r si t y ,   R a j p u r a ,   I n d i a   4 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   a n d   C o mm u n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   M a n i p a l   U n i v e r si t y   J a i p u r ,   Ja i p u r ,   I n d i a   5 F i serv   I n c . M i l w a u k e e U n i t e d   S t a t e s   6 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   G r a p h i c   Er a   H i l l   U n i v e r si t y ,   B h i m t a l ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   1 2 ,   2 0 2 4   R ev is ed   J an   3 0 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Feb   6 ,   2 0 2 6       He a rt  d ise a se s a r e   o n e   o t h e   m o st p ro m i n e n c a u se s o d e a th   g l o b a ll y ,   w h ic h   re q u ires   imm e d iate   a n d   a c c u ra te  d ia g n o sis.  T h e   a u sc u lt a ti o n   m e th o d s   u se d   in   c o n v e n ti o n a m e d ica p ra c ti c e ,   wh e re   th e   d o c t o li ste n t o   t h e   so u n d s   p ro d u c e d   b y   th e   b o d y   with o u i n t e rv e n ti o n   is  v e ry   i n e ffe c ti v e   b e c a u se   o th e   li m it a ti o n i n   th e   a c tu a sk il ls  a n d   p e rc e p ti o n   o t h e   d o c t o r.   T h e   m a in   g o a o f   th is  p ro jec wil b e   d e sig n in g   a   m o b il e - b a se d   s y ste m   fo th e   e a rl y   d e tec ti o n   of   c a rd i o v a sc u lar  d ise a se   ( CVD )   by   u ti li z i n g   d e e p   lea rn i n g   fo r   a u sc u lt a ti o n   so u n d   c las sifica ti o n .   Th e   a p p r o a c h   i n v o lv e s   th e   u se   o f   d e e p   lea rn i n g   stru c tu re s to   c las sify   c a rd iac   so u n d s in t o   n o rm a a n d   a b n o rm a p a tt e rn s o n   i ts   o wn .   Wav e let  tra n sfo rm a ti o n s,  ti m e - fre q u e n c y   re p re se n tatio n s ,   a n d   M e l - fre q u e n c y   c e p stra c o e fficie n ts  (M F CC)   h a v e   b e e n   u se d   i n   fe a tu re   e x trac ti o n .   Th e   Re sN e t1 5 2 V2   m o d e l   sh o we d   h ig h   c las sifica ti o n   p e rfo rm a n c e   with   a re a   u n d e r   t h e   re c e iv e o p e ra ti n g   c h a ra c teristic  c u rv e   ( AU ROC )   o 0 . 9 7 9 7   a n d   0 . 9 6 3 6   o n   two   d a tas e ts.  Co n trar y   to   th a t,   d a t a   a u g m e n tatio n ,   h y p e rp a ra m e ter   o p ti m iza ti o n ,   a tt e n ti o n   m e c h a n ism s,  a we ll   a in p u t - o u tp u re sid u a c o n n e c ti o n s,  le d   to   b e tt e fu n c ti o n a li ty   a n d   in terp re tab il it y .   T h is  re se a rc h   se e k to   o v e rc o m e   th e   li m it a ti o n s   o f   trad it io n a ste t h o sc o p e   u se   th r o u g h   th e   in c o r p o ra ti o n   o f   so p h isti c a te d   a lg o rit h m a n d   t h e   a v a il a b il i ty   o m o b i le  tec h n o lo g y   t h a c o u ld   re su lt   i n   e a rly   d iag n o sis a n d   p re v e n ti o n   o CVD s ,   e sp e c ially   in   u n d e rp ri v il e g e d   a re a s.   K ey w o r d s :   Au s cu ltatio n   class if icatio n   C ar d iac  d is ea s d etec tio n   Hea r t so u n d   d e n o is in g     Hy p er p ar a m eter   o p tim izatio n     Sig n al  s eg m en tatio n   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Am it Ku m ar   Sh ar m   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   a n d   C o m m u n icatio n   E n g in ee r i n g ,   Ma n ip al  Un iv er s ity   J aip u r   J aip u r ,   R ajasth an ,   I n d ia   E m ail:  am it.sh ar m a@ jaip u r . m an ip al. ed u       1.   I NT RO D UCT I O   W h en   ca r d io v ascu lar   d is ea s e   ( C VDs )   ar to p - o n ca u s e   o f   m o r tal ity ,   wh ich   m ea n s   th s p ee d   an d   th ac cu r ac y   o f   th d iag n o s is   d eter m in th p atien ts '   o u tco m es.  L is ten in g   to   h ea r s o u n d s   with   tr ad itio n al  au s cu ltatio n   h as  b ec o m co m p l ex   m ed ical  p r ac tice  with   s ig n if ican t   r o o m   f o r   er r o r   i f   n o p er f o r m ed   b y   h ea lth ca r p r o f ess io n als we ll - t r ain ed   in   s teth o s co p u s e.   Dee p   lear n in g   an d   s ig n al  p r o ce s s in g   tech n iq u es h av e   b ee n   u tili s ed   to   au to m atica ll y   an d   ac cu r ately   ca teg o r is e   h ea r s o u n d s ,   m ak in g   th e   ea r ly   id en tific atio n   o f   C VDs  f ea s ib le.   Ou r   r esear ch   aim s   to   b u ild   m o b ile - r ea d y   s o lu tio n   f o r   ea r ly   d etec tio n   o f   C VDs  u s in g   co n v o l u tio n al  n eu r al  n etwo r k   ( C NN) - b ased   au s cu ltatio n   s o u n d   class if icatio n .   T h r aised   ap p r o ac h   is   b ased   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Dee p   lea r n in g   fo r   ea r ly  d etec t io n   o f c a r d io v a s cu la r   d is ea s es v ia   a u s cu lta tio n   s o u n d     ( S h r ey a s   K a s tu r e )   1747   o n   s tate - of - th e - ar d ee p   lear n i n g   to o ls ,   s u ch   as  C N Ns r ec u r r en n eu r al  n etwo r k s   ( R NNs ) ,   an d   ev en   h y b r id   m o d els  lik C NN - lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( L STM ) ,   wh ich   ca n   p er f o r m   au to m at ic  h ea r tb ea s o u n d   class if icatio n ,   wh ich   h elp s   to   d etec p o ten tial  C VDs   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   Her e,   we  im p lem en p h o n o ca r d io g r a m   ( PC G )   s ig n als,  d ig ital  r ec o r d s   tak en   f r o m   th h ea r t,  as  in p u d ata  f o r   th d ee p   lear n in g   n etwo r k s .   T ec h n iq u es  s u ch   as   d en o is in g ,   s eg m e n tatio n ,   an d   f ea tu r ex tr ac tio n   ar ap p lied   s eq u en tially   to   th PC s ig n als.  I in cr ea s es  th e   r eliab ilit y   an d   b r o a d er   ap p licatio n   o f   th tr ain in g   d ata  u s e d   b y   th class if ier s .   T ec h n iq u es  s u ch   as  wav elet   tr an s f o r m atio n s ,   tim e - f r e q u en cy   r ep r esen tatio n s ,   an d   M el - f r eq u en c y   ce p s tr al  co ef f icien ts   ( MFC C ) ,   s u ch   as  s ca lo g r am s ,   ar ex p lo r ed   f o r   e f f ec tiv f ea tu r e   ex tr ac tio n .   T h u tili ze d   s y s tem   is   o f   m o b ile  tech n o l o g y   ty p e;  h en ce ,   ac q u ir in g   h ea r t   s o u n d   d ata  is   r elativ ely   ea s y   th r o u g h   m o b ile  d e v ices  o r   p o r tab le  elec tr o n ic  s teth o s co p es.  Mo r e o v er ,   ea r ly   d etec tio n   an d   d iag n o s is   o f   C VDs   ar en ab led   in   r em o te   o r   r eso u r ce - c o n s tr ain ed   s ettin g s .   Ap p ly in g   d ee p   lear n in g   m o d els  o n   m o b ile  d ev ices  m ay   g iv r is to   s i m p le  an d   r ea ch a b le  o p tio n   f o r   h ea lth ca r p r o f ess io n als  an d   o r d in a r y   g u y s .   I n   ad d itio n ,   th e   o n - d ev ice  p r o ce s s   s u p p o r ts   r ea l - tim an aly s is   an d   p r o v i d es  u s er s   with   im m ed iate  f ee d b ac k   o n   th eir   ca r d i o v ascu lar   h ea lth ,   p u ttin g   it  u n d e r   th e   s p o tlig h t.   On o f   th e   cr u cial  elem e n ts   o f   th e   class if ier   is   th en h an ce m e n o f   s o p h is ticated   d ee p   lear n in g   al g o r ith m s ,   s u ch   as  C NN s   an d   R NN s ,   with   in n o v ativ e   h y b r i d   m o d els  lik C NN - L STM .   T h is   ar ch itectu r is   ad eq u ate  f o r   ass es s in g   au d io   an d   s ig n al  p r o ce s s in g   o f   h ea r t   s o u n d   class if icatio n   [ 3 ]   an d   also   f its   th task   o f   class if y in g   th h e ar s o u n d .   C L Vs   p r ef er   o b s er v in g   th e   p atter n s   o f   tim an d   s p ac in   d ata,   wh ich   is   wh y   th ey   ar ess en tial  f o r   in v esti g atin g   th tim e - d o m ain   r ep r esen tatio n s   o f   h ea r t b ea ts .   On   th o th er   h an d ,   it  s h o u ld   b n o ted   th at  R NNs  ar g o o d   at  h an d lin g   d ata   s eq u en ce s   an d   ca n   m o d el  th e   d ep en d en cy   b etwe en   c o n s ec u tiv h ea r s o u n d   s ig n als  [ 4 ] .   T h C NN - L STM   h y b r id   m o d el  p o o ls   its   ad v an tag es  b y   co m b in in g   th s tr en g t h s   o f   b o th   ar ch itectu r es.  Seg m en tatio n   s tr ateg ies  h elp   is o late  th e   co m p o n en ts   o f   h ea r t   s o u n d s ,   in clu d i n g   t h s y s to lic  an d   d iast o lic  p h ases ,   s o   th at  ea ch   s o u n d   elem en t c an   b a n aly ze d   a n d   b etter   class if ied   [ 5 ]   Ho wev er ,   th er ar n u m b er   o f   lim itatio n s   in   th is   d o m ain .   Pre v io u s   wo r k s   h av s o m d r awb ac k s   r eg ar d in g   th v ar iety   o f   d ata s et s   u s ed ,   th clas s   im b alan ce   p r o b lem ,   a n d   m o d el  o p ti m izatio n   f o r   b etter   class if icatio n   ac cu r ac y   a n d   g en er aliza tio n .   Mo r eo v er ,   th ap p licatio n   o f   s u ch   s o l u tio n s   i n   t h m o b ile   en v ir o n m en is   cr u cial  to   m ak ac ce s s   a s   we ll  as   ea r ly   d iag n o s is   in   r eg io n s   with   lim ited   r e s o u r ce s .   T h er ef o r e ,   th is   s tu d y   p r o p o s es  to   ex ten d   th wo r k   f u r th er   b y   estab lis h in g   r eliab le  an d   p o r tab le  d ee p   lear n in g   b ased   C VD  d etec tio n   th r o u g h   au s cu l tatio n   s o u n d   class if icatio n .   T h k ey   co n tr ib u tio n s   o f   th is   s tu d y   ar e:   i)   E x p lo r atio n   o f   ad v an ce d   d ata   au g m en tatio n   tec h n iq u es,  in clu d in g   tim s tr etch in g ,   p itch   s h if tin g ,   an d   s p ec tr o g r am   a u g m en tatio n ,   to   ex p an d   d iv er s ity   o f   tr ain in g   d a taset a n d   im p r o v m o d el  g en e r aliza tio n .   ii)   Ap p licatio n   o f   co m p r eh e n s iv h y p e r p ar am eter   o p tim izati o n   s tr ateg ies,  co m b in in g   g r i d   s ea r ch ,   a n d   B ay esian   o p tim izatio n ,   to   f i n e - tu n th d ee p   lear n in g   ar ch ite ctu r es f o r   e n h an ce d   class if icat io n .   iii)   Per f o r m an ce   an al y s is   o f   th latest  d ee p   lear n in g   m o d els  lik R e s Net1 5 2 V2 ,   Mo b ileNet,   an d   Xce p tio n N et  o n   two   ca r d io v as cu lar   s o u n d   d atab ases   in   m o b i le  d ev ice  co m p atib ilit y .   iv )   Ad o p tio n   o f   p r o f itab le  a r ch ite ctu r al  am en d m e n ts   s u ch   as  atten tio n   m ec h a n is m s ,   r esid u al  c o n n ec tio n s ,   as  well  as c o m b in atio n   m eth o d s ,   with   th aim   o f   en h an cin g   t h in ter p r etab ilit y   o f   t h m o d els ,   to g eth er   with   th m o d el  r o b u s tn ess .       2.   L I T E R AT U RE   R E VI E W   2 . 1 .     Dee lea rning   t ec hn iqu es f o hea rt   s o un d c la s s if ica t io n a nd   ca rdio v a s cula dis ea s dia g no s is   T h cr ea tiv e ,   lo w - c o s h ea r t b e at  m ea s u r em en t   to o l   cr ea ted   b y   th e   g r o u p   o f   r esear c h er s   R o y   et  a l.   [ 6 ]   aim ed   to   a d d r ess   th is s u es  o f   tr ad itio n al  s teth o s co p u s r aised   b y   th p a n d em ic.   B esid es  u s in g   d if f er en t   h y p er p ar am eter   tu n i n g   tech n i q u es,  o u r   m o d els  also   p er f o r m ed   b etter   wh en   th v alu es   o f   lear n in g   r ates,  d r o p o u r ates,  a n d   h id d e n   la y er   co n f ig u r atio n s   wer e   ad ju s ted   ac co r d in g ly .   Sq u ee ze - an d - ex citatio n   b lo ck s   wer in tr o d u ce d   to   im p r o v d ee p   lear n i n g   m o d els,  a n d   ef f i cien cy   b ec a m a   p r im a r y   co n ce r n .   R en   et  a l.   [ 7 ]   h av r ec o g n ized   th at  tr ad itio n al  m ac h in lear n in g   tech n iq u e s   will  h av is s u es  o f   p er f o r m an ce   lim itatio n   an d   s ca lab ilit y   as  th ey   ad d r ess   b ig   an d   co m p lex   h ea r s o u n d   d ata.   T h eir   ex p er im en ts   d e m o n s tr ate  th at  d ee p   lear n in g   m o d els  g en er ally   h a v a   s ig n if ican p o ten tial  to   s u r p ass   th r esu lts   o f   class ic  m ac h in e   lear n in g   alg o r ith m s   in   co r r ec tly   d is cr im in atin g   d if f e r en h ea r s o u n d   co n d itio n s .   I en ab les  h ea lt h ca r p r o v id er s   to   in cr ea s th eir   u n d er s tan d i n g   o f   th is   d ec is io n - m ak in g   p r o c ess ,   th u s   d ev elo p in g   th eir   tr u s in   th p er s o n .     Ali  et  a l.   [ 8 ]   d e v elo p ed   L U - Net,   d ee p   lear n in g   ar ch itec tu r to   d en o is th h ea r s o u n d s   ca p tu r ed   u s in g   d ig ital  s teth o s co p es.  T h e   ai m   was  to   b u ild   a   d ee p   en c o d er - d ec o d er   s tr u ctu r e   th at  c o m b in ed   th L STM   m o d u les  ( b i - d ir ec tio n al)   to   c a p tu r th b ea p atter n s   wh ile  u tili zin g   th is   in f o r m atio n   f o r   b ea r ec o n s tr u ctio n T h r esear ch   r esu lts   p r o v e d   t h at,   o n   a v er ag e,   th er e   was  5 . 5 7   d B   o f   s o u n d   S/N  atten u atio n   f o r   all  o f   th e   ex am in ed   r ec o r d i n g s ,   i.e . ,   b o t h   f o r   t h s ig n als af f ec ted   a r tific ially   b y   th n o is an d   f o r   th e   r ea l - wo r ld   d ata.   L et   a l.   [ 9 ]   p r o p o s e d   th ei r   n e a p p r o ac h   t o   r e c o g n i zi n g   h e a r t b e ats  th r o u g h   e n h a n c e d   MF C C   f e at u r es  u s i n g   t h d e e p   r esi d u al  n e tw o r k   ( DR N ) .   Si g n al  p r e - p r o ce s s i n g   was  p er f o r m e d   o n   h ea r s o u n d s ,   a n d   i m p r o v e d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I SS N :   2252 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   Ap r il 2 0 2 6 :   1 7 4 6 - 1 7 6 1   1748   MFC C   c o e f f i ci en ts   we r e   c alc u la te d ,   w h i c h   ac t e d   as  f ea t u r es  f o r   d e ep   n e u r al   n et wo r k   ( DNN) .   T h e   r esu lts   r e v e ale d   th at  th b e tte r   M FC C   f e at u r es  p e r f o r m e d   wi th   h i g h e r   s en s iti v it y ,   s p ec i f i city ,   a n d   ac cu r a cy ,   em p h asi zi n g   t h e ir   s u p er io r i ty   i n   c o n v e y i n g   r ele v a n t   i n f o r m at i o n   d u r i n g   h ea r t   s o u n d   class if ic ati o n   p r o ce s s   [ 1 0 ] .     2 . 2 .     Aut o m a t ed  hea rt   s o un d si g na l pro ce s s ing   a nd   deno i s ing   Al - I s s a   an d   Alq u d ah   [ 1 1 ]   p r o p o s ed   a   m o d el  th at  was  tr ai n ed   an d   e v alu ated   o n   t h O HPDA   an d   C o m p u tin g   in   C ar d io lo g y   C h allen g 2 0 1 6   d atasets .   I n   th f iv e - class   task   in v o lv in g   h ea r s o u n d s ,   an   ex p lo r ed   d ataset  is   o p en .   T h r esear ch er s   also   ex p lo ited   th f r eq u en c y   d o m ain   in p u s ig n al,   o u tp u t tin g   th o p en - h ea r t   s o u n d   d ata  class if icatio n   r ate   o f   9 9 . 7 3 an d   9 0 . 6 5 f o r   th Ph y s io Net/C o m p u tin g   i n   C ar d io lo g y   2 0 1 6   ch allen g d ataset.   T h ey   r e p o r ted   th at  p atien ts   co u ld   b en ef it   f r o m   th e   m o d el's  f ea tu r e,   wh ich   s h o ws  ca r d iac   d is ea s es  a th in itial   s tag es   o f   d ev elo p m e n t,  an y wh e r e   in   th wo r ld   wh er d o cto r   is   u n av ailab le.     J o s h et  a l.   [ 1 2 ]   s u g g est  an   AI - b ased   s y s tem   th at  also   p er m it s   au to m atic,   alb eit  r ea l - tim e,   d iag n o s is   o f   C VD s .   Pro m is in g   r esu lts   wer o b tain ed   f r o m   ev alu atin g   t h s u g g es ted   s o lu tio n ap p ly i n g   f iv e - f o l d   cr o s s - v alid atio n ,   th 1 D - C NN  cla s s if ier   wo r k ed   o u r ig h f o r   ca r d iac  illn ess   with   an   ac cu r ac y   o f   ab o u 9 6 . 9 5 %,  an d   f o r   th e     2D - C NN,   it  was  9 7 . 8 5 %.  As  r esu lt,  b o th   class if ier s   s h o th at  th e   an aly s is   o f   elec tr o ca r d io g r a m   ( E C G )   s ig n als  b ased   o n   d ee p   lear n in g   tech n o l o g y   is   p r o m i s in g   m eth o d   f o r   d iag n o s in g   ca r d iac  d is ea s es.   B aik u v ek o v   et  a l.   [ 1 3 ]   d ev is e d   an   au to m atic  class if icatio n   s y s tem   f o r   d if f er en t b o r d er s   o f   h ea r t d is ea s es u s in g   d ig ital  PC s ig n als  an d   d ee p   lear n in g   m et h o d s .   Sp ec if ical ly ,   th p r o p o s ed   d ee p   C NN  m o d el  s aw  r eg u lar   h ea r tb ea ts   co r r ec tly   id en tifie d   9 3 . 5 0 o f   t h tim e,   an d   ab n o r m al  h ea r s o u n d s   wer e   id en tifi ed   alm o s clo s to   9 3 . 2 5 %.  Un d en iab ly ,   th f astes s ce n was  th o n wh er we  d escr ib ed   th n ew  s teth o s co p th at  co u l d   co m p lete  th e   test   in   o n l y   1 5   s ec o n d s ,   an d   th is   is   s ig n if ican d if f er en ce   f r o m   th p r ev io u s   m ec h a n is m .   B o n d ar ev et   a l.   [ 1 4 ]   s tag b lo ck   s eg m e n tatio n - f r ee   tech n iq u f o r   class if y in g   h ea r s o u n d s   in to   n o r m al  a n d   m u r m u r   g r o u p s .   I r elied   o n   th d is cr ete  wav elet  tr a n s f o r m atio n   f o r   n o is ca n ce llin g ,   f ea tu r e x tr ac tio n ,   f ea tu r s elec tio n ,   an d   class if icatio n   o f   s u p p o r v ec to r   m ac h in es  ( SVMs)  an d   DNN s .   Fu r th er m o r e,   th e y   o b tain ed   th at   th am o u n o f   tr ain in g   d ata  an d   th p atien t - in d ep e n d en s ettin g   h av d ir ec tly   ca u s ed   th e   u p r is in g   o f   th m o d el's  p er f o r m an ce   o n   s ev er al  ev al u atio n   s tan d ar d s .   T h m o d el  h a d   8 1 o f   t h tr u e   p o s itiv es in   th two   class es a n d   9 6 % o f   th tr u e   p o s itiv es in   th p atien t - d ep e n d en t   s ettin g .     2 . 3 .     M a chine  lea rning   a nd   deep  lea rning   f o ca rdio v a s cula dis ea s risk   predict io n   Su b r am an et  a l.   [ 1 5 ]   d ev el o p ed   m ac h in e   lear n in g   m o d el s   r elatin g   to   C VD  r is k   ass e s s m en an d   f u r th er   lo o k ed   at  h o th ey   p er f o r m e d   s tatis tical ly   co m p ar ed   with   tr ad itio n al  s tatis t ical  m eth o d s .   T h   h ea r d is ea s d ataset  was  u s ed   to   tr ai n   th e   m o d els  an d   e v alu ate  th eir   p er f o r m an ce .   T h r o u g h   t h p r ec is ap p r aisal  o f   p atien ts   at  h i g h - r i s k   s tatu s ,   h o s p itals   an d   h ea lth ca r p r o v id e r s   ca n   s tr iv to   i m p lem en p r o ac tiv e   clin ical  ac tio n s   th at  ca n   f u r th er   lim it  th r is k s   an d   e n h an c p atien r esu lts .   Ob a y y et   a l.   [ 1 6 ]   d esig n e d   a n   au to m ated   ca r d i o v ascu lar   d is e ase  d iag n o s is   u s in g   h o n ey   b a d g er   o p tim izatio n   with   m o d if ied   d ee p   lear n in g   ( AC VD - HB OM DL )   alg o r ith m ,   s ig n if ican tly   im p r o v in g   C VD  d iag n o s is 's  s p ee d   an d   p r ec is io n .   Gr o win g   o n   th p r ev alen ce   o f   th e   AC VD - HB OM DL   m eth o d   f o r   ev al u atin g   h ea lth   co n d itio n s   will  p r o v e   th at  it  h as  a   b etter   p er f o r m an ce   th an   b ag g i n g ,   J 4 8 ,   an d   o th er s ,   in clu d in g   s im p le  class if icatio n   an d   r eg r ess io n   tr ee s   ( SC ) r ed u ce d   er r o r   p r u n in g   tr ee   ( R E PTr ee ) ar tific ial  n eu r al  n etwo r k   ( ANN ) ,   a n d   SVM,   with   an   im p r o v ed   ac cu r ac y   o f   9 9 . 3 9 %.   M ek a h lia   et  a l.   [ 1 7 ]   p r esen ted   a   d ee p   lear n in g   a p p r o ac h   f o r   class if y in g   h ea r s o u n d   ca teg o r ies  r elate d   to   C VD s .   T h r o u g h   th eir   s tu d y ,   t h ey   b r o u g h t   ab o u th i d ea   th at  th s ca lo g r am   r ep r esen tatio n   o f   h ea r s o u n d   s ig n als  co u p led   with   th C NN - d ir ec ac y clic  g r ap h   ( DA G )   m o d el,   wh ich   is   s u p er io r   to   o t h er   m eth o d s   in   class if icatio n   ac cu r ac y ,   co m es f i r s t.   W an g   et  a l.   [ 1 8 ]   p u t f o r wa r d   co m p u ter ized   d iag n o s tic  m eth o d ,   wh ich   is   b ased   o n   h ea r s o u n d   wav e s   to   class if y   ca r d io v ascu lar   ab n o r m alities .   T h e y   in tr o d u ce d   n ew   q u ality   o f   h ea r tb ea wav d ata  r ec o r d   f o r   p atien ts   with   h y p er te n s io n .   T h p r o p o s ed   s tr ateg y   h as  ex h ib ited   b etter   p er f o r m a n ce   th an   th o th e r   b aselin es,  lik L STM   an d   C NN,   wh ich   wer ca p ab le  o f   o n ly   r ea ch in g   lo wer   ac cu r ac y   o n   t h s am task .   W ca m u p   with   th r esear ch   f in d in g s   f r o m   Z h o u   et  a l.   [ 1 9 ]   r eg ar d in g   th e   ef f ec t   o f   d if f er e n d ata  a u g m e n tatio n   tech n iq u es  o n   th e   class if y in g   p o wer   o f   C NN  m o d el   th at   u tili ze s   s p ec tr o g r am s   to   d if f er en tiate  b etwe en   h ea lth y   an d   a b n o r m al  h ea r s o u n d s .   T h attr ib u ted   s u cc ess   o f   a   s p ec if ic  au g m en tatio n   tech n iq u is   b ec au s it  s ati s f ies  b o th   th cr iter ia  f o r   th "p h y s io lo g i ca co n s tr ain t"  an d   "sp ec tr o m etr ic  co n s tr ain t,"   w h ich   en s u r es  th at  th a r tific ially   m ad d ata  r e m ain s   clin ically   d ep en d a b le  an d   co n tain s   o n ly   t h s p ec tr u m   p ar ts   th at  ar n ec ess ar y   f o r   h ea r s o u n d   an al y s is .       3.   M E T H O D   Fig u r 1   d ep icts   th wo r k f lo f o r   an aly zin g   h ea r s o u n d s   b y   d ee p   lear n in g   m eth o d s .   I b eg in s     with   s p litt in g   th s ig n als  o f   v en tr icu lar   an d   atr ial  co n tr ac tio n   in to   two   s ec tio n s P1   a n d   P2 .   T h e n ,   th ese   s ig n als  ar k ep s ep ar ate  an d   p ass ed   o n   to   s et  o f   alr ea d y - tr ain ed   f ea tu r class if ier s   an d   s p ec tr o g r ap h s .   T h attr ib u te - g en er ate d   f ea tu r es  h av b ee n   u s ed   to   tr ain   m o d el  co m p o s ed   o f   m an y   h id d en   lay er s   in   d ee p   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Dee p   lea r n in g   fo r   ea r ly  d etec t io n   o f c a r d io v a s cu la r   d is ea s es v ia   a u s cu lta tio n   s o u n d     ( S h r ey a s   K a s tu r e )   1749   lear n in g   an d   to   ca teg o r ize  th e   h ea r s o u n d s   in to   lab els  lik S1 ,   S2 ,   ex tr s y s to le,   m u r m u r ,   d iast o lic  m u r m u r ,   an d   n o r m al  h ea r t so u n d s .   T h is   DNN   o r ien ts   its elf   o n   th in p u t sets   to   m ak th ese  class if ica tio n s .           Fig u r 1 .   Dee p   lear n in g   p ip eli n f o r   h ea r t so u n d   class if icatio n       3 . 1 .     Da t a   a cquis it io n a nd   pr e - pro ce s s ing   PC s ig n als,  th d ig ital  r ec o r d in g s   o f   h ea r s o u n d s ,   wer co llected   th r o u g h   m o b ile  d ev ices   ( L ittma n n   3 , 2 0 0   elec tr o n ic  s teth o s co p at  4 , 0 0 0   Hz  s am p lin g   r ate) ,   elec tr o n ic  s teth o s c o p es,  an d   ex is tin g   d atab ases   ( Ph y s io Net  ch allen g 2 0 1 6 ,   PASC AL   h ea r t so u n d   d atab ase) .   T h r ec o r d in g s   wer s tan d ar d ized   to   a   d u r atio n   o f   1 0 - 2 0   s ec o n d s   p e r   s am p le,   with   m i n im u m   q u ality   th r esh o ld   o f   1 6 - b it  r eso lu tio n .   Data   q u ality   cr iter ia  in clu d ed   clea r   ca r d iac   cy cles,  m in im al  a m b ien n o i s e,   an d   p r o p e r   s en s o r   p lace m en t.   Fil tr atio n   was  r ep o r ted   to   ac h iev th r em o v al  o f   b ac k g r o u n d   n o is an d   a r tifa cts  f r o m   th PC s ig n als  [ 2 0 ] .   T h l o w - lev el  B u tter wo r th   d ig ital  f ilter in g   alg o r ith m   ( 4 th   o r d er ,   cu t o f f   f r e q u en cies:  2 0 - 4 0 0   Hz)   was  u s ed   to   elim in ate  th h ig h - f r eq u e n cy   n o is co m p o n en ts   in   th s y s tem .   W av elet  d en o is in g   tech n iq u es,  th at  is ,   wav elet  th r esh o ld in g   ( u s in g   Dau b ec h ies - 4   wav elet,   s o f th r esh o ld in g   with   u n iv e r s al  th r esh o ld ) ,   wer also   em b r ac ed   to   ac h iev e   d en o is in g   [ 2 1 ] .   Mo r in ter esti n g ly ,   L U - Net  was  u s ed   as  an   in v esti g atio n   with   b lo ck - n este d   L STM   m o d u les,  co n f ig u r ed   with   3   L STM   lay er s   ( 1 2 8 ,   6 4 ,   an d   3 2   u n its ,   r esp ec tiv ely ) .   Seg m en tatio n   w as  d o n to   d etac h   in d iv id u al  h ea r tb ea t   co m p o n e n ts ,   lik s y s to lic  an d   d iast o lic  p ar ts ,   em p lo y in g   en v elo p e   d etec tio n   ap p r o ac h es   s u ch   as  Sh an n o n   en er g y   e n v elo p esti m atio n   ( win d o s ize:  0 . 0 2 s ,   o v e r lap 5 0 %)   an d   d ee p   lear n in g   f r am ewo r k s   [ 2 2 ] .   PC ch ar ac ter is tic  co m p o n en ts   wer id en tifie d   f r o m   th s ig n als o f   s eg m en ted   an d   d en o is ed   PC [ 2 3 ] .   MFC C s   wer co m p u ted   u s in g   m el - s ca le  f ilter   b an k s   ( 4 0   f ilter s )   an d   d is cr e te  co s in tr an s f o r m   m eth o d s .   W d er iv ed   tim e - f r eq u e n cy   r ep r esen tatio n s ,   n am ely   s ca lo g r am s ,   f r o m   co n tin u o u s   wav elet   tr an s f o r m   ( C W T )   alg o r ith m s   ( Mo r let  wav elet,   s ca les  1 - 1 2 8 )   [ 2 4 ] .   Featu r ex tr ac tio n   o f   a u to m atic  ty p e   was   also   d em o n s tr ated   b y   p e r f o r m in g   th C NN   alg o r ith m s   d ir ec tly   o n   th PC s ig n als o r   s p ec tr o g r am s .     3 . 2 .     Da t a   a ug m ent a t io n     Data   au g m e n tatio n   tec h n iq u es   wer u s ed   to   in cr ea s th e   v ar iatio n   lev el   an d   th e   d ata   in   t h tr ain in g   s et.   T im s tr etch in g   ( ± 1 0 % sp ee d   m o d if icatio n )   an d   p itch   ad ju s tm en t a lg o r ith m s   ( ± 2   s em ito n es)  wer u tili ze d   to   ch an g th au d i o   s ig n als'   p ac an d   f r eq u en cy   [ 2 5 ] .   Dif f er en n o is es  ( Gau s s ian ,   p in k ,   an d   en v ir o n m en tal  n o is es  at  s ig n al - to - n o is r atio   ( SNR )   lev els  o f   5 - 1 5   d B )   wer ad d ed   to   th o r ig in al   s ig n al  u s in g   n o is in jectio n   alg o r ith m s .   B esid es  th e x am p les  m en tio n ed   ab o v e,   Sp ec Au g m en was  also   o n o f   th e   m eth o d s   ex p lo r ed .   T im e   war p i n g   ( W   =8 0 ) ,   tim m ask in g   ( T   = 4 0 ) ,   an d   f r eq u e n cy   m ask in g   ( F   =3 0 )   alg o r ith m s   wer e   ap p lied   to   th e   s p ec tr o g r a m s .     3 . 3 .     Dee lea rning   mo del dev elo pm ent   Deep - lear n in g   n etwo r k s   wer e   estab lis h ed   to   d etec a n o m a lies   in   h ea r t   s o u n d s .   C NN  a r p r ec is e   ar ch itectu r es  f o r   tim e - f r e q u e n cy   ca r d iac  s o u n d   r e p r esen t atio n s   [ 2 6 ] .   Su cc ess f u C NN  ar ch itectu r es  ar e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I SS N :   2252 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   Ap r il 2 0 2 6 :   1 7 4 6 - 1 7 6 1   1750   co m p r is ed   o f   R esNet  ( 1 8   lay er s   with   r esid u al  c o n n ec tio n s ) ,   Mo b ileNetV2   ( 1 . 4   ex p a n s io n   f ac to r ) ,   a n d     C NN - DAG.   I n p u d im e n s io n s   wer s tan d ar d ized   t o   2 2 4 × 2 2 4   p ix els  f o r   s p ec tr o g r am s   with   b atch   n o r m aliza tio n   af ter   ea ch   co n v o lu tio n al  lay er .   R NNs,  in clu d in g   L STM   ( 3   lay er s ,   2 5 6   u n i ts   ea ch )   an d   g ated   r ec u r r en t   u n it  ( GR U )   ( 2   lay er s ,   1 2 8   u n its   ea ch )   wer th m o d els  wid ely   u s ed   to   tac k le  s eq u en tial  d at a   m o d ellin g   a n d   p r eser v in g   te m p o r al  d ep en d en cies  in   h ea r s o u n d   s ig n als  [ 2 7 ] .   Du al  ty p es  o f   C NN - L STM   m o d els ,   s u ch   as  C NN - b id ir ec t io n al  g ated   r ec u r r en u n it  ( B i GR U) ,   wer co n s tr u cted   to   e n s u r th u s o f   t h s p atial  f ea tu r e   ex tr ac tio n   p o w er   o f   C NNs a n d   th tem p o r al  m o d elin g   ca p ac ity   o f   L STM s .     3 . 4 .     M o del  t ra ini ng   a nd   o pti m iza t io n   W s p lit  th d ataset  in to   th e   v alid atio n   ( 2 0 %),   tr ain in g   ( 6 0 %),   an d   test in g   s ets  ( 2 0 %).   T h d ee p   lear n in g   m o d els  wer tr ain e d   u s in g   au g m en te d   tr ain in g   d ata  b o o s ted   with   p ar am o u n h y p er p ar am eter s .   T r ain in g   was  co n d u cted   u s in g   Ad am   o p tim izer   ( in itial  lear n in g   r ate:  0 . 0 0 1 ,   β1 =0 . 9 ,   β2 =0 . 9 9 9 )   with   b atch   s ize  o f   3 2   an d   ea r l y   s to p p i n g   ( p atien ce   =1 0   e p o ch s ) .   T ec h n i q u es  s u ch   as  g r id   s ea r ch ,   B ay esian   o p tim izatio n ,   an d   ev o lu tio n ar y   alg o r ith m s   lik h o n ey   b a d g er   o p tim izatio n   ( HB O)   wer u tili ze d   f o r   th h y p er p ar am ete r   tu n in g   [ 2 8 ] .   T h h y p e r p ar am eter   r an g es  in clu d e d   lear n in g   r ates  ( 1 0 - 5   to   1 0 - 2 ) ,   d r o p o u t   r ates  ( 0 . 1 - 0 . 5 ) ,   a n d   n etwo r k   wid th   ( 3 2 - 2 5 6   u n its ) .   Atten tio n   m ec h an is m s   ( s elf - a tten tio n   with   8   h ea d s ) ,   r esid u a co n n ec tio n s ,   an d   en s em b le  m eth o d s   ( b ag g in g   with   5   m o d els)  wer e   th en   e m b ed d e d   in   th e   m o d el  t o   en s u r ef f icien cy   an d   en h an ce d   in ter p r eta b ilit y .     3 . 5 .     E v a lua t i o a nd   deplo y m ent   W f ir s ev alu ate  th tr ain ed   m o d els  b y   co m p a r in g   t h eir   a cc u r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   F1 - s co r e,   an d   ar ea   u n d er   th e   r ec eiv er   o p e r atin g   ch ar ac te r is tic  cu r v ( AUR OC )   o n   th test   d ataset.   Sin ce   th s tu d y   f o llo wed   r ep ea ted   m ea s u r es  d esig n ,   p air ed   t - test s   ( p   <0 . 0 5 )   wer e   u s ed   to   ass ess   th s tatis tical  s ig n if ican ce ,   wh ile   co n f id en ce   in ter v als we r esti m ated   th r o u g h   b o o ts tr ap   r esam p lin g   with   1 , 0 0 0   iter atio n s .   C o m p ar is o n s   o f   d ee p   lear n in g   ar ch itectu r es  an d   f e atu r ex tr ac tio n   m eth o d s   wer also   m ad e.   T h p er f o r m an ce   o f   th p r o p o s ed   ap p r o ac h   was  esti m ated   u s in g   cr o s s   v alid atio n   o f   th e   5 - f o ld   ty p e.   Acc o r d in g   to   th e   f in d in g s   o f   th is   s tu d y ,   th b est p er f o r m an ce   o f   th m o d el   was a ch iev ed   wh en   r u n n in g   it   o n   m o b ile  d ev ices ( in f er e n ce   tim <1 s )   o r   clo u d   p latf o r m s   s u ch   as  AW E C 2   t2 . lar g e   in s tan ce s   to   ad d r ess   h ea r t   s o u n d   s cr ee n i n g   an d   C VD s   d etec tio n   in     r ea l - tim [ 2 9 ] .   T h er we r e asy - to - r ea d   o u tp u i n ter f ac es  an d   v is u al  r ep r esen tatio n s   m ad f o r   b o th   t h e   h ea lth ca r p r o f ess io n al  an d   t h p er s o n ,   an d   th ey   d is p lay e d   th f in al   o u tco m es.  T h d ep lo y m en p ip elin in v o lv ed   m o d el  q u an tizatio n   f o r   m o b ile  d ev ices  ( 8 - b it)   an d   r ep r esen tatio n al  s tate  t r an s f er   ap p licatio n   p r o g r a m m in g   in ter f ac e   ( R E ST   API s )   f o r   clo u d   d e p lo y m e n t.     3 . 6 .     Sig na pro ce s s ing   pip eli ne   I n   o u r   s ig n al  p r o ce s s in g   p ip el in e,   th er wer s ev er al  s tep s   t o   im p r o v th q u ality   o f   th d ata  g o in g   in to   an aly s is .   I n itial  s ig n al  p r o ce s s in g   in v o lv ed   h ig h - p ass   f ilter in g   with   a   cu to f f   f r eq u en cy   o f   2 0   Hz  t o   ex clu d lo w - f r e q u en c y   n o is e,   af ter   wh ich   th s ig n al  was   s h if ted   to   h av m ea n   o f   ze r o .   T h d ata  was  th en   n o r m alize d   th r o u g h   am p litu d e   n o r m aliza tio n   b y   s ca lin g   ea ch   r ec o r d in g   to   f all  b etwe en   - 1   a n d   +1 .   T o   im p r o v e   th p er f o r m an ce   o f   th s ig n al  f ilter in g ,   th ad a p tiv f ilter in g   was  d o n as  f o llo ws:   least  m ea n   s q u ar es  ( LMS )   alg o r ith m ,   th e   v alu es  o f   s tep   s ize  u s ed   wer e   0 . 0 1 ,   th n u m b er   o f   tap s   u s ed   was  3 2 ,   an d   f in ally ,   th e   co n v er g en ce   th r esh o ld   u s ed   w as  1 0 - 6   t h u s ,   th is   h elp ed   to   m i n im ize  th e   lev el  o f   n o is as  well  as  m ain tain in g   th p u r ity   o f   th e   o r ig in al  s ig n a l.     3 . 7 .     E t hica co ns idera t io ns   a nd   da t a   g o v er na nce   Var io u s   eth ical  s tan d ar d   n o r m s ,   an d   d ata   g o v er n a n ce   p o li cies  wer f o llo wed   in   th p r o ce s s   o f   th e   s tu d y .   Priv ac y   m ea s u r es  we r in itiated   th r o u g h   d ata  an o n y m izatio n   p r o ce d u r es,  ac ce s s   co n tr o m ea s u r es,  au d it  tr ailin g   p r o ce d u r es,  en c r y p tio n   r eq u ir em en ts ,   a n d   d o c u m en ted   d ata  r ete n tio n   p o licies.  T o   en s u r e   eth ical  p r ac tice ,   th f o llo win g   s af eg u ar d s   wer u s ed g ettin g   ap p r o v al  f r o m   th in s titu tio n al  r ev iew  b o ar d   ( I R B ) ,   in f o r m in g   p ar ticip an ts   ab o u th s tu d y ,   s ig n in g   d ata  u s ag e   ag r ee m en ts ,   d o in g   p r iv ac y   i m p ac ass es s m en ts ,   an d   h av in g   th e   s tu d y   g o   t h r o u g h   eth ics  co m m ittees.  Su ch   m ea s u r es  allo wed   m in im izin g   u n eth ical   b e h av io r   d u r in g   th r esear ch   p r o ce d u r e   an d   co n s id er in g   th e   co n f i d en ti ality   o f   p ar ticip a n ts   an d   th eir   i n f o r m atio n .       4.   P RO P O SE M O D E L   4 . 1 .     Da t a   pre - pro ce s s ing   B o th   h ig h -   an d   lo w - p ass   f ilter s   ar u s ed   f o r   n o is co m p o n en r em o v al  f r o m   th h ea r tb e at  s ig n als.   T h f ir s is   f o r   r em o v in g   th h ig h est - f r eq u e n cy   n o is e,   an d   th s ec o n d   is   f o r   r em o v in g   lo wer - f r e q u en c y   co m p o n en ts .   T h e   s am p lin g   r ate  f o r   au d io   r ec o r d in g s   was   u s ed   to   d ef in e   Ny q u is f r eq u en cy .   C alcu lated   ac co r d in g   to   Ny q u is t's   th eo r y ,   it  h as  a   cu to f f   f r eq u en cy   o f   n o r m al.   A   d ig ital  B u tter wo r t h   f ilter   was  d esig n e d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Dee p   lea r n in g   fo r   ea r ly  d etec t io n   o f c a r d io v a s cu la r   d is ea s es v ia   a u s cu lta tio n   s o u n d     ( S h r ey a s   K a s tu r e )   1751   an d   im p lem en ted   u s in g   s u itab le  f ilter   d esig n   tech n iq u es.  T h e   B u tter wo r th   f ilter   is   an   in f i n ite  im p u ls e   r esp o n s ( I I R )   f ilter ,   co m m o n ly   u s ed   f o r   its   co n tin u o u s ly   s m o o th   a n d   f lat  f r e q u en cy   r esp o n s in   t h e   p ass b an d .   T h an alo g   f ilter   p ar am eter s   ar tu n ed   to   ef f icien tly   r em o v th h ig h   f r eq u e n cies  th at  co n tain   th m o s n o is wh ile  p r eser v i n g   t h h ea r s o u n d   c o m p o n en ts   wi th   lo f r e q u en cies  th at  ca r r y   m o s o f   th v alu ab le   in f o r m atio n .   T h f ilter   d esig n   p r o ce s s   ca lcu lated   th n u m er ato r   an d   d en o m in ato r   p o l y n o m ial  co ef f icien ts   d ef in in g   th B u tter wo r th   f ilter ' s   tr an s f er   f u n ctio n .   T h h ea r s o u n d   s ig n als  tr ea ted   b y   wav e let  d en o is in g   wer tu r n ed   m o r ac cu r ate  an d   s m o o th er   b y   r em o v i n g   th n o is e .   T h r eg is tr atio n   was  ca r r ied   o u b y   s p ec ialized   s y s tem s   p r o ce s s in g   th s ig n als  in to   wav elet  co ef f icien ts   b a s ed   o n   th d is cr ete  wav elet  tr an s f o r m   alg o r ith m s .   I n   th en s u in g   s tag e,   s o f o r   h ar d   th r esh o ld in g   tec h n iq u es  wer em p lo y e d   wh ile  d ea lin g   with   th wav elet  co ef f icien ts .   T h s ig n als  wer e   r ec o n s tr u cted   f r o m   t h r esh o ld   wav elet  co ef f icien ts   in   th d e co m p o s itio n   s tag e,   wh ich   f in ally   r ed u ce d   th e   u n d esire d   co m p o n e n n o is wh ile  s ig n al  f ea tu r es  wer e   p r eser v ed .   T h th r esh o ld   was  ap p r o ac h e d   u s in g   b o th   s o f an d   co m p le x   tech n iq u es.  So f th r esh o ld i n g   im p lied   a   s h r i n k in g   v alu e   f o r   th e   wav elet  co ef f icien ts   clo s to   ze r o ,   wh ile  h ar d   t h r esh o ld in g   d r o p p e d   th co ef f icien ts   b elo th th r esh o ld   lev el   to   ze r o   e n tire ly .   T o   tr ain   th L U - Net  m o d el,   we  d esig n ed   a   d ata  s et  co n s is tin g   o f   n o is y   an d   clea n   h ea r t   s o u n d   s ig n als,  s er v in g   as  tr ain in g   d ata.   T h n o is y   s ig n als  wer s im u lated   b y   ar tific ially   ad d in g   b r ea th in g   s o u n d s ,   am b ien t h o s p ital n o is es,  an d   wh ite  Gau s s ian   n o is with   th clea n   h ea r t so u n d   r ec o r d in g s   as th b ac k g r o u n d .   T h tr ain in g   p r o ce s s   in clu d ed   th C NN s '   m in im izatio n   o f   th m is m atch   b etwe en   th e   d en o is ed   o u tp u t   s ig n als  p r o v id e d   b y   th e   L U - N et  m o d el  a n d   th clea n   tar g et   s ig n als.  T o   th is   en d ,   we   u s ed   th m ea n   s q u ar ed   er r o r   lo s s   an d   s elec ted   p er ce p tu al  ev alu atio n   m etr ics  to   d r iv th m o d el  tr ain in g   a n d   s ec u r th ac cu r ate   r ec o n s tr u ctio n   o f   th s ig n al  p ar am eter s .   Fig u r e   2   is   th g r a p h   o f   th s ig n al  am p litu d f o r   th o r ig in al  h ea r t   s o u n d   a n d   th e   wav elet,   L U - N et,   an d   lo w - p ass   f ilter ed   at  r eg u lar   s p ee d   o f   0 . 1   s ec o n d s   an d   is   p an n ed   o v e r     2   s ec o n d s .   T h x - ax is   is   tim ( s ) ,   wh ich   g i v es  th tim p e r io d   o f   2   s ec o n d s   o v er   wh ich   t h e   h ea r s o u n d   s ig n al   is   tak en .   T h is   ax is   s h o ws  t h e   r eg u lar   in te r v als  o f   0 . 1   s ec o n d s .   T h e   y - ax is   in   th e   g iv en   d iag r am s   illu s tr ates  s ig n al  am p litu d e .   T h is   r ep r esen ts   s ig n al  am p litu d o r   s tr en g th   in   r elatio n   to   t h h ea r s o u n d s   in   p ar ticu la r   tim f r am e.   T h e   y - ax is   s ca le  g o es  f r o m   - 0 . 0 4   to   0 . 0 4 ,   s h o win g   th e   am p litu d e   f o r   d if f e r en s ig n al  p r o ce s s in g   tech n iq u es  u n d er   c o m p ar is o n .   T h g r a p h   r ep r esen t s   th r aw   o r   in itial  h ea r s o u n d   s ig n al  a n d   th en   th s ig n als  af ter   ap p ly i n g   wav elet  d en o is e,   L U - N et  d en o is e ,   a n d   th e n   a   lo w - p ass   f ilter .   I also   allo ws  v er if y in g   h o ea c h   d en o is in g   m eth o d   im p ac ts   th g en e r al  f ea tu r es  o f   th e   s ig n al  am p litu d es  o v e r   tim e,   m ak in g   it   p o s s ib le  t o   ass es s   th ch an g es in   th c h ar ac ter is tics   o f   th h ea r t so u n d   wav ef o r m .             Fig u r 2 .   Sig n al  a m p litu d v alu es f o r   th r aw  h ea r ts o u n d   s ig n al   an d   th e   d en o is ed   s ig n als       T h tr ain in g   p r o ce s s   r ep r esen ts   th m o s s ig n if ican co m p o n en o f   o u r   ap p r o ac h ,   wh ic h   in v o lv es   m in im izin g   th d if f er e n ce   b et wee n   th m o d el' s   p r ed ictio n s   an d   th g r o u n d   tr u th   an n o tatio n s .   T h C NN - b ased   s eg m en tatio n   m o d el  m eth o d   u s ed   ar ch itectu r es  th at  co u ld   ac cu r ately   d r aw  th e   h ea r s o u n d s '   lo ca tem p o r al  an d   s p ec tr al   f ea tu r es.  Fig u r e   3   d em o n s tr ates  th en v elo p o f   th en er g y   o f   th d e n o is ed   h ea r s o u n d   s ig n al   v alu es  at  s et  in ter v als.   Dep ict ed   o v e r   tim e,   o n   th e   x - a x is ,   a   0 - 3   s ec onds   o f   th h ea r s o u n d   s ig n al  h as  b ee n   u s ed   at  in ter v als  o f   0 . 1   s ec o n d s .   On   th y - ax is ,   we  ca n   s ee   th en er g y   e n v elo p o f   th d en o is ed   h ea r s o u n d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I SS N :   2252 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   Ap r il 2 0 2 6 :   1 7 4 6 - 1 7 6 1   1752   s ig n al.   T h is   r ep r esen ts   th o v er all  en er g y   o r   am p litu d o f   t h h ea r s o u n d   wav ef o r m   o v e r   tim e.   B y   d r awin g   th en er g y   en v el o p e,   th is   g r a p h   f ac ilit ates  v is u aliza tio n   o f   v ar iatio n s   in   th en er g y   d is tr ib u tio n   an d   in ten s ity   o f   th e   d en o is ed   h ea r s o u n d   s ig n al  d u r in g   th e   an aly ze d   ti m p er io d .   T h is   ca n   h elp   o b t ain   in f o r m atio n   o r   ch ar ac ter is tic s   ab o u t th p r o ce s s ed   h ea r t so u n d   d ata ,   as we ll a s   th eir   b eh av io r .           Fig u r 3 .   T h en er g y   e n v elo p e   o f   th d en o is ed   h ea r t so u n d   s ig n al       4 . 2   Da t a   a ug m ent a t io n   s ca lin g   tim alg o r ith m   was  u s ed   in   t h d ata   co n ce r n in g   h u m an   h ea r ac tiv ity ,   wh ich   m ea n s   th at  th s o u n d   tem p o   o r   d u r atio n   was  ad ju s t ed   s o   th at   p itch   an d   f r eq u e n cy   co m p o n en ts   r em ain ed   u n af f ec te d .   I n   ad d itio n   to   p r o lo n g ati o n ,   t h d ig ital  au d io   wo r k s tatio n   ( DAW)  tech n iq u was  em p lo y ed   t o   m o d if y   th e   p itch   o f   th h ea r s o u n d   s ig n als.  T h s tr ateg ies  d ev elo p ed   e m p lo y ed   a   m eth o d   o f   f r e q u en c y   r es am p lin g ,   wh e r th e   s am p lin g   r ate  was  tr an s f o r m e d ,   r esu ltin g   in   c h an g t o   th au d ib le  to n o r   f r eq u e n cy   co n ten t.  W d ev elo p ed   s am p les  th at  u tili s d if f er en f r eq u e n cy   s p ec tr u m   r a n g es e n ab l in g   u s   to   p o r tr a y   th e   in t er f er en ce   with   th e   r h y th m   o f   v ar io u s   f ac to r s ,   in clu d in g   a g e,   g e n d er ,   an d   h ea r d is ea s e.   W co m b in ed   t h e   m eth o d s   o f   tim e   s tr etch in g   an d   p itch   s h if tin g   t o   u s e.   T h e   in jectio n s   co n s is tin g   o f   n o is wer v a r ied   an d   d i v er s f o r   au g m en te d   s am p les.  On o f   th m o s co m m o n ly   u s ed   p ar am eter s   in   co m m u n icatio n   s y s tem   s im u latio n s   is   th SNR .   T h is   v alu r ep r esen ts   th r atio   o f   s ig n al  p o wer   an d   n o is en er g y .     T h er ef o r e ,   we  c an   ex p er im e n with   v ar io u s   co m m u n icati o n   s y s tem s   b y   s elec tin g   d if f er en n o is co n d itio n s   an d   s ig n al  d eg r a d a tio n   lev el s .   Als o ,   s y n th etic  s am p les  wer o b tain ed   in   v ar io u s   SN R   v alu es ,   with   wh ich   th h i g h   SNR   ( lo n o is e)   lev el  was  co m p ar ed   to   t h lo SNR   ( h ig h   n o is e)   o n e .   T h is   p o licy   c o u ld   ad ap th m o d el  to   d ea with   th in p u n o is es  o f   d if f er e n in ten s ities   d u r in g   tr ain in g ,   wh ich ,   in   tu r n ,   is   r eg ar d e d   as o n o f   th r ec ip es  f o r   o v er co m i n g   g e n er aliza tio n   lim itatio n s   an d   g ettin g   b etter   r esu lts .     W o b tain ed   s p ec tr o g r am s   f r o m   th h ea r s o u n d   s ig n als  u s in g   th s h o r t - tim Fo u r ier   tr an s f o r m   ( STFT )   an d   th e   C W T .   W p er f o r m e d   th tim e   war p in g   o n   th g en er ate d   s p ec tr o g r am s   in   th tim d o m ain ,   wh ich   in clu d es  s tr etch in g   an d   s h r in k in g   th e   tim d i r ec tio n   wh ile  k ee p i n g   t h f r eq u e n cy   co n ten u n alter ed .   B y   b en d in g   th tim d im en s io n ,   we  p r o d u ce d   au g m en ted   s p ec tr o g r am   s am p les  with   d if f er e n tem p o r al   s eq u en ce s ,   s im u latin g   v a r io u s   h ea r tb ea ts   o r   p u ls es.  T h is   p r o v id ed   th e   tem p o r al  v ar iety   in   t h h ea r s o u n d   d ata   th at  im p r o v e d   th d i v er s ity   o f   th tr ain in g   d ataset.   I n   ad d itio n ,   th d ata  was  en h a n ce d   b y   ti m m ask in g   o n   th e   s p ec tr o g r am s .   Fig u r e   4   s h o ws  th d en o is in g   p er f o r m an ce   o f   h ea r t so u n d   s ig n als .   C o n s eq u en tl y ,   s o m te m p o r al   i n f o r m ati o n   was   m ask e d   b y   ze r o i n g   o u t   s p ec if i c   ti m e   s t ep s   i n   th e   s p e ct r o g r a m .   Al o n g   w it h   ti m e   m as k i n g ,   w e   u s e d   f r eq u e n cy   m as k i n g ,   w h i c h   i n v o l v ed   r e m o v i n g   t h e   f r e q u en ci es   f r o m   th s p ec t r o g r am s .   T h ese   au g m e n te d   s a m p les   c o m p o s ed   o f   v a r ia ti o n s   n o t o n l y   i n   th ti m e   d o m ai n   b u t a ls o   in   t h e   f r e q u e n c y   d o m a in   h el p e d   th m o d els   b ec o m e   f am ili ar   wit h   v a r i o u s   co n d it io n s   a n d   p a tte r n s .     Fig u r e   5   s h o ws  th c o n n ec tio n   b etwe en   th h ea r s o u n d   s ig n als  tim e - war p in g   f ac to r   an d   th s ig n al   d u r atio n .   E ac h   d ata   p o i n r ep r esen ts   s ep ar ate  h ea r s o u n d   s ig n al,   wh er t h s am p le   I s h o ws  th ty p o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Dee p   lea r n in g   fo r   ea r ly  d etec t io n   o f c a r d io v a s cu la r   d is ea s es v ia   a u s cu lta tio n   s o u n d     ( S h r ey a s   K a s tu r e )   1753   s ig n al  ( n o r m al,   m u r m u r ,   o r   a b n o r m al ) .   T h tim e   war p in g   am o u n ts   r a n g in g   f r o m   . 6   ( ti m co m p r ess io n )   to     1 . 4   ( tim s tr etch in g )   f o r m   th x - ax is ,   s h o win g   th at  th ese  lev els  o f   war p in g   alter   th tem p o r al  p atter n s   an d   th e   h ea r r ate  s en s atio n s   co n s id er a b ly .   T h e   s ig n al  d u r atio n   alo n g   th y - a x is   s h o ws  th len g th   c h an g es  d u e   to   tim e   war p in g .   T h h ig h er   th tim e - war p in g   f ac t o r ,   th l o n g e r   o r   s h o r ter   th e   d u r atio n .           Fig u r 4 .   Den o is in g   p er f o r m a n ce   o f   h ea r t so u n d   s ig n als           Fig u r 5 .   T im e - wr ap p i n g   f ac t o r s   an d   ch a n g es in   tem p o r al  p atter n s       4 . 3 .     Dee lea rning   mo del dev elo pm ent   T h R esNet  ar ch itectu r u s es  r esid u al  co n n ec tio n s   to   en a b le  in f o r m atio n   to   f lo f r o m   lo wer   to   h ig h er   lay er s ,   cr u cial  in   ad d r ess in g   th v an is h in g   g r a d ie n is s u es  in   d ee p   n etwo r k s .   T h ese  h id d en   p at h s   ass is ted   th d ee p   C NN  m o d els  in   tr ain in g   f o r   h ea r s o u n d   an al y s is .   W co n s id er ed   th Mo b ileNetV2   ar ch itectu r e ,   co n s is tin g   o f   d e p th - wis s ep ar ab le   co n v o lu ti o n s   an d   in v er ted   r esid u al  b l o ck s .   T h is   t y p e   o f   ar ch itectu r is   co m p u tatio n all y   ef f icien an d   aim ed   at  d ep l o y in g   o n   m o b ile  an d   em b e d d ed   d ev ices.  So ,   it  is   m ea n to   b im p lem en ted   in   o u r   m o b ile  C VD   d etec tio n   s y s tem .   I n   ad d itio n ,   we  tr ied   o u th C NN - DAG  ar ch itectu r e,   wh ich   co n tain s   DAG  s tr u ctu r in s tead   o f   s eq u en tial  o n e.   T h is   m ec h a n is m   ac h iev es  b o th   th e   ef f icien cy   o f   p r o ce s s in g   an d   t h ef f ec tiv e n ess   o f   co m p u tatio n al  r eso u r ce   u tili za tio n ,   wh ic h   ca n   ac ce ler ate  t h e   s p ee d   o f   tr ain i n g   an d   p er f o r m an ce   o f   m o d els.   I n   o u r   C NN  a r ch itectu r d esig n ,   we  co n s id er ed   th e   f ea tu r es  o f   th in p u d ata,   s u ch   as  s p ec tr o g r am   o r   s ca lo g r a m ,   s o   th at  t h m o d els  co u ld   ac q u ir th r eq u ir ed   s p atial  an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I SS N :   2252 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   Ap r il 2 0 2 6 :   1 7 4 6 - 1 7 6 1   1754   tem p o r al  p atter n s   in   th tim e - f r eq u e n cy   r ep r esen tatio n s .   A n o th er   ar e we  lo o k ed   in to   was  u s in g   L STM   ce lls ,   v ar ian o f   R NN  th at  is   ef f e ctiv ely   ap p lied   to   aid   th d y n am ics  an aly s is   o f   s eq u en tial  d ata  o v er   tim e.   T h is   lets   y o u   m o d el   lo n g - ter m   d e p en d en cies  an d   t h tim e   p atter n s   em b ed d ed   in   h ea r t   s o u n d   s ig n als.  R ath er   th a n   ce n ter in g   o n   t h is s u es  ass o ci ated   with   v an is h in g   g r ad ien p r o b lem s ,   w h ich   m a k th em   u n f it  f o r   lo n g - ter m   r elatio n s h ip   m o d elin g ,   th e y   o p f o r   th e   atten tio n   m ec h an is m .   T h im p lem e n tatio n   o f   th e   m o d el  em b r ac ed   th e   u s o f   an   L STM   n e u r al  n etwo r k ,   wh ich   b r in g s   th r e q u ir e d   d y n am ics  an d   p atter n s   to   th h ea r s o u n d   s ig n als   b y   p e r f o r m in g   t h em   as  s eq u en ce s .   T h L STM s   th at  we  i n   OURi h av em p lo y ed   u til ize  th p r o ce s s   o f   s elec tiv s to r in g   an d   f o r g ettin g   in f o r m atio n ,   wh o s r esp o n s ib ilit y   lies   in   m em o r izin g   tem p o r al  f ea tu r es  o f   h ea r s o u n d   s eq u e n ce s .   W tr ied   d if f er en L STM   ar ch itect u r es   o r   co n f i g u r atio n s   th er e ,   an d   th e   n u m b er   o f   lay er s   was  ch an g ed   m an y   tim es.  W also   u s ed   th n u m b er   o f   h id d e n   u n its   ( n eu r o n s )   an d   b id ir ec tio n al  R NN   lay er s   in   th is   ca s e.   T o   ef f ec ti v ely   r e p r o d u ce   th co n s ec u tiv n atu r o f   h ea r t   s o u n d   s ig n als  an d   th e   tim d e p en d en cies,   we  p ass ed   th s ig n als  as  s eq u en ce s   o r   th eir   f ea tu r es  as  s eq u en ce s   to   th R NN s .   W tr ea ted   th h ea r t - s o u n d   d ata  as  s eq u en ce s   o f   o b s er v atio n s   an d   o r g an ize d   th em   in to   s eq u en ce   f o r m .   Seq u en tially   g iv en   in p u ts   wer th en   p r o v id ed   to   eith e r   L STM   o r   GR ar ch itectu r es  o f   R N N   m o d els.  T h R NN  m o d els  l ea r n   an d   m e m o r iz e   tem p o r al  d ep e n d en cies  an d   p atter n s   in   th p r o ce s s in g   s eq u en ce s .   R ec u r r in g   co n n ec tio n s   ac r o s s   R NN   u n it s   en ab led   in f o r m atio n   to   m o v th r o u g h   th e   s eq u en ce ,   wh er e   m o d els  co u l d   lear n   lo n g - r an g d ep en d en cies  an d   m o d el  tem p o r al  d y n am ics  in   th d ata.   T h g atin g   m ec h a n is m s   in   L STM   an d   GR u n its   ad v an ce d   t h is   ca p ab ilit y ,   s elec tiv ely   r em em b er in g   o r   f o r g ettin g   d ata  as  r eq u ir ed .   T h r o u g h   th R NN  tr ain in g ,   th m o d els   lear n ed   to   ex tr ac c o m p eten r ep r esen tatio n s   f r o m   th s eq u e n tial  d ata  b y   ca p tu r i n g   th p at ter n s   ch ar ac ter is tic  o f   d if f e r en h ea r s o u n d   c o n d it io n s   an d   C VD s .   T h lear n ed   r ep r esen tatio n   f r o m   th R NN  m o d els  was  f ed   in to   class if icatio n   task s   f o llo win g   tr ain in g .   Su ch   r ep r esen tatio n s   co u ld   b co n n ec ted   in to   t h f u lly   co n n ec ted   lay er s   o r   co m b in ed   with   o th er   m o d el   co m p o n en ts   lik e   co n v o lu tio n al  la y er s   to   g iv e   th e   f i n al  class if icatio n   o f   h ea r t so u n d s   in t o   ca teg o r ies s u ch   as n o r m al  a n d   a b n o r m al  o r   ca r d io v ascu lar   c o n d itio n s   d iag n o s is .     4 . 4 .     M o del  t ra ini ng   a nd   o pti m iza t io n   W d iv id ed   th en tire   h ea r t   s o u n d   d ataset  in to   th r ee   s u b s ets:   v ar io u s   attr ib u tes  lik tr ain in g ,   v alid atio n ,   an d   test in g .   T h t r ain in g   d ata  s ets  tr ain   th d e ep   lear n in g   m o d els  b y   lear n i n g   th p atter n s   an d   r ep r esen tatio n s   to   class if y   d ee p   s o u n d s .   T h v alid atio n   s u b s et  was  p ar am o u n wh en   ch o o s in g   th m o d el  an d   f in e - tu n in g   th p ar am eter s .   T h r eg u lar izatio n   tech n iq u was f r eq u en tly   ap p lied   d u r i n g   th tr ain in g   p r o ce s s   to   p r ev en o v er f itti n g .   T h m o d els  wer ev alu ated   u s in g   th ei r   p er f o r m a n ce   o n   th e   v alid ati o n   s et  af ter   ev er y   iter atio n ,   wh ich   was  u s ed   to   a d ju s th h y p e r p ar am ete r s   an d   s elec th b est - p er f o r m in g   m o d el  c o n f ig u r atio n .   T h is   s lice  en ab led   th m o d el  t o   ev alu ate  its   ab ilit ies  o n   u n k n o wn   d ata,   th u s   g iv i n g   a   le v e led   p lay in g   g r o u n d   to   d eter m in g en er ality .   Usi n g   th g r id - s ea r ch   m eth o d ,   we  co n s tr u cted   g r id   o f   elem en ts   o f   th h y p er p ar am eter   s p ac to   b i n v esti g ated .   B esid es  th at,   we  n o ticed   th at  th h y p e r p ar am et er s   th at  m o s af f ec t   th m o d el  p er f o r m a n ce -   lear n in g   r ate,   b atch   s ize,   n u m b er   o f   h id d en   la y er s ,   d r o p o u t,  a n d   L 2   r eg u lar izatio n -   wer th m o s cr itical.   W tr i ed   th m o d el  a n d   its   p er f o r m an ce   b y   tr ain in g   an d   ev alu ati n g   th e   m o d el   o n   th e   v alid atio n   s et  b ased   o n   th f ac to r s   we  h ad   in   th d ef in ed   g r id .   Af ter   th ex h a u s tiv g r id   s ea r ch   o v er   all   h y p er p ar am eter   c o m b in atio n s ,   we  p ick   th e   co m b i n atio n   o f   p ar am eter s   th at  af f o r d s   u s   th e   b est  r esu lts   o n   th e   v alid atio n   s et.   T h is   ap p r o ac h   was  co m p lem en ted   b y   th B ay esian   o p tim izatio n   ap p r o a ch ,   wh ich   m a k es  it  p o s s ib le  to   d ea with   h y p e r p ar am eter   tu n in g   p r o b lem s   ef f icien tly .   B ay esian   o p tim izatio n   ex p l o its   th p r ev io u s   k n o w - h o a n d   a n   o r g an ized   s ea r ch   i n   th e   p ar a m eter   s p ac e,   r esu ltin g   in   b ig   co s r e d u ctio n   co m p ar ed   to   a   n o n - p ar a m etr ic   g r id   s ea r ch .   Fig u r e   6   d e p icts   th at  th er e   ar e   o f ten   h u n d r ed s   o f   c o m b in atio n s   f o r   ea ch   h y p e r p ar am ete r   th at  tak e   astro n o m ic  v alu es,  im p l y in g   t h lin k   b etwe en   th m o d el' s   p er f o r m a n ce   an d   th h y p er p ar am eter   tu n i n g   p r o ce d u r e.   E v er y   tick   m ar k   lab eled   o n   th x - ax is   is   alig n ed   with   c er tain   co m b in atio n   o f   h y p er p ar am eter s   o f   th e   m o d el,   in clu d i n g   t h r ate   o f   lear n in g ,   th e   n u m b er   o f   lay er s ,   th e   s ize  o f   b atch   a n d   o th er s .   T h y - ax is   o f   th g r ap h   d is p lay s   two   im p o r tan p er f o r m an ce   m etr ics:   v alid at io n   ac cu r ac y   an d   v alid atio n   F1 - s co r e .   T h ese  m e tr ics  in d icate d   h o th e   d ee p   l ea r n in g   m o d el   f ar e d   in   th v a lid atio n   d ataset  f o r   ea ch   o f   th e   h y p er p ar a m eter s   th at  wer b ein g   tu n ed .     W p lan n ed   to   ad o p a n   en s em b le  ap p r o ac h   th at  co llected   s ev er al  d ee p - lear n in g   s o lu tio n s   f o r   b etter   tr ain in g   an d   wid e r   s tab ilit y .   Mo r eo v er ,   we  also   an aly ze d   th m o d els  o f   b ag g i n g ,   b o o s tin g ,   an d   s tack in g   th at   p r o d u ce d   m u ltip le  m o d els,  an d   af ter   th at,   co llectio n   o f   th e ir   f o r ec asts   was  d is tr ib u ted .   T h s tack in g   p r o ce s s   was  ap p lied   to   th e   tr ain in g   m eta - m o d el,   wh ic h   r ec eiv e d   s o m o f   th e   b ase  m o d els'   p r ed ictio n s   as  in p u ts .   T h e   ty p e th jo in i n g   o f   d if f er e n tech   an d   s k ills   o f   th m o d els g ets  b etter   r esu lts ,   an d   th s h o r tco m in g s   ar in   th e   s en s o f   th m eth o d   o f   e n s em b le  m itig atio n .   T ab le  1   p r esen ts   th p er f o r m a n ce   s co r es  o f   d if f er en m o d els  f o r   th d is cr im in an a n aly s is   o f   a   h ea r s o u n d   o n   th e   test   s et.   T h r ep o r ted   p er f o r m an ce   cr it er io n   th at  m ea s u r es  g o o d   r esu lts   is   ac cu r ac y ,   p r ec i s io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r e.   T h ac cu r ac y   r ate  th en   is   th e   to tal  co u n o f   t r u class if icatio n s   an d   th r elativ p o r tio n   of   th o s e.   Ho wev er ,   p r ec is io n   r ef er s   to   th p r o p o r tio n   o f   p o s itiv p r ed ictio n s ,   an d   it  is   ca lcu lated   in   th o p p o s ite  wa y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Dee p   lea r n in g   fo r   ea r ly  d etec t io n   o f c a r d io v a s cu la r   d is ea s es v ia   a u s cu lta tio n   s o u n d     ( S h r ey a s   K a s tu r e )   1755   C u m u lativ r ec all  p o in ts   o u t   h o m an y   r ea p o s itiv es  wer co r r ec tly   esti m ated   b y   t h m o d el,   a n d   th e     F1 - s co r is   th h ar m o n ic  av e r ag o f   b o th   p r ec is io n   an d   r e ca ll  m etr ics.  T h d iag n o s tic  m o d el  d ip PIN   h as  p r o v e d   to   m o d el   d ip PIN   class if icatio n ,   an d   it  is   en v is ag ed   t h at  p er f o r m a n ce   im p r o v em e n will  b b ased   o n   th ac tu al  d ata   af ter   u s in g   th en s em b le  ap p r o ac h .   T h is   m o d el  en s u r e d   th e   ac tu al  wea k n ess es ,   as  th ey   ar e   ea ch   m o d el  ass im ilate s   th s tr en g th s   o f   th o th er .           Fig u r 6 .   Hy p er p a r am eter   co m b in atio n s   an d   th eir   co r r esp o n d in g   v alid atio n   ac c u r ac y   a n d   F1 - s co r e       T ab le  1 .   Per f o r m an ce   co m p a r is o n   o f   d i f f er en m o d els   M o d e l   A c c u r a c y   P r e c i s i o n   R e c a l l   F1 - sc o r e   C N N   mo d e l   0 . 8 7   0 . 8 5   0 . 8 9   0 . 8 7   R N N   mo d e l   0 . 8 9   0 . 9 1   0 . 8 7   0 . 8 9   C N N - LSTM   h y b r i d   m o d e l   0 . 9 1   0 . 9 2   0 . 9 0   0 . 9 1   En se mb l e   mo d e l   0 . 9 4   0 . 9 5   0 . 9 3   0 . 9 4       4 . 5 .     E v a lua t i o a nd   deplo y m ent   T h p er f o r m a n ce s   f o r   m u ltip le  class   s co r es  ar ev alu ated   with o u tr u lab els  p e r tin en to   th ese   s p ec if ic  class es  b ased   o n   F1 - s co r e ,   r ec all,   an d   p r ec is io n   m e tr ics.  Acc u r ac y   m ea s u r es  th e   d eg r ee   o f   co r r ec tly   class if ied   d ata  s am p les  am o n g   th en tire   d ataset.   T h e   m etr ics  wer g iv en   o u to   f u n ctio n   as  y ar d s tick   to   m ea s u r th e   p er f o r m a n ce   o f   t h m o d el.   I is   also   o n o f   th tr u e   o n es,   an d   it  was  co r r ec tly   co n clu d ed .   T h e   ap p r o ac h   with   th m in im u m   n u m b er   o f   f alse  n eg ativ es  is   g o o d   b ec au s it  co r r ec tly   lab els  th class .   Sin ce   we   v alid ated   th at  th e   F1 - s co r c r iter io n   p er f o r m a n ce   is   co r r ec t,  we  ca n   f r ee ly   s witch   to   r e ca ll  an d   p r ec is io n ,   wh ich   ar th e   d r iv i n g   f o r ce s   o f   th d ev elo p ed   m o d el.   T h e   d ee p   lear n in g   m o d el   ( Fig u r e   7 )   f o r   h ea r s o u n d   an aly s is   was  te s ted   an d   ev alu a ted   u s in g   v ar io u s   d o s ag es  ac r o s s   th h ea r s o u n d   ca teg o r ies.  Ou r   m o d el  h a d   an   o v er all  ac cu r ac y   o f   0 . 9 2   f o r   t h n o r m al  h ea r s o u n d s   ca teg o r y ,   im p ly in g   lik en ess   b etw ee n   its   d iag n o s is   an d   ac tu al  ca s es.  I n   e v alu atin g   th m u r m u r s   id en tific atio n ,   b o a s tin g   p r ec is io n   o f   0 . 9 1 ,   th m o d y ield s   lo w   r ate  o f   f alse  p o s itiv es  with in   th r esu lts .   On   th o th er   h an d ,   th p r ec is io n   o f   m u r m u r s   r ec all  was  lo wer   at   0 . 8 5 ,   in d icatin g   th at  m u r m u r s   m ig h b co n f u s ed   with   s o m in s tan ce s   o f   m u r m u r s .   T h e   p r ec is io n   v alu e   f o r   th m o d el' s   ex tr asy s to les  class ,   wh ich   m ea n s   ac ce p ta b le  b u c u r tailin g   er r o r s ,   i n d icate d   r o o m   f o r   im p r o v em e n f o r   ca s es  wh er e   f alse  p o s itiv es  an d   n eg ativ e   r ea ctio n s   wer u n ac ce p tab le.   T h ar r h y th m ia,   an   ir r eg u lar   h ea r t b ea t,  was  d iag n o s ed   with   h ig h   f id elity   with   p r ec is io n   m etr ic   o f   0 . 9 3   an d   a   r ec all  v alu o f   0 . 9 0 .   T h F1 - s co r h a d   s o lid   p o in ts   r is in g   f r o m   0 . 8 4   f o r   e x tr asy s to le  to   0 . 9 2   f o r   ar r h y th m ia,   an d   th o s s tead y   p o in ts   im p ly   th at  th e   m o d el   h a s   b alan ce d   p e r f o r m an ce   ac r o s s   all  clas s es.   Mo b ile  d ev ices  u tili s o u r   d e ep   lear n in g   m o d els  f o r   h ea r s o u n d   class if icatio n ,   en a b lin g   i m m ed iate  h ea r d is ea s d iag n o s tics .   W f ir s o p tim ized   an d   co m p r e s s ed   th n eu r al  n etwo r k s   to   d ec r em en m em o r y   f o o tp r i n an d   co m p u te  d em an d s   to   d ep lo y   th e   m o d els   to   s m ar tp h o n es.  W a p p li ed   tech n iq u es  lik q u an tizatio n ,   p r u n in g ,   an d   m o d el  d is till atio n   to   d ev elo p   th r ed u ce d - s ize  m o d els with o u t a p p r ec iab le  wo r k i n g   ca p ac ity   lo s s .   W lev er ag m o b ile  ap p   d ev elo p m en u s in g   cr o s s - p latf o r m   f r am ewo r k s   a n d   lib r ar ies  th at  ex ce l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.