Класифікація циклічних сигналів за кодограмами, що характеризують динаміку зміни форми циклів
Research in engineering, biology, economics and other areas is often associatedwith the analysis of observed processes that are repetitive in time. One of thepromising approaches to solving the problem of analyzing and interpreting suchsignals is based on converting the original cyclic signal into a...
Збережено в:
| Дата: | 2022 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine
2022
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/61 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Problems of Control and Informatics |
Репозитарії
Problems of Control and Informatics| id |
oai:ojs2.jais.net.ua:article-61 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Problems of Control and Informatics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2024-03-13T13:10:54Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
циклічний сигнал кодограма відстань Левенштейна вирішувальне правило |
| spellingShingle |
циклічний сигнал кодограма відстань Левенштейна вирішувальне правило Fainzilberg, Leonid Класифікація циклічних сигналів за кодограмами, що характеризують динаміку зміни форми циклів |
| topic_facet |
циклический сигнал кодограмма расстояние Левенштейна решающее правило cyclic signal codegram Levenshtein distance decision rule циклічний сигнал кодограма відстань Левенштейна вирішувальне правило |
| format |
Article |
| author |
Fainzilberg, Leonid |
| author_facet |
Fainzilberg, Leonid |
| author_sort |
Fainzilberg, Leonid |
| title |
Класифікація циклічних сигналів за кодограмами, що характеризують динаміку зміни форми циклів |
| title_short |
Класифікація циклічних сигналів за кодограмами, що характеризують динаміку зміни форми циклів |
| title_full |
Класифікація циклічних сигналів за кодограмами, що характеризують динаміку зміни форми циклів |
| title_fullStr |
Класифікація циклічних сигналів за кодограмами, що характеризують динаміку зміни форми циклів |
| title_full_unstemmed |
Класифікація циклічних сигналів за кодограмами, що характеризують динаміку зміни форми циклів |
| title_sort |
класифікація циклічних сигналів за кодограмами, що характеризують динаміку зміни форми циклів |
| title_alt |
Cyclic signals classification by codegrams characterizing the dynamics of cycles shape changing Классификация циклических сигналов по кодограммам, характеризующих динамику изменения формы циклов |
| description |
Research in engineering, biology, economics and other areas is often associatedwith the analysis of observed processes that are repetitive in time. One of thepromising approaches to solving the problem of analyzing and interpreting suchsignals is based on converting the original cyclic signal into a sequence of symbols of some alphabet, for which methods of mathematical linguistics can beused. The linguistic approach to the processing of cyclic signals involves theconstruction of a codogram that characterizes the dynamics of changes in theshape of successive cycles. To construct codograms, it is proposed to use twovalued and three-valued indicator variables. A procedure is proposed for determining the optimal value of the threshold of insensitivity to changes in signalparameters, which provides a minimum of intra-class distances and a maximumof inter-class distances. The construction of standards for recognizable classes isbased on the Levenshtein matrix of paired distances between the codograms ofthe training sample of each of the classes and the definition of a codogram that isat the minimum total distance from the rest of the codograms of the class underconsideration. Computational procedures are proposed that allow determiningthe dominant patterns of classes in the form of three-character patterns of codograms. Decision rules have been developed to classify processed cyclic signalsaccording to both codegram standards and dominant patterns. The effectivenessof the proposed approach has been demonstrated using examples of processingelectrocardiograms. It has been established that the constructed decision ruleprovides sensitivity and specificity in the classification of electrocardiograms ofpatients with coronary heart disease and healthy volunteers, even in the absenceof generally accepted diagnostic signs of myocardial ischemia on the ECG. It isadvisable to continue research aimed at studying the possibility of further improving the efficiency of the proposed approach, in particular, based on the processing of codograms using sequence alignment algorithms that are activelyused in bioinformatics. |
| publisher |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2022 |
| url |
https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/61 |
| work_keys_str_mv |
AT fainzilbergleonid cyclicsignalsclassificationbycodegramscharacterizingthedynamicsofcyclesshapechanging AT fainzilbergleonid klasifíkacíâciklíčnihsignalívzakodogramamiŝoharakterizuûtʹdinamíkuzmíniformiciklív AT fainzilbergleonid klassifikaciâcikličeskihsignalovpokodogrammamharakterizuûŝihdinamikuizmeneniâformyciklov |
| first_indexed |
2025-10-30T02:48:34Z |
| last_indexed |
2025-10-30T02:48:34Z |
| _version_ |
1847373347808083968 |
| spelling |
oai:ojs2.jais.net.ua:article-612024-03-13T13:10:54Z Cyclic signals classification by codegrams characterizing the dynamics of cycles shape changing Класифікація циклічних сигналів за кодограмами, що характеризують динаміку зміни форми циклів Классификация циклических сигналов по кодограммам, характеризующих динамику изменения формы циклов Fainzilberg, Leonid циклический сигнал кодограмма расстояние Левенштейна решающее правило cyclic signal codegram Levenshtein distance decision rule циклічний сигнал кодограма відстань Левенштейна вирішувальне правило Research in engineering, biology, economics and other areas is often associatedwith the analysis of observed processes that are repetitive in time. One of thepromising approaches to solving the problem of analyzing and interpreting suchsignals is based on converting the original cyclic signal into a sequence of symbols of some alphabet, for which methods of mathematical linguistics can beused. The linguistic approach to the processing of cyclic signals involves theconstruction of a codogram that characterizes the dynamics of changes in theshape of successive cycles. To construct codograms, it is proposed to use twovalued and three-valued indicator variables. A procedure is proposed for determining the optimal value of the threshold of insensitivity to changes in signalparameters, which provides a minimum of intra-class distances and a maximumof inter-class distances. The construction of standards for recognizable classes isbased on the Levenshtein matrix of paired distances between the codograms ofthe training sample of each of the classes and the definition of a codogram that isat the minimum total distance from the rest of the codograms of the class underconsideration. Computational procedures are proposed that allow determiningthe dominant patterns of classes in the form of three-character patterns of codograms. Decision rules have been developed to classify processed cyclic signalsaccording to both codegram standards and dominant patterns. The effectivenessof the proposed approach has been demonstrated using examples of processingelectrocardiograms. It has been established that the constructed decision ruleprovides sensitivity and specificity in the classification of electrocardiograms ofpatients with coronary heart disease and healthy volunteers, even in the absenceof generally accepted diagnostic signs of myocardial ischemia on the ECG. It isadvisable to continue research aimed at studying the possibility of further improving the efficiency of the proposed approach, in particular, based on the processing of codograms using sequence alignment algorithms that are activelyused in bioinformatics. Дослідження в техніці, біології, економіці та інших областях частоповʼязані з аналізом спостережуваних процесів, які мають характер, щоповторюється в часі. Один із перспективних підходів до вирішенняпроблеми аналізу та інтерпретації таких сигналів заснований на перетворенні вихідного циклічного сигналу на послідовність символів деякого алфавіту, для якої можуть бути використані методи математичної лінгвістики. Лінгвістичний підхід до обробролення циклічних сигналів передбачає побудову кодограми, що характеризує динаміку зміниформи послідовних циклів. Для побудови кодограм запропоновано використовувати двозначні та тризначні індикаторні функції. Запропоновано процедуру визначення оптимального значення порогу нечутливості до зміни параметрів сигналу, що забезпечує мінімум внутрішньокласових відстаней та максимум міжкласових відстаней. Побудовуеталонів класів, що розпізнаються, засновано на матриці парних відстаней Левенштейна між кодограмами навчальної вибірки кожного зкласів і визначенні кодограми, яка знаходиться на мінімальній сумарній відстані від інших кодограм аналізованого класу. Запропоновано обчислювальні процедури, що дозволяють визначати домінантні патерни класів у вигляді трисимвольних патернів кодограм. Розробленовирішальні правила, що дозволяють класифікувати оброблюваніциклічні сигнали за еталонами кодограм та домінантними патернами.На прикладах оброблення електрокардіограм продемонстровано ефективність запропонованого підходу. Встановлено, що побудованевирішальне правило забезпечує чутливість і специфічність при класифікації електрокардіограм хворих на ішемічну хворобу серця і здорових добровольців навіть за відсутності на ЕКГ загальноприйнятихдіагностичних ознак ішемії міокарда. Доцільно продовжити дослідження, спрямовані на вивчення можливості подальшого підвищення ефективності запропонованого підходу, зокрема, на основі оброблення кодограм з використанням алгоритмів вирівнювання послідовностей, які активно застосовують у біоінформатиці. Исследования в технике, биологии, экономике и других областях часто связаны с анализом наблюдаемых процессов, имеющих характер, повторяющийся во времени. Один из перспективных подходов к решению проблемы анализа и интерпретации таких сигналов основан на превращении исходного циклического сигнала в последовательность символов некоторого алфавита, для которой могут быть использованы методы математической лингвистики. Лингвистический подход к обработке циклических сигналов предполагает построение кодограммы, характеризующей динамику изменения формы последовательных циклов. Для построения кодограмм предлагается использовать двузначные и трехзначные индикаторные функции. Предложена процедура определения оптимального значения порога нечувствительности к изменению параметров сигнала, что обеспечивает минимум внутриклассовых расстояний и максимум межклассовых расстояний. Построение эталонов распознающихся классов основано на матрице парных расстояний Левенштейна между кодограммами учебной выборки каждого из классов и определении кодограммы, которая находится на минимальном суммарном расстоянии от других кодограмм анализируемого класса. Предложены вычислительные процедуры, позволяющие определять доминантные паттерны классов в виде трехсимвольных паттернов кодограмм. Разработаны решающие правила, позволяющие классифицировать обрабатываемые циклические сигналы по эталонам кодограмм и доминантным паттернам. На примерах обработки электрокардиограмм продемонстрирована эффективность предлагаемого подхода. Установлено, что построение неразрешимого правила обеспечивает чувствительность и специфичность при классификации электрокардиограмм больных ишемической болезнью сердца и здоровых добровольцев даже при отсутствии на ЭКГ общепринятых диагностических признаков ишемии миокарда. Целесообразно продолжить исследования, направленные на изучение возможности дальнейшего повышения эффективности предлагаемого подхода, в частности, на основе обработки кодограмм с использованием алгоритмов выравнивания последовательностей, активно применяемых в биоинформатике. V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine 2022-07-31 Article Article application/pdf https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/61 10.34229/2786-6505-2022-3-9 Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; Том 67 № 3 (2022): Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; 112-123 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics; Том 67 № 3 (2022): International Scientific Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 112-123 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics"; Vol. 67 No. 3 (2022): International Scientific Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 112-123 2786-6505 2786-6491 10.34229/2786-6505-2022-3 en https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/61/80 Copyright (c) 2022 Leonid Fainzilberg https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |