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[提交于 2025年2月2日
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标题: CycleGuardian:一种基于改进的深度聚类和对比学习的自动呼吸音分类框架
标题: CycleGuardian: A Framework for Automatic RespiratorySound classification Based on Improved Deep clustering and Contrastive Learning
摘要: 听诊在早期呼吸系统和肺部疾病诊断中起着关键作用。 尽管新冠疫情后出现了基于深度学习的自动呼吸音分类方法,但有限的数据集阻碍了性能的提升。 由于正常呼吸成分和噪声成分同时存在于正常和异常呼吸音中,区分正常和异常呼吸音存在挑战。 此外,不同的异常呼吸音表现出相似的异常特征,阻碍了它们的区分。 此外,现有的最先进模型参数量过大,阻碍了在资源受限的移动平台上的部署。 为了解决这些问题,我们设计了一个轻量级网络 CycleGuardian,并提出了一种基于改进的深度聚类和对比学习的框架。 我们首先生成一个混合频谱图以提高特征多样性,并对频谱图进行分组以便于捕捉间歇性异常声音。然后,CycleGuardian 将深度聚类模块与相似性约束聚类组件相结合,以提高捕捉异常特征的能力,并引入带有组混合的对比学习模块以增强异常特征的辨别能力。 多目标优化在训练过程中提升了整体性能。 在实验中,我们使用 ICBHI2017 数据集,遵循官方分割方法且不使用任何预训练权重,我们的方法在 Sp: 82.06$\%$, Se: 44.47$\%$,以及 Score: 63.26$\%$的网络模型大小为 38M,与当前模型相比,我们的方法提高了近 7$\%$,达到了当前最佳性能。 此外,我们将网络部署在安卓设备上,展示了一个全面的智能呼吸音听诊系统。
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