胎儿心电图（FECG）首先在20世纪初从母体腹表面记录。在过去的五十年中，最先进的电子技术和信号处理算法已被用于将非侵入性胎儿心电图转化为可靠的胎儿心脏监测技术。在本章中，已经对来自非侵入性母亲腹部录像进行了建模，提取和分析的主要信号处理技术，并详细介绍了来自非侵入性母亲腹部录像的型号的建模，提取和分析。本章的主要主题包括：1）FECG的电生理学从信号处理视点，2）母体体积传导介质的数学模型和从体表的FECG的波形模型，3）信号采集要求，4）基于模型的FECG噪声和干扰取消的技术，包括自适应滤波器和半盲源分离技术，以及5）胎儿运动跟踪和在线FECG提取的最近算法的进步。
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信号处理是几乎任何传感器系统的基本组件，具有不同科学学科的广泛应用。时间序列数据，图像和视频序列包括可以增强和分析信息提取和量化的代表性形式的信号。人工智能和机器学习的最近进步正在转向智能，数据驱动，信号处理的研究。该路线图呈现了最先进的方法和应用程序的关键概述，旨在突出未来的挑战和对下一代测量系统的研究机会。它涵盖了广泛的主题，从基础到工业研究，以简明的主题部分组织，反映了每个研究领域的当前和未来发展的趋势和影响。此外，它为研究人员和资助机构提供了识别新前景的指导。
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心血管疾病（CVD）是全球死亡的第一大原因。尽管有越来越多的证据表明心房颤动（AF）与各种CVD有着密切的关联，但这种心律不齐通常是使用心电图（ECG）诊断的，这是一种无风险，无侵入性和具有成本效益的工具。在任何威胁生命的疾病/疾病发展之前，不断和远程监视受试者的心电图信息迅速诊断和及时对AF进行预处理的潜力。最终，可以降低CVD相关的死亡率。在此手稿中，展示了体现可穿戴心电图设备，移动应用程序和后端服务器的个性化医疗系统的设计和实施。该系统不断监视用户的心电图信息，以提供个性化的健康警告/反馈。用户能够通过该系统与他们的配对健康顾问进行远程诊断，干预措施等。已经评估了实施的可穿戴ECG设备，并显示出极好的一致性（CVRMS = 5.5％），可接受的一致性（CVRMS = CVRMS = CVRMS = 12.1％），可忽略不计的RR间隙错误（<1.4％）。为了提高可穿戴设备的电池寿命，提出了使用ECG信号的准周期特征来实现压缩的有损压缩模式。与公认的架构相比，它在压缩效率和失真方面优于其他模式，并在MIT-BIH数据库中以ECG信号的某个PRD或RMSE达到了至少2倍的Cr。为了在拟议系统中实现自动化AF诊断/筛查，开发了基于重新系统的AF检测器。对于2017年Physionet CINC挑战的ECG记录，该AF探测器获得了平均测试F1 = 85.10％和最佳测试F1 = 87.31％，表现优于最先进。
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A fundamental problem in neural network research, as well as in many other disciplines, is finding a suitable representation of multivariate data, i.e. random vectors. For reasons of computational and conceptual simplicity, the representation is often sought as a linear transformation of the original data. In other words, each component of the representation is a linear combination of the original variables. Well-known linear transformation methods include principal component analysis, factor analysis, and projection pursuit. Independent component analysis (ICA) is a recently developed method in which the goal is to find a linear representation of nongaussian data so that the components are statistically independent, or as independent as possible. Such a representation seems to capture the essential structure of the data in many applications, including feature extraction and signal separation. In this paper, we present the basic theory and applications of ICA, and our recent work on the subject.
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低成本毫米波（MMWAVE）通信和雷达设备的商业可用性开始提高消费市场中这种技术的渗透，为第五代（5G）的大规模和致密的部署铺平了道路（5G） - 而且以及6G网络。同时，普遍存在MMWAVE访问将使设备定位和无设备的感测，以前所未有的精度，特别是对于Sub-6 GHz商业级设备。本文使用MMWAVE通信和雷达设备在基于设备的定位和无设备感应中进行了现有技术的调查，重点是室内部署。我们首先概述关于MMWAVE信号传播和系统设计的关键概念。然后，我们提供了MMWaves启用的本地化和感应方法和算法的详细说明。我们考虑了在我们的分析中的几个方面，包括每个工作的主要目标，技术和性能，每个研究是否达到了一定程度的实现，并且该硬件平台用于此目的。我们通过讨论消费者级设备的更好算法，密集部署的数据融合方法以及机器学习方法的受过教育应用是有前途，相关和及时的研究方向的结论。
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对医疗保健监控的远程工具的需求从未如此明显。摄像机测量生命体征利用成像装置通过分析人体的图像来计算生理变化。建立光学，机器学习，计算机视觉和医学的进步这些技术以来的数码相机的发明以来已经显着进展。本文介绍了对生理生命体征的相机测量综合调查，描述了它们可以测量的重要标志和实现所做的计算技术。我涵盖了临床和非临床应用以及这些应用需要克服的挑战，以便从概念上推进。最后，我描述了对研究社区可用的当前资源（数据集和代码），并提供了一个全面的网页（https://cameravitals.github.io/），其中包含这些资源的链接以及其中引用的所有文件的分类列表文章。
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听诊器录制的胸部声音为新生儿的偏远有氧呼吸健康监测提供了机会。然而，可靠的监控需要高质量的心脏和肺部声音。本文介绍了新生胸部声音分离的新型非负基质分子（NMF）和非负矩阵协同分解（NMCF）方法。为了评估这些方法并与现有的单源分离方法进行比较，产生人工混合物数据集，包括心脏，肺和噪音。然后计算用于这些人造混合物的信噪比。这些方法也在现实世界嘈杂的新生儿胸部声音上进行测试，并根据生命符号估计误差评估，并在我们以前的作品中发达1-5的信号质量得分。此外，评估所有方法的计算成本，以确定实时处理的适用性。总的来说，所提出的NMF和NMCF方法都以2.7db到11.6db的下一个最佳现有方法而言，对于人工数据集，0.40至1.12的现实数据集的信号质量改进。发现10S记录的声音分离的中值处理时间为NMCF和NMF的342ms为28.3。由于稳定且稳健的性能，我们认为我们的提出方法可用于在真实的环境中弃绝新生儿心脏和肺部。提出和现有方法的代码可以在：https://github.com/egrooby-monash/heart-and-lung-sound-eparation。
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Mechanistic cardiac electrophysiology models allow for personalized simulations of the electrical activity in the heart and the ensuing electrocardiogram (ECG) on the body surface. As such, synthetic signals possess known ground truth labels of the underlying disease and can be employed for validation of machine learning ECG analysis tools in addition to clinical signals. Recently, synthetic ECGs were used to enrich sparse clinical data or even replace them completely during training leading to improved performance on real-world clinical test data. We thus generated a novel synthetic database comprising a total of 16,900 12 lead ECGs based on electrophysiological simulations equally distributed into healthy control and 7 pathology classes. The pathological case of myocardial infraction had 6 sub-classes. A comparison of extracted features between the virtual cohort and a publicly available clinical ECG database demonstrated that the synthetic signals represent clinical ECGs for healthy and pathological subpopulations with high fidelity. The ECG database is split into training, validation, and test folds for development and objective assessment of novel machine learning algorithms.
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远程光插图学（RPPG）是一种快速，有效，廉价和方便的方法，用于收集生物识别数据，因为它可以使用面部视频来估算生命体征。事实证明，远程非接触式医疗服务供应在COVID-19大流行期间是可怕的必要性。我们提出了一个端到端框架，以根据用户的视频中的RPPG方法来衡量人们的生命体征，包括心率（HR），心率变异性（HRV），氧饱和度（SPO2）和血压（BP）（BP）（BP）用智能手机相机捕获的脸。我们以实时的基于深度学习的神经网络模型来提取面部标志。通过使用预测的面部标志来提取多个称为利益区域（ROI）的面部斑块（ROI）。应用了几个过滤器，以减少称为血量脉冲（BVP）信号的提取的心脏信号中ROI的噪声。我们使用两个公共RPPG数据集培训和验证了机器学习模型，即Tokyotech RPPG和脉搏率检测（PURE）数据集，我们的模型在其上实现了以下平均绝对错误（MAE）：a），HR，1.73和3.95 BEATS- beats-beats-beats-beats-beats-beats-beats-beats-beats-beats-beats-beats-beats-beats-beats-beats-s-s-s-s-s-y-peats-beats-beats-beats-ship-s-s-s-in-chin-p-in-in-in-in-in-c--in-in-c-le-in-in- -t一下制。每分钟（bpm），b）分别为HRV，分别为18.55和25.03 ms，c）对于SPO2，纯数据集上的MAE为1.64。我们在现实生活环境中验证了端到端的RPPG框架，修订，从而创建了视频HR数据集。我们的人力资源估计模型在此数据集上达到了2.49 bpm的MAE。由于没有面对视频的BP测量不存在公开可用的RPPG数据集，因此我们使用了带有指标传感器信号的数据集来训练我们的模型，还创建了我们自己的视频数据集Video-BP。在我们的视频BP数据集中，我们的BP估计模型的收缩压（SBP）达到6.7 mmHg，舒张压（DBP）的MAE为9.6 mmHg。
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我们提出了一种用合成心电图训练神经网络的方法，其模拟可穿戴单引线心电图监测器产生的模拟信号。我们使用域随机化，其中对于每个训练示例，诸如波形形状，RR间隔和噪声之类的合成信号属性。使用合成数据培训的模型与具有真实数据训练的对应物进行比较。在不同物理活性和心房颤动期间记录的心电图中的R波检测用于比较模型。通过允许随机化超出现实数据中通常观察到的内容，性能是对具有实际数据训练的网络的性能的par或取代。实验表明，在不同的测试集上具有不同的种子和训练示例，而无需任何测试设定特定调谐。该方法可以使用实际上自由收集数据与准确的标签一起培训神经网络，无需手动注释，并且当使用疾病使用疾病特定的先验信息时，它会开辟了在心脏病分类上延长使用的合成数据的可能性在心电图一代。另外，可以控制数据的分布消除通常在健康相关数据中观察到的类别不平衡，并且另外，生成的数据本质上是私有的。
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准确诊断睡眠障碍对于临床评估和治疗至关重要。多元素摄影（PSG）长期以来用于检测各种睡眠障碍。在本研究中，心电图（ECG）和电磁影（EMG）已被用于识别呼吸和运动相关的睡眠障碍。除了使用SynchroSquezed小波变换（SSWT）开发迭代脉冲峰值检测算法之外，还通过提取EMG特征来执行生物信号处理，除了开发迭代脉冲峰值检测算法以获得来自ECG的心率和呼吸相关特征的可靠提取心率和呼吸相关的特征。深度学习框架旨在融入EMG和ECG功能。该框架已被用于对四组进行分类：健康受试者，患者阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA），患者患者患者，患者患者和OSA和RLS患者。拟议的深度学习框架在我们制定的四类问题的主题中产生了平均准确性为72％，重量F1分数为0.57分。
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Communication and computation are often viewed as separate tasks. This approach is very effective from the perspective of engineering as isolated optimizations can be performed. On the other hand, there are many cases where the main interest is a function of the local information at the devices instead of the local information itself. For such scenarios, information theoretical results show that harnessing the interference in a multiple-access channel for computation, i.e., over-the-air computation (OAC), can provide a significantly higher achievable computation rate than the one with the separation of communication and computation tasks. Besides, the gap between OAC and separation in terms of computation rate increases with more participating nodes. Given this motivation, in this study, we provide a comprehensive survey on practical OAC methods. After outlining fundamentals related to OAC, we discuss the available OAC schemes with their pros and cons. We then provide an overview of the enabling mechanisms and relevant metrics to achieve reliable computation in the wireless channel. Finally, we summarize the potential applications of OAC and point out some future directions.
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基于RF信号的方向查找和定位系统因多径传播而受到显着影响，特别是在室内环境中。现有算法（例如音乐）在多径存在的情况下解决到达角度（AOA）或在弱信号方案中操作时表现不佳。我们注意到数字采样的RF前端允许轻松分析信号和延迟组件。低成本软件定义的无线电（SDR）模块使能跨宽频谱的通道状态信息（CSI）提取，激励增强的到达角度（AOA）解决方案的设计。我们提出了一种深入的学习方法，可以从SDR多通道数据的单一快照派生AOA。我们比较和对比基于深度学习的角度分类和回归模型，准确地估计最多两个AOA。我们已经在不同平台上实施了推理引擎，实时提取了AOA，展示了我们方法的计算途径。为了证明我们的方法的效用，我们在各种视角（LOS）和非线视线中收集了来自四元通用线性阵列（ULA）的IQ（同步和正交组件）样本（ NLOS）环境，并发布了数据集。我们所提出的方法在确定撞击信号的数量并实现平均值为2 ^ {\ rIC} $ 2 ^ {\ cird} $时，我们提出的方法展示了出色的可靠性。
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本文介绍了一种新型跟踪滤波器，主要用于在自动表面车辆（ASV）上的碰撞避免系统中使用。所提出的方法利用自动信息系统（AIS）消息传递协议来利用实时运动信息，以估计附近协同目标的位置，速度和标题。使用与源自余弦的球面规律的运动方程，在大地测量坐标中递归地估计每个目标的状态。这改善了先前的方法，其中许多方法采用扩展的卡尔曼滤波器（EKF），因此需要局部平面坐标帧的规范，以便以易于微差形式描述状态运动学。建议的大地电线UKF避免了对该本地飞机的需求。该特征对于远程ASV来说是特别有利的，其必须否则必须定期重新定义新的局部平面来缩短线性化误差。在真实世界的运营中，这种重复的重新定义可以引入错误并使任务规划复杂化。通过模拟和现场测试显示所提出的大地电线UKF以及传统的飞机 - 笛卡尔ekf，无论是在估计误差和稳定性方面的表现还是更好。
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随着Terahertz（THZ）信号产生和辐射方法的最新进展，关节通信和传感应用正在塑造无线系统的未来。为此，预计将在用户设备设备上携带THZ光谱，以识别感兴趣的材料和气态组件。 THZ特异性的信号处理技术应补充这种对THZ感应的重新兴趣，以有效利用THZ频带。在本文中，我们介绍了这些技术的概述，重点是信号预处理（标准的正常差异归一化，最小值 - 最大归一化和Savitzky-Golay滤波），功能提取（主成分分析，部分最小二乘，t，T，T部分，t部分，t部分正方形，T - 分布的随机邻居嵌入和非负矩阵分解）和分类技术（支持向量机器，k-nearest邻居，判别分析和天真的贝叶斯）。我们还通过探索他们在THZ频段的有希望的传感能力来解决深度学习技术的有效性。最后，我们研究了在联合通信和传感的背景下，研究方法的性能和复杂性权衡；我们激励相应的用例，并在该领域提供未来的研究方向。
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Research in Graph Signal Processing (GSP) aims to develop tools for processing data defined on irregular graph domains. In this paper we first provide an overview of core ideas in GSP and their connection to conventional digital signal processing, along with a brief historical perspective to highlight how concepts recently developed in GSP build on top of prior research in other areas. We then summarize recent advances in developing basic GSP tools, including methods for sampling, filtering or graph learning. Next, we review progress in several application areas using GSP, including processing and analysis of sensor network data, biological data, and applications to image processing and machine learning.
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在2015年和2019年之间，地平线的成员2020年资助的创新培训网络名为“Amva4newphysics”，研究了高能量物理问题的先进多变量分析方法和统计学习工具的定制和应用，并开发了完全新的。其中许多方法已成功地用于提高Cern大型Hadron撞机的地图集和CMS实验所执行的数据分析的敏感性;其他几个人，仍然在测试阶段，承诺进一步提高基本物理参数测量的精确度以及新现象的搜索范围。在本文中，在研究和开发的那些中，最相关的新工具以及对其性能的评估。
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我们建议使用贝叶斯推理和深度神经网络的技术，将地震成像中的不确定性转化为图像上执行的任务的不确定性，例如地平线跟踪。地震成像是由于带宽和孔径限制，这是一个不良的逆问题，由于噪声和线性化误差的存在而受到阻碍。但是，许多正规化方法，例如变形域的稀疏性促进，已设计为处理这些错误的不利影响，但是，这些方法具有偏向解决方案的风险，并且不提供有关图像空间中不确定性的信息以及如何提供信息。不确定性会影响图像上的某些任务。提出了一种系统的方法，以将由于数据中的噪声引起的不确定性转化为图像中自动跟踪视野的置信区间。不确定性的特征是卷积神经网络（CNN）并评估这些不确定性，样品是从CNN权重的后验分布中得出的，用于参数化图像。与传统先验相比，文献中认为，这些CNN引入了灵活的感应偏见，这非常适合各种问题。随机梯度Langevin动力学的方法用于从后验分布中采样。该方法旨在处理大规模的贝叶斯推理问题，即具有地震成像中的计算昂贵的远期操作员。除了提供强大的替代方案外，最大的后验估计值容易过度拟合外，访问这些样品还可以使我们能够在数据中的噪声中转换图像中的不确定性，以便在跟踪的视野上不确定性。例如，它承认图像上的重点标准偏差和自动跟踪视野的置信区间的估计值。
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心脏听诊是用于检测和识别许多心脏病的最具成本效益的技术之一。基于Auscultation的计算机辅助决策系统可以支持他们的决定中的医生。遗憾的是，在临床试验中的应用仍然很小，因为它们中的大多数仅旨在检测音盲局部信号中的额外或异常波的存在，即，仅提供二进制地面真理变量（普通VS异常）。这主要是由于缺乏大型公共数据集，其中存在对这种异常波（例如，心脏杂音）的更详细描述。为基于听诊的医疗建议系统铺平了更有效的研究，我们的团队准备了目前最大的儿科心声数据集。从1568名患者的四个主要听诊位置收集了5282个录音，在此过程中，手动注释了215780人的心声。此外，并且首次通过专家注释器根据其定时，形状，俯仰，分级和质量来手动注释每个心脏杂音。此外，鉴定了杂音的听诊位置以及杂音更集中检测到杂音的位置位置。对于相对大量的心脏声音的这种详细描述可以为新机器学习算法铺平道路，该算法具有真实世界的应用，用于检测和分析诊断目的的杂波。
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安装在微空中车辆（MAV）上的地面穿透雷达是有助于协助人道主义陆地间隙的工具。然而，合成孔径雷达图像的质量取决于雷达天线的准确和精确运动估计以及与MAV产生信息性的观点。本文介绍了一个完整的自动空气缩进的合成孔径雷达（GPSAR）系统。该系统由空间校准和时间上同步的工业级传感器套件组成，使得在地面上方，雷达成像和光学成像。自定义任务规划框架允许在地上控制地上的Stripmap和圆形（GPSAR）轨迹的生成和自动执行，以及空中成像调查飞行。基于因子图基于Dual接收机实时运动（RTK）全局导航卫星系统（GNSS）和惯性测量单元（IMU）的测量值，以获得精确，高速平台位置和方向。地面真理实验表明，传感器时机为0.8美元，正如0.1美元的那样，定位率为1 kHz。与具有不确定标题初始化的单个位置因子相比，双位置因子配方可提高高达40％，批量定位精度高达59％。我们的现场试验验证了本地化准确性和精度，使得能够相干雷达测量和检测在沙子中埋入的雷达目标。这验证了作为鸟瞰着地图检测系统的潜力。
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