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- 2020 (2)
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Keywords
- Biosignal processing (1)
- Convolutional neural network (1)
- Deep learning (1)
- Maschinelles Lernen (1)
- PSG (1)
- Schlafstadien (1)
- Sleep stages (1)
- Zeitreihenklassifikation (1)
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In diesem Beitrag wird eine Methode des maschinellen Lernens entwickelt, die die Schlafstadienerkennung untersucht. Übliche Methoden der Schlafanalyse basieren auf der Polysomnographie (PSG). Der präsentierte Ansatz basiert auf Signalen, die ausschließlich nicht-invasiv in einer häuslichen Umgebung gemessen werden können. Bewegungs-, Herzschlags- und Atmungssignale können vergleichsweise leicht erfasst werden aber die Erkennung der Schlafstadien ist dadurch erschwert. Die Signale werden als Zeitreihenfolge strukturiert und in Epochen überführt. Die Leistungsfähigkeit von maschinellem Lernen wird der Polysomnographie gegenübergestellt und bewertet.
This paper presents the implementation of deep learning methods for sleep stage detection by using three signals that can be measured in a non-invasive way: heartbeat signal, respiratory signal, and movement signal. Since signals are measurements taken during the time, the problem is seen as time-series data classification. Deep learning methods are chosen to solve the problem are convolutional neural network and long-short term memory network. Input data is structured as a time-series sequence of mentioned signals that represent 30 seconds epoch, which is a standard interval for sleep analysis. The records used belong to the overall 23 subjects, which are divided into two subsets. Records from 18 subjects were used for training the data and from 5 subjects for testing the data. For detecting four sleep stages: REM (Rapid Eye Movement), Wake, Light sleep (Stage 1 and Stage 2), and Deep sleep (Stage 3 and Stage 4), the accuracy of the model is 55%, and F1 score is 44%. For five stages: REM, Stage 1, Stage 2, Deep sleep (Stage 3 and 4), and Wake, the model gives an accuracy of 40% and F1 score of 37%.