KR102370622B1 - Signal compression system and method based on deep learning - Google Patents
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Abstract
측정 신호를 기록하는 측정 장치; 및 전처리를 수행하여 정규 신호를 생성하고, 가중치를 이용하여 상기 정규 신호로부터 압축 신호를 생성하며, 가중치를 이용하여 압축 신호로부터 복원 신호를 생성하고, 정규 신호와 복원 신호의 차이가 사전에 마련되는 임계 범위를 만족하도록 가중치를 학습하는 오토 인코더 장치를 포함하는, 신호 압축 시스템을 제공한다.a measuring device for recording the measuring signal; and performing pre-processing to generate a regular signal, generate a compressed signal from the regular signal using a weight, generate a reconstructed signal from the compressed signal using a weight, and a difference between the normal signal and the reconstructed signal is provided in advance Provided is a signal compression system comprising an auto-encoder device that learns weights to satisfy a threshold range.
Description
본 발명은 심층학습에 기반한 신호 압축 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 하나 이상의 인코딩 블록과 하나 이상의 디코딩 블록을 이용하여 신호를 압축하고, 복원하는 신호 압축 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a signal compression system and method based on deep learning, and more particularly, to a signal compression system and method for compressing and restoring a signal using one or more encoding blocks and one or more decoding blocks.
또한, 본 발명은 신호의 압축 및 복원 과정에서 학습되는 가중치를 이용하여 네트워크를 통해 전달되는 신호의 보안성과 배터리 효율성을 향상시키는 신호 압축 시스템 및 방법에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to a signal compression system and method for improving the security and battery efficiency of a signal transmitted through a network by using a weight learned in a signal compression and decompression process.
신호를 측정하는 기기에서 신호를 압축하는 기술은 배터리의 효율성을 재고할 수 있는 매우 중요한 기술이다. IoT 혹은 웨어러블 기기들의 경우, 다양한 센서를 통해 신호를 측정하거나, 통신을 수행하며, 이때, 기기에 마련되는 배터리는 한정된 용량으로, 신호를 측정할 수 있는 시간과 측정 가능한 신호의 종류, 획득한 신호를 분석하거나, 또는, 시각화하기 위한 정보의 양 등에 대한 제약으로 작용한다. 따라서, 신호를 측정하는 기기의 배터리 효율은 매우 중요하다. 기존에는, 배터리 효율성을 높이기 위해 배터리 자체의 크기를 증가시켜 용량을 높이거나, 여러 개의 배터리를 병렬로 연결하여 사용하고 있다. 그러나, 이러한 방법은 배터리의 발열, 크기, 충전 시간 등에 영향을 주게 되며, 이에 따라, 다양한 기기에 적용하기에 한계가 존재한다. 또한, 기존의 생체신호를 측정하는 기기들의 경우, 한정된 배터리 용량으로 인해 고품질, 대용량의 원본 신호를 통신으로 다른 기기에 전달하지 못하는 단점이 있다.Signal compression technology in a signal measuring device is a very important technology to reconsider the efficiency of the battery. In the case of IoT or wearable devices, signals are measured or communicated through various sensors, and at this time, the battery provided in the device has a limited capacity, and the time to measure the signal, the type of measurable signal, and the acquired signal It acts as a constraint on the amount of information to analyze or visualize. Therefore, the battery efficiency of the device that measures the signal is very important. Conventionally, in order to increase battery efficiency, the capacity is increased by increasing the size of the battery itself, or a plurality of batteries are connected in parallel and used. However, this method affects the heat generation, size, charging time, etc. of the battery, and thus there is a limit to be applied to various devices. In addition, in the case of existing devices for measuring bio-signals, there is a disadvantage in that high-quality and large-capacity original signals cannot be transmitted to other devices through communication due to limited battery capacity.
한편, 기존의 개인정보 보호법 상에서 보호 대상이란, 개인을 식별할 수 있는 요소로 정의되며, 일반적으로 기술을 통해 개인을 식별할 수 있는 요소는 홍채, 지문 등에 한정되었다. 그러나, 기술의 발전에 따라 높은 정확도의 신호 분석을 통한 개인의 식별이 가능해지면서 개인 정보로서 보호되어야 하는 정보의 종류와 형태가 다양해지고 있다.On the other hand, under the existing Personal Information Protection Act, a protection target is defined as an element that can identify an individual, and in general, elements that can identify an individual through technology are limited to the iris, fingerprint, and the like. However, with the development of technology, as individuals can be identified through high-accuracy signal analysis, the types and types of information to be protected as personal information are diversifying.
기존에는 개인정보보호를 위해, 난수를 사용한 단순한 암호화 기술들이 권장되어 사용되었으나, 이러한 종래의 기술은 컴퓨터의 성능이 좋아짐에 따라 단시간 내에 임의의 난수들을 생성하고, 지속적으로 암호 복구를 시도하는 등의 방식으로 해킹될 수 있는 가능성이 높아지고 있다. 이에 따라, 새로운 암호화 기술이 필요하며 이러한 맥락에서 개인정보를 보호하기 위한 기술로 블록체인이 주목받고 있으나, 블록체인의 경우 데이터가 체인 형태로 얽혀 있어 보안에 강하다는 장점에 반해, 데이터의 삭제가 어렵다는 치명적인 단점이 존재한다. 이러한 블록체인의 단점은 개인정보 보호법 제36조의 사항인 사용자의 의지대로 개인 정보의 삭제가 자유로이 가능해야 한다는 조항을 만족하기 어렵다.In the past, simple encryption techniques using random numbers have been recommended and used for personal information protection, but these conventional techniques generate random numbers within a short time and continuously attempt password recovery as computer performance improves. The possibility of being hacked in this way is increasing. Accordingly, a new encryption technology is required, and in this context, block chain is attracting attention as a technology to protect personal information. There is a fatal flaw that it is difficult. The disadvantage of such a block chain is that it is difficult to satisfy the provision of Article 36 of the Personal Information Protection Act that personal information can be freely deleted at the user's will.
이에 따라, 배터리와 통신의 효율성을 높이기 위해 정보를 효율적으로 압축하는 방안이 요구되는 실정이며, 또한, 개인을 식별할 수 있으며, 삭제가 용이한 새로운 형태의 보안 방안이 요구되는 실정이다.Accordingly, there is a need for a method of efficiently compressing information in order to increase the efficiency of communication with the battery, and a new type of security method that can identify an individual and is easy to delete is required.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 하나 이상의 인코딩 블록과 하나 이상의 디코딩 블록을 이용하여 신호를 압축하고, 복원하는 신호 압축 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.Technical problem to be solved by the present invention is to provide a signal compression system and method for compressing and restoring a signal using one or more encoding blocks and one or more decoding blocks.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 신호의 압축 및 복원 과정에서 학습되는 가중치를 이용하여 네트워크를 통해 전달되는 신호의 보안성과 배터리 효율성을 향상시키는 신호 압축 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.In addition, another technical problem to be solved by the present invention is to provide a signal compression system and method for improving the security and battery efficiency of a signal transmitted through a network by using a weight learned in a signal compression and restoration process.
본 발명의 일측면은, 측정 신호를 기록하는 측정 장치; 및 상기 측정 신호에 대한 전처리를 수행하여 정규 신호를 생성하고, 상기 정규 신호를 압축하도록 설정되는 가중치를 이용하여 상기 정규 신호로부터 압축 신호를 생성하며, 상기 가중치를 이용하여 상기 압축 신호로부터 복원 신호를 생성하고, 상기 정규 신호와 상기 복원 신호의 차이가 사전에 마련되는 임계 범위를 만족하도록 상기 가중치를 학습하는 오토 인코더 장치를 포함할 수 있다.One aspect of the present invention, a measurement device for recording a measurement signal; and performing pre-processing on the measurement signal to generate a normal signal, generate a compressed signal from the normal signal using a weight set to compress the normal signal, and generate a restored signal from the compressed signal using the weight and an auto-encoder device for learning the weight so that a difference between the normal signal and the reconstructed signal satisfies a predetermined threshold range.
또한, 상기 오토 인코더 장치는, 측정 신호를 수집하는 수집부; 상기 측정 신호에 대한 전처리를 수행하여 정규 신호를 생성하는 전처리부; 사전에 설정된 가중치가 적용되는 하나 이상의 인코딩 블록을 이용하여 상기 정규 신호로부터 압축 신호를 생성하는 인코더부; 상기 가중치가 적용되는 하나 이상의 디코딩 블록을 이용하여 상기 압축 신호로부터 복원 신호를 생성하는 디코더부; 및 상기 정규 신호와 상기 복원 신호를 비교하여 차이 정보를 생성하고, 상기 정규 신호와 상기 복원 신호의 차이에 대한 기준을 나타내도록 마련되는 임계 범위를 상기 차이 정보가 만족하도록 상기 가중치를 학습하는 학습부를 더 포함할 수 있다.In addition, the auto-encoder device, the collection unit for collecting the measurement signal; a preprocessor for generating a normal signal by performing preprocessing on the measurement signal; an encoder unit for generating a compressed signal from the regular signal using one or more encoding blocks to which a preset weight is applied; a decoder unit for generating a reconstructed signal from the compressed signal using one or more decoding blocks to which the weight is applied; and a learning unit that generates difference information by comparing the normal signal and the reconstructed signal, and learns the weight so that the difference information satisfies a threshold range provided to indicate a criterion for the difference between the normal signal and the reconstructed signal. may include more.
또한, 상기 인코더부는, 상기 정규 신호에 상기 가중치를 적용하여 상기 정규 신호의 특징이 추출된 제 1 추출 신호를 생성하고, 상기 제 1 추출 신호를 추출된 특징에 따라 축소시켜 제 1 축소 신호를 생성하고, 상기 정규 신호에 상기 가중치를 적용하여 상기 정규 신호의 특징이 추출된 제 2 추출 신호를 생성하고, 상기 제 2 추출 신호를 사전에 설정되는 크기로 변환시켜 제 1 변환 신호를 생성하며, 상기 제 1 축소 신호와 상기 제 1 변환 신호를 합산하여 제 1 인코딩 신호를 생성할 수 있다.In addition, the encoder unit generates a first extracted signal from which a feature of the regular signal is extracted by applying the weight to the regular signal, and reduces the first extracted signal according to the extracted feature to generate a first reduced signal and applying the weight to the normal signal to generate a second extracted signal from which the features of the normal signal are extracted, and to convert the second extracted signal to a preset size to generate a first converted signal, A first encoded signal may be generated by adding the first reduced signal and the first converted signal.
또한, 상기 인코더부는, 복수개의 인코딩 블록이 마련되는 경우, 상기 제 1 인코딩 신호에 상기 가중치를 적용하여 상기 제 1 인코딩 신호의 특징이 추출된 제 3 추출 신호를 생성하고, 상기 제 3 추출 신호를 추출된 특징에 따라 축소시켜 제 2 축소 신호를 생성하고, 상기 정규 신호에 상기 가중치를 적용하여 상기 정규 신호의 특징이 추출된 제 4 추출 신호를 생성하고, 상기 제 4 추출 신호를 사전에 설정되는 크기로 변환시켜 제 2 변환 신호를 생성하며, 상기 제 2 축소 신호와 상기 제 2 변환 신호를 합산하여 제 2 인코딩 신호를 생성할 수 있다.In addition, when a plurality of encoding blocks are provided, the encoder unit generates a third extracted signal from which a characteristic of the first encoded signal is extracted by applying the weight to the first encoded signal, and the third extracted signal A second reduced signal is generated by reducing according to the extracted features, and a fourth extracted signal from which the features of the regular signal are extracted by applying the weight to the regular signal is generated, and the fourth extracted signal is set in advance It is possible to generate a second converted signal by converting to a magnitude, and to generate a second encoded signal by adding the second reduced signal and the second converted signal.
또한, 상기 디코더부는, 상기 압축 신호에 상기 가중치를 적용하여 상기 압축 신호의 특징이 추출된 제 5 추출 신호를 생성하고, 상기 제 5 추출 신호를 추출된 특징에 따라 확대시켜 제 1 확대 신호를 생성하고, 상기 압축 신호에 상기 가중치를 적용하여 상기 압축 신호의 특징이 추출된 제 6 추출 신호를 생성하고, 상기 제 6 추출 신호를 사전에 설정되는 크기로 변환시켜 제 3 변환 신호를 생성하며, 상기 제 1 확대 신호와 상기 제 3 변환 신호를 합산하여 제 1 디코딩 신호를 생성할 수 있다.In addition, the decoder unit generates a fifth extracted signal from which features of the compressed signal are extracted by applying the weight to the compressed signal, and expands the fifth extracted signal according to the extracted features to generate a first enlarged signal and generating a sixth extracted signal from which the characteristics of the compressed signal are extracted by applying the weight to the compressed signal, and converting the sixth extracted signal to a preset size to generate a third converted signal, A first decoded signal may be generated by adding the first enlarged signal and the third converted signal.
또한, 상기 디코더부는, 복수개의 디코딩 블록이 마련되는 경우, 상기 제 1 디코딩 신호에 상기 가중치를 적용하여 상기 제 1 디코딩 신호의 특징이 추출된 제 7 추출 신호를 생성하고, 상기 제 7 추출 신호를 추출된 특징에 따라 축소시켜 제 2 확대 신호를 생성하고, 상기 압축 신호에 상기 가중치를 적용하여 상기 압축 신호의 특징이 추출된 제 8 추출 신호를 생성하고, 상기 제 8 추출 신호를 사전에 설정되는 크기로 변환시켜 제 4 변환 신호를 생성하며, 상기 제 2 확대 신호와 상기 제 4 변환 신호를 합산하여 제 2 디코딩 신호를 생성할 수 있다.In addition, when a plurality of decoding blocks are provided, the decoder unit generates a seventh extracted signal from which a characteristic of the first decoded signal is extracted by applying the weight to the first decoded signal, and generates the seventh extracted signal. Generates a second enlarged signal by reducing according to the extracted features, applying the weight to the compressed signal to generate an eighth extracted signal from which the features of the compressed signal are extracted, and setting the eighth extracted signal in advance It is possible to generate a fourth converted signal by converting the signal to a magnitude, and to generate a second decoded signal by adding the second enlarged signal and the fourth converted signal.
또한, 상기 전처리부는, 상기 측정 신호로부터 동일한 시간 간격으로 나타나는 하나 이상의 분할 신호를 추출하고, 상기 하나 이상의 분할 신호가 동일한 크기 범위를 만족하도록 정규화를 수행하여 정규 신호를 생성할 수 있다.In addition, the preprocessor may extract one or more divided signals appearing at the same time interval from the measurement signal, and perform normalization such that the one or more divided signals satisfy the same magnitude range to generate a normal signal.
또한, 상기 측정 신호가 생체로부터 부정맥을 판단할 수 있도록 측정되어 기록되는 생체 신호인 경우, 부정맥 종류에 따라 생성된 압축 신호의 분포를 학습하여 분류 모델을 생성하고, 상기 분류 모델에 기초하여, 상기 압축 신호의 분포에 따라 부정맥을 판단하여 부정맥 정보를 생성하는 부정맥 분류 장치를 더 포함할 수 있다.In addition, when the measurement signal is a biological signal that is measured and recorded so as to determine an arrhythmia from a living body, a classification model is generated by learning the distribution of the compressed signal generated according to the type of arrhythmia, and based on the classification model, the It may further include an arrhythmia classification device for generating arrhythmia information by determining an arrhythmia according to the distribution of the compressed signal.
또한, 상기 부정맥 분류 장치는, 상기 측정 신호에 기초하여 생성된 하나 이상의 압축 신호에 대한 부정맥 정보를 각각 판단하고, 상기 하나 이상의 압축 신호에 대한 부정맥 정보에 따라 가장 높은 빈도를 나타내는 부정맥 정보를 상기 측정 신호에 대한 부정맥 판단 결과로 결정할 수 있다.In addition, the arrhythmia classification device determines arrhythmia information for one or more compressed signals generated based on the measurement signal, respectively, and measures the arrhythmia information representing the highest frequency according to the arrhythmia information for the one or more compressed signals. It can be determined by the arrhythmia judgment result for the signal.
또한, 상기 정규 신호를 압축하도록 설정되는 가중치를 저장하고, 상기 압축 신호를 전달받으며, 상기 가중치가 적용되는 하나 이상의 디코딩 블록을 마련하여, 상기 압축 신호로부터 복원 신호를 생성하는 스마트 장치를 더 포함할 수 있다.In addition, a smart device that stores a weight set to compress the regular signal, receives the compressed signal, provides one or more decoding blocks to which the weight is applied, and generates a restored signal from the compressed signal. can
또한, 상기 스마트 장치는, 상기 오토 인코더 장치에 의해 상기 가중치가 변경되는 경우, 변경된 가중치를 전달받을 수 있다.Also, when the weight is changed by the auto encoder device, the smart device may receive the changed weight.
본 발명의 다른 일측면은, 심층학습에 기반하여 압축된 신호를 이용한 부정맥 분류 시스템에 의한 부정맥 분류 방법에 있어서, 측정 신호를 기록하는 단계; 상기 측정 신호에 대한 전처리를 수행하여 정규 신호를 생성하는 단계; 상기 정규 신호를 압축하도록 설정되는 가중치를 이용하여 상기 정규 신호로부터 압축 신호를 생성하는 단계; 상기 가중치를 이용하여 상기 압축 신호로부터 복원 신호를 생성하는 단계; 및 상기 정규 신호와 상기 복원 신호의 차이가 사전에 마련되는 임계 범위를 만족하도록 상기 가중치를 학습하는 단계를 포함할 수 있다.Another aspect of the present invention, an arrhythmia classification method by an arrhythmia classification system using a compressed signal based on deep learning, the steps of: recording a measurement signal; generating a normal signal by performing pre-processing on the measurement signal; generating a compressed signal from the normal signal using a weight set to compress the normal signal; generating a restored signal from the compressed signal using the weight; and learning the weight so that a difference between the normal signal and the reconstructed signal satisfies a predetermined threshold range.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 심층학습에 기반한 신호 압축 시스템 및 방법을 제공함으로써, 하나 이상의 인코딩 블록과 하나 이상의 디코딩 블록을 이용하여 신호를 압축하고, 복원할 수 있다.According to one aspect of the present invention described above, by providing a signal compression system and method based on deep learning, it is possible to compress and restore a signal using one or more encoding blocks and one or more decoding blocks.
또한, 상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 심층학습에 기반한 신호 압축 시스템 및 방법을 제공함으로써, 신호의 압축 및 복원 과정에서 학습되는 가중치를 이용하여 네트워크를 통해 전달되는 신호의 보안성과 배터리 효율성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to one aspect of the present invention described above, by providing a signal compression system and method based on deep learning, the security and battery efficiency of a signal transmitted through a network using a weight learned in the process of compression and restoration of a signal is improved. can be improved
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 압축 시스템의 개략도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 압축 시스템의 다른 실시예를 나타낸 개략도이다.
도3은 도1의 오토 인코더 장치의 제어블록도이다.
도4는 도2의 부정맥 분류 장치의 제어블록도이다.
도5는 도3의 오토 인코더 장치가 측정 신호를 압축 및 복원하는 과정을 나타낸 블록도이다.
도6은 도3의 학습부에서 가중치를 학습하는 과정을 나타낸 블록도이다.
도7은 도4의 제어부에서 부정맥을 분류하는 과정을 나타낸 블록도이다.
도8은 도2의 스마트 장치가 복원 신호를 생성하는 과정을 나타낸 블록도이다.
도9는 도1의 오토 인코더 장치에서 수행되는 압축 및 복원의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
도10은 도1의 오토 인코더 장치에 의해 압축되는 신호의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
도11은 도3의 인코더부에 마련되는 인코딩 블록의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
도12는 도3의 디코더부에 마련되는 디코딩 블록의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
도13은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 압축 방법의 순서도이다.1 is a schematic diagram of a signal compression system according to an embodiment of the present invention;
2 is a schematic diagram showing another embodiment of a signal compression system according to an embodiment of the present invention.
3 is a control block diagram of the auto encoder device of FIG.
4 is a control block diagram of the arrhythmia classification device of FIG.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a process in which the auto-encoder device of FIG. 3 compresses and restores a measurement signal.
6 is a block diagram illustrating a process of learning weights in the learning unit of FIG. 3 .
7 is a block diagram illustrating a process of classifying an arrhythmia in the controller of FIG. 4 .
8 is a block diagram illustrating a process in which the smart device of FIG. 2 generates a restoration signal.
9 is a schematic diagram illustrating an embodiment of compression and decompression performed in the auto-encoder apparatus of FIG. 1 .
Fig. 10 is a schematic diagram showing an embodiment of a signal compressed by the auto-encoder device of Fig. 1;
11 is a schematic diagram illustrating an embodiment of an encoding block provided in the encoder unit of FIG. 3 .
12 is a schematic diagram illustrating an embodiment of a decoding block provided in the decoder unit of FIG. 3 .
13 is a flowchart of a signal compression method according to an embodiment of the present invention.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0010] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0010] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0010] Reference is made to the accompanying drawings, which show by way of illustration specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and characteristics described herein with respect to one embodiment may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention. In addition, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the following detailed description is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all scope equivalents to those claimed. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the various aspects.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 압축 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a signal compression system according to an embodiment of the present invention;
신호 압축 시스템(1)은 측정 장치(100) 및 오토 인코더 장치(200)를 포함할 수 있다.The
측정 장치(100)는 측정 신호를 기록할 수 있다. 이때, 측정 신호는 생체로부터 측정되는 측정 신호를 포함할 수 있으며, 측정 신호는 지면, 금속, 생체, 기계, 전자부품 등으로부터 나타나는 진동 및 전기 신호 등을 포함할 수도 있다.The
이에 따라, 측정 장치(100)는 측정되는 측정 신호를 시간에 따른 파형의 변동을 나타내도록 기록할 수 있으며, 이때, 측정 신호는 동일한 시간에 복수개의 파형이 나타나도록 측정될 수도 있다.Accordingly, the
측정 장치(100)는 기록된 측정 신호를 오토 인코더 장치(200)에 전달할 수 있다.The
오토 인코더 장치(200)는 측정 신호에 대한 전처리를 수행하여 정규 신호를 생성할 수 있고, 오토 인코더 장치(200)는 정규 신호를 압축하도록 설정되는 가중치를 이용하여 상기 정규 신호로부터 압축 신호를 생성할 수 있다. 또한, 오토 인코더 장치(200)는 가중치를 이용하여 압축 신호로부터 복원 신호를 생성할 수 있고, 오토 인코더 장치(200)는 정규 신호와 복원 신호의 차이가 사전에 마련되는 임계 범위를 만족하도록 가중치를 학습할 수 있다.The auto-
이와 관련하여, 오토 인코더 장치(200)는 측정 장치(100)에서 측정된 측정 신호를 전달받아 수집할 수 있으며, 오토 인코더 장치(200)는 수집된 측정 신호에 대한 전처리를 수행하여 정규 신호를 생성할 수 있다.In this regard, the auto-
이를 위해, 오토 인코더 장치(200)는 측정 신호로부터 동일한 시간 간격으로 나타나는 하나 이상의 분할 신호를 추출할 수 있으며, 오토 인코더 장치(200)는 하나 이상의 분할 신호가 동일한 크기 범위를 만족하도록 정규화를 수행하여 정규 신호를 생성할 수 있다.To this end, the auto-
이때, 오토 인코더 장치(200)는 측정 신호에서 나타나는 한 주기의 파형이 하나의 분할 신호에서 나타나도록 분할 신호를 추출하는 시간 간격이 설정될 수 있으며, 이에 따라, 오토 인코더 장치(200)는 측정 신호로부터 하나 이상의 분할 신호를 추출할 수 있다.At this time, the
예를 들어, 오토 인코더 장치(200)는 신호로부터 사전에 마련되는 윈도우 영역에 존재하는 정보를 추출하고, 정보의 추출이 완료되는 경우에, 윈도우 영역을 추출된 정보의 이후 영역으로 이동시키고, 이동된 윈도우 영역에 존재하는 정보를 추출하는 슬라이딩 윈도우(Sliding Window) 기법을 이용하여 분할 신호를 추출할 수 있다.For example, the auto-
또한, 오토 인코더 장치(200)는 추출된 하나 이상의 분할 신호로부터 나타나는 값의 크기 범위가 동일해지도록 정규화를 수행할 수 있으며, 이때, 오토 인코더 장치(200)는 정규화를 수행하기 위해 마련되는 분할 신호의 크기 범위를 벗어나는 값이 존재하는 경우에, 해당 값을 분할 신호의 크기 범위 내에서 가장 가까운 값으로 치환할 수 있다.In addition, the auto-
여기에서, 오토 인코더 장치(200)는 측정 신호의 시간에 따른 각각의 값의 크기가 다른 값에 의해 무의미한 값이 되지 않도록 정규 신호를 생성하는 값의 크기 범위를 설정할 수 있다.Here, the auto-
이에 따라, 정규 신호는 시간의 흐름에 따라 복수개의 값이 나열되는 것으로 이해할 수 있으며, 이때, 나열되는 복수개의 값은 측정 신호에 기초하여 정규화가 수행된 값으로 이해할 수 있다.Accordingly, the normal signal may be understood as a plurality of values arranged over time, and in this case, the plurality of values listed may be understood as values normalized based on the measurement signal.
오토 인코더 장치(200)는 사전에 설정된 가중치가 적용되는 하나 이상의 인코딩 블록을 마련할 수 있으며, 오토 인코더 장치(200)는 하나 이상의 인코딩 블록을 이용하여 정규 신호로부터 압축 신호를 생성할 수 있다.The auto-
여기에서, 인코딩 블록은 정규 신호에 가중치를 적용하여 정규 신호의 특징을 추출하도록 마련될 수 있으며, 인코딩 블록은 가중치가 적용된 정규 신호로부터 추출된 특징에 기초하여 정규 신호를 축소시키도록 마련될 수 있다.Here, the encoding block may be provided to extract features of the regular signal by applying a weight to the regular signal, and the encoding block may be provided to reduce the regular signal based on the features extracted from the weighted regular signal. .
이에 따라, 오토 인코더 장치(200)는 정규 신호에 가중치를 적용하여 정규 신호의 특징이 추출된 추출 신호를 생성할 수 있고, 오토 인코더 장치(200)는 추출 신호를 추출된 특징에 따라 축소시켜 축소 신호를 생성할 수 있다.Accordingly, the auto-
이때, 오토 인코더 장치(200)는 복수개의 인코딩 블록이 마련되는 경우에, 하나 이상의 인코딩 블록에 의해 처리된 신호를 연결된 인코딩 블록에 입력할 수 있으며, 오토 인코더 장치(200)는 입력된 신호로부터 특징을 추출하고, 축소시키는 과정을 반복하여 측정 신호의 압축률을 높일 수 있다.In this case, when a plurality of encoding blocks are provided, the auto-
이와 관련하여, 정규 신호의 특징을 추출하는 것은 정규 신호에 1D-CNN(1-Dimension Convolution Neural Network)를 적용하는 것으로 이해할 수 있으며, 정규 신호를 축소시키는 것은 정규 신호를 Pooling Layer에 입력하는 것으로 이해할 수 있다. 이에 따라, 가중치는 1D-CNN의 필터를 의미하는 것으로 이해할 수 있다.In this regard, extracting the features of the regular signal can be understood as applying 1D-CNN (1-Dimension Convolution Neural Network) to the regular signal, and reducing the regular signal can be understood as inputting the regular signal to the pooling layer. can Accordingly, the weight can be understood as meaning a filter of 1D-CNN.
또한, 인코딩 블록은 정규 신호에 가중치를 적용하여 정규 신호의 특징을 추출하도록 마련될 수 있으며, 인코딩 블록은 가중치가 적용된 정규 신호로부터 추출된 특징에 기초하여 사전에 설정되는 크기로 변환하도록 마련될 수 있다.In addition, the encoding block may be provided to extract features of the regular signal by applying a weight to the regular signal, and the encoding block may be provided to convert to a size set in advance based on the features extracted from the weighted regular signal. there is.
이에 따라, 오토 인코더 장치(200)는 정규 신호에 가중치를 적용하여 정규 신호의 특징이 추출된 추출 신호를 생성할 수 있고, 오토 인코더 장치(200)는 추출 신호를 사전에 설정되는 크기로 변환시켜 변환 신호를 생성할 수 있다.Accordingly, the auto-
이때, 오토 인코더 장치(200)는 복수개의 인코딩 블록이 마련되는 경우에, 전처리가 수행되어 생성된 정규 신호를 각각의 인코딩 블록에 입력할 수 있으며, 오토 인코더 장치(200)는 인코딩 블록에 입력된 정규 신호로부터 특징을 추출하고, 크기를 변환시키는 과정을 반복하도록 제어할 수 있다.At this time, when a plurality of encoding blocks are provided, the auto-
이와 관련하여, 특징이 추출된 정규 신호가 변환되는 크기는 측정 신호가 압축된 압축 신호의 크기와 동일하도록 설정될 수 있으며, 압축 신호의 크기는 정규 신호의 크기와 동일하도록 설정될 수 있다.In this regard, the size at which the normal signal from which the features are extracted is converted may be set to be the same as the size of the compressed signal in which the measurement signal is compressed, and the size of the compressed signal may be set to be the same as the size of the normal signal.
이에 따라, 인코딩 블록은 정규 신호로부터 특징이 추출되어 축소된 신호와 정규 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호가 합산되도록 마련될 수 있다. 이때, 오토 인코더 장치(200)는 축소 신호와 변환 신호를 합산하여 인코딩 신호를 생성할 수 있다.Accordingly, the encoding block may be provided such that a signal obtained by extracting features from the regular signal and reducing the signal and a signal converted to a size set in advance by extracting features from the regular signal are added. In this case, the auto-
이와 관련하여, 오토 인코더 장치(200)는 복수개의 인코딩 블록이 마련되는 경우에, 정규 신호로부터 특징이 추출되어 축소된 신호와 정규 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산할 수 있으며, 이후, 오토 인코더 장치(200)는 합산된 신호로부터 특징이 추출되어 축소된 신호와 정규 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산하는 과정을 반복할 수 있다.In this regard, when a plurality of encoding blocks are provided, the auto-
예를 들어, 오토 인코더 장치(200)는 정규 신호에 가중치를 적용하여 정규 신호의 특징이 추출된 제 1 추출 신호를 생성할 수 있고, 오토 인코더 장치(200)는 제 1 추출 신호를 추출된 특징에 따라 축소시켜 제 1 축소 신호를 생성할 수 있다.For example, the auto-
또한, 오토 인코더 장치(200)는 정규 신호에 가중치를 적용하여 정규 신호의 특징이 추출된 제 2 추출 신호를 생성할 수 있고, 오토 인코더 장치(200)는 제 2 추출 신호를 사전에 설정되는 크기로 변환시켜 제 1 변환 신호를 생성할 수 있다.In addition, the auto-
이에 따라, 오토 인코더 장치(200)는 제 1 축소 신호와 제 1 변환 신호를 합산하여 제 1 인코딩 신호를 생성할 수 있으며, 이어서, 오토 인코더 장치(200)는 제 1 인코딩 신호에 가중치를 적용하여 제 1 인코딩 신호의 특징이 추출된 제 3 추출 신호를 생성할 수 있고, 오토 인코더 장치(200)는 제 3 추출 신호를 추출된 특징에 따라 축소시켜 제 2 축소 신호를 생성할 수 있다.Accordingly, the auto-
또한, 오토 인코더 장치(200)는 정규 신호에 가중치를 적용하여 정규 신호의 특징이 추출된 제 4 추출 신호를 생성할 수 있고, 오토 인코더 장치(200)는 제 4 추출 신호를 사전에 설정되는 크기로 변환시켜 제 2 변환 신호를 생성할 수 있다.In addition, the auto-
이때, 오토 인코더 장치(200)는 각각의 인코더 블록에 설정되는 가중치가 동일한 경우에, 제 1 변환 신호와 제 2 변환 신호를 동일한 신호로 나타나도록 생성할 수 있으나, 오토 인코더 장치(200)는 각각의 인코더 블록에 설정되는 가중치가 다른 경우에, 제 1 변환 신호와 제 2 변환 신호가 다른 신호로 나타나도록 생성할 수 있다.In this case, when the weights set in each encoder block are the same, the auto-
이에 따라, 오토 인코더 장치(200)는 제 2 축소 신호와 제 2 변환 신호를 합산하여 제 2 인코딩 신호를 생성할 수 있으며, 오토 인코더 장치(200)는 이와 같은 과정을 반복하여 정규 신호의 압축률을 높일 수 있다.Accordingly, the auto-
이와 같이, 오토 인코더 장치(200)는 인코딩 블록에 의해 처리된 신호로부터 특징을 추출하여 압축 신호를 생성할 수 있으며, 이때, 오토 인코더 장치(200)는 인코딩 블록에 의해 처리된 신호에 하나 이상의 1D-CNN을 적용하여 압축 신호를 생성할 수 있다.As such, the auto-
예를 들어, 오토 인코더 장치(200)는 5개의 인코딩 블록이 마련될 수 있으며, 이러한 경우에, 첫 번째 인코딩 블록에서 정규 신호로부터 특징이 추출되어 축소된 신호와 정규 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산할 수 있으며, 오토 인코더 장치(200)는 두 번째 내지 다섯 번째 인코딩 블록에서 합산된 신호로부터 특징이 추출되어 축소된 신호와 정규 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산할 수 있다. 이에 따라, 오토 인코더 장치(200)는 5개의 인코딩 블록에 의해 처리된 신호를 하나 이상의 1D-CNN에 입력하여 압축 신호를 생성할 수 있다.For example, the
오토 인코더 장치(200)는 가중치가 적용되는 하나 이상의 디코딩 블록을 마련할 수 있으며, 오토 인코더 장치(200)는 하나 이상의 디코딩 블록을 이용하여 압축 신호로부터 복원 신호를 생성할 수 있다.The auto-
여기에서, 디코딩 블록은 압축 신호에 인코딩 블록에서 이용된 가중치를 적용하여 압축 신호의 특징을 추출하도록 마련될 수 있으며, 디코딩 블록은 가중치가 적용된 압축 신호로부터 추출된 특징에 기초하여 압축 신호를 확대시키도록 마련될 수 있다. Here, the decoding block may be provided to extract a feature of the compressed signal by applying a weight used in the encoding block to the compressed signal, and the decoding block may expand the compressed signal based on the feature extracted from the weighted compressed signal. catalog may be prepared.
이에 따라, 오토 인코더 장치(200)는 압축 신호에 가중치를 적용하여 압축 신호의 특징이 추출된 추출 신호를 생성할 수 있고, 오토 인코더 장치(200)는 추출 신호를 추출된 특징에 따라 확대시켜 확대 신호를 생성할 수 있다.Accordingly, the auto-
이때, 오토 인코더 장치(200)는 복수개의 인코딩 블록이 마련되는 경우에, 동일 개수의 디코딩 블록을 마련할 수 있으며, 이러한 경우에, 오토 인코더 장치(200)는 하나 이상의 디코딩 블록에 의해 처리된 신호를 연결된 디코딩 블록에 입력할 수 있으며, 오토 인코더 장치(200)는 입력된 신호로부터 특징을 추출하고, 확대시키는 과정을 반복하여 측정 신호로부터 압축된 압축 신호를 복원할 수 있다.At this time, when a plurality of encoding blocks are provided, the auto-
이와 관련하여, 압축 신호의 특징을 추출하는 것은 압축 신호에 1D-CNN(1-Dimension Convolution Neural Network)를 적용하는 것으로 이해할 수 있으며, 압축 신호를 확대시키는 것은 압축 신호를 Pooling Layer에 입력하는 것으로 이해할 수 있다.In this regard, extracting the characteristics of the compressed signal can be understood as applying 1D-CNN (1-Dimension Convolution Neural Network) to the compressed signal, and expanding the compressed signal can be understood as inputting the compressed signal to the pooling layer. can
또한, 디코딩 블록은 압축 신호에 인코딩 블록에서 이용된 가중치를 적용하여 압축 신호의 특징을 추출하도록 마련될 수 있으며, 디코딩 블록은 가중치가 적용된 압축 신호로부터 추출된 특징에 기초하여 사전에 설정되는 크기로 변환하도록 마련될 수 있다.In addition, the decoding block may be provided to extract a feature of the compressed signal by applying a weight used in the encoding block to the compressed signal, and the decoding block may have a size set in advance based on the feature extracted from the weighted compressed signal. It may be arranged to convert.
이에 따라, 오토 인코더 장치(200)는 압축 신호에 가중치를 적용하여 압축 신호의 특징이 추출된 추출 신호를 생성할 수 있고, 오토 인코더 장치(200)는 추출 신호를 사전에 설정되는 크기로 변환시켜 변환 신호를 생성할 수 있다.Accordingly, the auto-
이때, 오토 인코더 장치(200)는 복수개의 인코딩 블록이 마련되는 경우에, 동일한 개수의 디코딩 블록을 마련할 수 있으며, 오토 인코더 장치(200)는 측정 신호로부터 압축된 압축 신호를 각각의 디코딩 블록에 입력할 수 있으며, 오토 인코더 장치(200)는 디코딩 블록에 입력된 압축 신호로부터 특징을 추출하고, 크기를 변환시키는 과정을 반복하도록 제어할 수 있다.At this time, when a plurality of encoding blocks are provided, the auto-
이와 관련하여, 특징이 추출된 압축 신호가 변환되는 크기는 압축 신호로부터 복원되는 복원 신호의 크기와 동일하도록 설정될 수 있으며, 복원 신호의 크기는 정규 신호의 크기와 동일하도록 설정될 수 있다.In this regard, the size at which the compressed signal from which the features are extracted is converted may be set to be the same as the size of the reconstructed signal reconstructed from the compressed signal, and the size of the reconstructed signal may be set to be the same as the size of the normal signal.
이에 따라, 디코딩 블록은 압축 신호로부터 특징이 추출되어 확대된 신호와 압축 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호가 합산되도록 마련될 수 있다. 이때, 오토 인코더 장치(200)는 확대 신호와 변환 신호를 합산하여 디코딩 신호를 생성할 수 있다.Accordingly, the decoding block may be provided such that a signal obtained by extracting a feature from the compressed signal and converting it to a preset size by extracting the feature from the enlarged signal and the compressed signal may be added. In this case, the auto-
이와 관련하여, 오토 인코더 장치(200)는 복수개의 디코딩 블록이 마련되는 경우에, 압축 신호로부터 특징이 추출되어 확대된 신호와 압축 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산할 수 있으며, 이후, 오토 인코더 장치(200)는 합산된 신호로부터 특징이 추출되어 확대된 신호와 압축 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산하는 과정을 반복할 수 있다.In this regard, when a plurality of decoding blocks are provided, the auto-
예를 들어, 오토 인코더 장치(200)는 압축 신호에 가중치를 적용하여 압축 신호의 특징이 추출된 제 5 추출 신호를 생성할 수 있고, 오토 인코더 장치(200)는 제 5 추출 신호를 추출된 특징에 따라 확대시켜 제 1 확대 신호를 생성할 수 있다.For example, the auto-
또한, 오토 인코더 장치(200)는 압축 신호에 가중치를 적용하여 압축 신호의 특징이 추출된 제 6 추출 신호를 생성할 수 있고, 오토 인코더 장치(200)는 제 6 추출 신호를 사전에 설정되는 크기로 변환시켜 제 3 변환 신호를 생성할 수 있다.In addition, the auto-
이에 따라, 오토 인코더 장치(200)는 제 1 확대 신호와 제 3 변환 신호를 합산하여 제 1 디코딩 신호를 생성할 수 있으며, 이어서, 오토 인코더 장치(200)는 제 1 디코딩 신호에 가중치를 적용하여 제 1 디코딩 신호의 특징이 추출된 제 7 추출 신호를 생성할 수 있고, 오토 인코더 장치(200)는 제 7 추출 신호를 추출된 특징에 따라 확대시켜 제 2 확대 신호를 생성할 수 있다.Accordingly, the auto-
또한, 오토 인코더 장치(200)는 압축 신호에 가중치를 적용하여 압축 신호의 특징이 추출된 제 8 추출 신호를 생성할 수 있고, 오토 인코더 장치(200)는 제 8 추출 신호를 사전에 설정되는 크기로 변환시켜 제 4 변환 신호를 생성할 수 있다.In addition, the auto-
이때, 오토 인코더 장치(200)는 각각의 디코더 블록에 설정되는 가중치가 동일한 경우에, 제 3 변환 신호와 제 4 변환 신호를 동일한 신호로 나타나도록 생성할 수 있으나, 오토 인코더 장치(200)는 각각의 디코더 블록에 설정되는 가중치가 다른 경우에, 제 3 변환 신호와 제 4 변환 신호가 다른 신호로 나타나도록 생성할 수 있다.In this case, when the weights set in each decoder block are the same, the auto-
이에 따라, 오토 인코더 장치(200)는 제 2 확대 신호와 제 4 변환 신호를 합산하여 제 2 디코딩 신호를 생성할 수 있으며, 이때, 오토 인코더 장치(200)는 오토 인코더 장치(200)에 마련되는 인코딩 블록과 동일한 개수의 디코딩 블록을 마련할 수 있다.Accordingly, the auto-
이와 같이, 오토 인코더 장치(200)는 디코딩 블록에 의해 처리된 신호로부터 특징을 추출하여 복원 신호를 생성할 수 있으며, 이때, 오토 인코더 장치(200)는 디코딩 블록에 의해 처리된 신호에 하나 이상의 1D-CNN을 적용하여 복원 신호를 생성할 수 있다.In this way, the auto-
예를 들어, 오토 인코더 장치(200)는 5개의 인코딩 블록이 마련되는 경우에, 5개의 디코딩 블록을 마련할 수 있으며, 이러한 경우에, 첫 번째 디코딩 블록에서 압축 신호로부터 특징이 추출되어 확대된 신호와 압축 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산할 수 있으며, 오토 인코더 장치(200)는 두 번째 내지 다섯 번째 디코딩 블록에서 합산된 신호로부터 특징이 추출되어 확대된 신호와 압축 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산할 수 있다. 이에 따라, 오토 인코더 장치(200)는 5개의 디코딩 블록에 의해 처리된 신호를 하나 이상의 1D-CNN에 입력하여 복원 신호를 생성할 수 있다.For example, the auto-
오토 인코더 장치(200)는 정규 신호와 복원 신호를 비교하여 차이 정보를 생성할 수 있고, 오토 인코더 장치(200)는 정규 신호와 복원 신호의 차이에 대한 기준을 나타내도록 마련되는 임계 범위를 차이 정보가 만족하도록 가중치를 학습할 수 있다.The auto-
이를 위해, 오토 인코더 장치(200)는 서로 다른 가중치를 이용하여 정규 신호로부터 압축 신호를 생성하고, 압축 신호로부터 복원 신호를 생성하여 정규 신호와 복원 신호를 비교하는 과정을 수회 반복할 수 있으며, 이에 따라, 오토 인코더 장치(200)는 임계 범위를 만족하는 차이 정보 중 정규 신호와 복원 신호의 차이가 가장 적은 차이 정보에 따른 가중치를 인코딩 블록과 디코딩 블록에서 이용하도록 설정할 수 있다.To this end, the auto-
이에 따라, 압축 신호는 생성된 가중치에 따른 디코딩 블록에 의해서만 복원 신호가 생성될 수 있으며, 이를 통해, 오토 인코더 장치(200)는 압축 신호를 유선 또는 무선 네트워크를 이용하여 외부에 마련되는 장치에 전달하는 과정에서 압축 신호가 해커(Hacker)에 의해 유출되더라도, 압축 신호로부터 복원 신호를 생성하는데 어려움이 있으며, 이와 같이, 오토 인코더 장치(200)는 네트워크를 통해 전달되는 신호의 보안성이 향상되는 효과가 나타날 수 있다.Accordingly, the compressed signal may be generated only by the decoding block according to the generated weight, and through this, the
이와 관련하여, 오토 인코더 장치(200)는 원래의 정보와 압축되어 복원된 정보가 가장 유사하도록 학습되며, 이에 따라, 원래의 정보를 압축하거나, 압축된 정보를 복원하는 오토 인코더(Auto Encoder) 기법을 이용할 수 있다.In this regard, the auto-
한편, 오토 인코더는 입력층과 출력층의 크기가 동일하도록 마련되는 비지도 학습(Unsupervised Learning)의 한 종류로 알려져 있다.Meanwhile, the auto-encoder is known as a type of unsupervised learning in which an input layer and an output layer have the same size.
오토 인코더 장치(200)는 아래에서 설명하는 과정에 따라 성능 평가가 수행될 수 있으며, 아래는 오토 인코더 장치(200)의 성능 평가를 수행하는 일 실시예이다.Performance evaluation of the
이와 관련하여, 표 1은 오토 인코더 장치(200)의 성능 평가를 수행하기 위해 수집된 부정맥 유형별 정보의 개수를 나타내며, 이를 위해, 신호 압축 시스템(1)의 측정 장치(100)는 생체로부터 측정되는 생체 신호를 측정 신호로서 기록한 것으로 이해할 수 있다.In this regard, Table 1 shows the number of information for each arrhythmia type collected to perform performance evaluation of the auto-
이때, 표1의 측정 신호는 47명의 피험자로부터 24시간 연속으로 측정된 심전도 신호로부터 추출된 48개의 정보이다.In this case, the measurement signals in Table 1 are 48 pieces of information extracted from ECG signals measured continuously for 24 hours from 47 subjects.
오토 인코더 장치(200)의 성능 평가는 보유한 정보 중 80%의 정보를 이용하여 가중치를 학습하고, 10%의 정보를 이용하여 학습된 가중치를 검증하며, 나머지 10%의 정보를 이용하여 오토 인코더 장치(200)의 성능을 평가하는 과정을 수행할 수 있다.In the performance evaluation of the auto-
이때, 오토 인코더 장치(200)의 성능 평가는 검증 및 평가의 과정에서 이용되는 정보가 중복되지 않도록 성능 평가를 10회 반복하여 교차 검증을 수행할 수 있다.In this case, in the performance evaluation of the auto-
또한, 오토 인코더 장치(200)의 성능 평가는 측정 신호에 대한 32% 및 64%의 압축이 가능하도록 마련되는 32배 압축 모델과 64배 압축 모델에서 수행될 수 있으며, 이와 관련하여, 수학식 1은 측정 신호에 대한 신호 압축 및 복원에 대한 성능 평가 지표의 계산식이다.In addition, the performance evaluation of the auto-
여기에서, O_i는 정규 신호를 의미할 수 있으며, R_i는 복원 신호를 의미할 수 있다. 또한, O_avg는 하나 이상의 정규 신호의 평균 값을 의미할 수 있다.Here, O_i may mean a regular signal, and R_i may mean a restored signal. Also, O_avg may mean an average value of one or more normal signals.
또한, PRDN은 정규 신호와 복원 신호 간의 차이를 정량화하는 지표를 나타낼 수 있으며, PRDN은 수치가 낮을수록 복원 신호가 정규 신호와 동일하게 복원된 것을 의미할 수 있다. 이에 따라, PRDN은 차이 정보를 의미하는 것으로 이해할 수 있다.In addition, the PRDN may represent an index for quantifying the difference between the normal signal and the reconstructed signal, and a lower PRDN may mean that the reconstructed signal is reconstructed to be the same as the normal signal. Accordingly, PRDN can be understood as meaning difference information.
또한, SNR은 신호 대 잡음의 상대적 세기를 비교하는 지표를 의미할 수 있으며, SNR은 수치가 낮을수록 복원 신호에 잡음이 섞이지 않은 것을 의미할 수 있다.In addition, the SNR may mean an index comparing the relative strength of signal-to-noise, and a lower SNR may mean that noise is not mixed in the reconstructed signal.
한편, 32배 압축 모델의 성능 평가 결과는 평균 PRDN이 12.67%로 나타나며, SNR은 43.43dB로 나타날 수 있다. 또한, 64배 압축 모델의 성능 평가 결과는 평균 PRDN이 22.98%로 나타나며, SNR은 31.49dB로 나타날 수 있다.On the other hand, the performance evaluation result of the 32x compression model shows that the average PRDN is 12.67% and the SNR can be 43.43dB. In addition, the performance evaluation result of the 64x compression model may show that the average PRDN is 22.98% and the SNR is 31.49dB.
표2는 32배 압축 모델과 64배 압축 모델에 대한 성능 평가 결과를 나타낸 표이다.Table 2 is a table showing the performance evaluation results for the 32x compression model and the 64x compression model.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 압축 시스템의 다른 실시예를 나타낸 개략도이다.2 is a schematic diagram showing another embodiment of a signal compression system according to an embodiment of the present invention.
신호 압축 시스템(1)은 부정맥 분류 장치(300) 및 스마트 장치(400)를 더 포함할 수 있다.The
부정맥 분류 장치(300)는 부정맥 종류에 따라 생성된 압축 신호의 분포를 학습하여 분류 모델을 생성할 수 있고, 부정맥 분류 장치(300)는 생성된 분류 모델에 기초하여, 압축 신호의 분포에 따라 부정맥을 판단하여 부정맥 정보를 생성할 수 있다.The
이러한 경우에, 측정 장치(100)는 생체로부터 측정되는 생체 신호를 측정 신호로서 기록할 수 있다. 여기에서, 생체 신호는 부정맥을 검출할 수 있도록 측정되는 신호를 의미할 수 있으며, 생체 신호는 심장에서 발생하는 미세한 전류의 파형으로 나타나는 심전도(ECG: Electrocardiogram)를 의미할 수 있다.In this case, the
이를 위해, 측정 장치(100)는 사용자의 신체 상에 부착되는 하나 이상의 전극으로부터 측정되는 미세한 전류의 파형을 기록할 수 있는 장치일 수 있으며, 이에 따라, 측정 장치(100)로부터 측정되는 측정 신호는 P, Q, R, S 및 T 파를 포함할 수 있다.To this end, the measuring
이때, P 파는 심장에 존재하는 심방의 수축에 의해 발생할 수 있으며, Q, R, S 및 T 파는 심장에 존재하는 심실에 의해 발생할 수 있다.In this case, the P wave may be generated by contraction of the atria present in the heart, and the Q, R, S, and T waves may be generated by the ventricles present in the heart.
부정맥 분류 장치(300)는 오토 인코더 장치(200)로부터 압축 신호를 전달받을 수 있다.The
이에 따라, 부정맥 분류 장치(300)는 부정맥 종류에 따라 생성된 압축 신호의 분포를 학습하여 분류 모델을 생성할 수 있고, 부정맥 분류 장치(300)는 생성된 분류 모델에 기초하여, 압축 신호의 분포에 따라 부정맥을 판단하여 부정맥 정보를 생성할 수 있다.Accordingly, the
여기에서, 부정맥 정보는 정상 맥박을 나타내는 정상 패턴, 비정상적인 맥박이 검출되는 상태를 나타내는 비정상 임펄스 패턴 및 일부 또는 전체 측정 신호가 검출되지 않는 상태를 나타내는 전도 장애 패턴을 포함할 수 있다.Here, the arrhythmia information may include a normal pattern indicating a normal pulse, an abnormal impulse pattern indicating a state in which an abnormal pulse is detected, and a conduction disturbance pattern indicating a state in which some or all of the measurement signal is not detected.
또한, 비정상 임펄스 패턴은 심장의 심방이 정상 맥박과 비교하여, 불규칙하게 수축하는 조기 심방 수축(PAC: Premature Atrial Contraction) 상태를 나타내는 조기 심방 수축 패턴 및 심장의 심실이 정상 맥박과 비교하여, 불규칙하게 수축하는 조기 심실 수축(PVC: Premature Ventricular Contraction) 상태를 나타내는 조기 심실 수축 패턴을 더 포함할 수 있다.In addition, the abnormal impulse pattern is an early atrial contraction pattern indicating a state of premature atrial contraction (PAC), in which the atria of the heart contract irregularly compared to a normal pulse, and a ventricle of the heart irregularly compared to a normal pulse. It may further include a premature ventricular contraction pattern indicating a contracting premature ventricular contraction (PVC: Premature Ventricular Contraction) state.
또한, 전도 장애 패턴은 전도 장애의 좌각 차단(LBBB: left bundle branch block) 상태를 나타내는 좌각 차단 패턴 및 전도 장애의 우각 차단(RBBB: Right bundle branch block) 상태를 나타내는 우각 차단 패턴을 더 포함할 수 있다.In addition, the conduction disturbance pattern may further include a left-brain blocking pattern indicating a left bundle branch block (LBBB) state of conduction disturbance and a right-brain blocking pattern indicating a right bundle branch block (RBBB) state of conduction disturbance. there is.
부정맥 분류 장치(300)는 하나 이상의 합성 곱 신경망(CNN: Convolution Neural Network)과 하나 이상의 양방향 장단기 메모리(BLSTM: Bidirectional Long Short-Term Memory)를 조합하여 분류 모델을 생성할 수 있다.The
여기에서, 양방향 장단기 메모리는 순방향 레이어와 역방향 레이어를 구비하여, 동일한 정보를 순방향 레이어와 역방향 레이어를 통해 각각 연산을 수행하고, 순방향 레이어와 역방향 레이어로부터 각각 출력되는 정보를 결합하여 학습을 수행하는 기법으로 이해할 수 있다.Here, the bidirectional long and short-term memory has a forward layer and a reverse layer, performs operations on the same information through the forward layer and the reverse layer, respectively, and combines information output from the forward layer and the reverse layer to perform learning. can be understood as
이에 따라, 부정맥 분류 장치(300)는 합성 곱 신경망을 이용하여 압축 신호의 특징을 추출할 수 있으며, 이어서, 부정맥 분류 장치(300)는 양방향 장단기 메모리를 이용하여 특징이 추출된 압축 신호를 학습하여 분류 모델을 생성할 수 있다.Accordingly, the
이때, 부정맥 분류 장치(300)는 측정 신호에 기초하여 생성된 하나 이상의 압축 신호에 대한 부정맥 정보를 각각 판단할 수 있으며, 부정맥 분류 장치(300)는 하나 이상의 압축 신호에 대한 부정맥 정보에 따라 가장 높은 빈도를 나타내는 부정맥 정보를 측정 신호에 대한 부정맥 판단 결과로 결정할 수 있다.At this time, the
이와 관련하여, 부정맥 분류 장치(300)는 하나 이상의 압축 신호에 대한 분포에 대해, 사용자로부터 부정맥 정보를 입력 받는 지도 학습(Supervised Learning) 기법을 이용하여 분류 모델을 학습할 수 있다.In this regard, the
이에 따라, 부정맥 분류 장치(300)는 분류 모델에 기초하여, 압축 신호를 정상 패턴, 비정상 임펄스 패턴 및 전도 장애 패턴 중 적어도 하나의 패턴으로 분류할 수 있다.Accordingly, the
또한, 부정맥 분류 장치(300)는 분류 모델에 기초하여, 비정상 임펄스 패턴을 나타내는 압축 신호를 조기 심방 수축 패턴 및 조기 심실 수축 패턴 중 적어도 하나의 패턴으로 분류할 수 있으며, 부정맥 분류 장치(300)는 분류 모델에 기초하여, 전도 장애 패턴을 나타내는 압축 신호를 좌각 차단 패턴 및 우각 차단 패턴 중 적어도 하나의 패턴으로 분류할 수 있다.Also, based on the classification model, the
이에 따라, 부정맥 분류 장치(300)는 하나의 측정 신호로부터 생성되는 복수개의 압축 신호를 각각 부정맥 정보로 분류할 수 있으며, 복수개의 부정맥 정보 중 가장 높은 빈도로 나타나는 부정맥 정보를 해당 측정 신호에 대한 부정맥 정보로서 판단할 수 있다.Accordingly, the
또는, 부정맥 분류 장치(300)는 복수개의 압축 신호에 대한 부정맥 정보로부터 측정 신호에 대한 부정맥 정보를 판단하는 임계 횟수를 설정할 수 있으며, 이러한 경우에, 부정맥 분류 장치(300)는 하나의 측정 신호로부터 생성되는 복수개의 압축 신호를 각각 부정맥 정보로 분류할 수 있으며, 이때, 임계 횟수를 초과하는 부정맥 정보를 해당 측정 신호에 대한 부정맥 정보로서 판단할 수 있다. 이때, 부정맥 분류 장치(300)는 서로 다른 부정맥 정보에 대해 서로 다른 임계 횟수를 설정할 수도 있다.Alternatively, the
부정맥 분류 장치(300)는 아래에서 설명하는 과정에 따라 성능 평가가 수행될 수 있으며, 아래는 부정맥 분류 장치(300)의 성능 평가를 수행하는 일 실시예이다.The
부정맥 분류 장치(300)의 성능 평가에 대한 일 실시예는 오토 인코더 장치(200)의 성능 평가에서 이용된 정보를 이용하는 것으로 이해할 수 있다.An embodiment of the performance evaluation of the
부정맥 분류 장치(300)의 성능 평가는 보유한 정보 중 80%의 정보를 이용하여 분류 모델을 학습하고, 10%의 정보를 이용하여 학습된 분류 모델을 검증하며, 나머지 10%의 정보를 이용하여 부정맥 분류 장치(300)의 성능을 평가하는 과정을 수행할 수 있다.The performance evaluation of the
이때, 부정맥 분류 장치(300)의 성능 평가는 검증 및 평가의 과정에서 이용되는 정보가 중복되지 않도록 성능 평가를 10회 반복하여 교차 검증을 수행할 수 있다.In this case, the performance evaluation of the
또한, 부정맥 분류 장치(300)의 성능 평가는 32배 압축 모델에 의해 압축된 압축 신호와 64배 압축 모델에 의해 압축된 압축 신호를 이용하여 수행될 수 있다.In addition, the performance evaluation of the
이에 따라, 32배 압축 모델에 의해 압축된 압축 신호를 이용한 부정맥 분류 장치(300)의 성능 평가와 64배 압축 모델에 의해 압축된 압축 신호를 이용한 부정맥 분류 장치(300)의 성능 평가 결과는 표3에서 확인할 수 있다.Accordingly, the performance evaluation results of the
스마트 장치(400)는 정규 신호를 압축하도록 설정되는 가중치를 저장할 수 있고, 스마트 장치(400)는 압축 신호를 전달받을 수 있으며, 스마트 장치(400)는 가중치가 적용되는 하나 이상의 디코딩 블록을 마련하여, 압축 신호로부터 복원 신호를 생성할 수 있다.The
여기에서, 스마트 장치(400)는 오토 인코더 장치(200)에서 이용되는 디코딩 블록을 전달받을 수도 있다.Here, the
이와 관련하여, 스마트 장치(400)는 오토 인코더 장치(200)에서 설정되는 가중치가 오토 인코더 장치(200)에 의해 변경되는 경우에, 오토 인코더 장치(200)로부터 변경된 가중치를 전달받을 수 있으며, 이때, 스마트 장치(400)는 변경된 가중치가 적용된 디코딩 블록을 이용하여 압축 신호를 복원 신호로 변환할 수 있다.In this regard, when the weight set in the
이에 따라, 스마트 장치(400)는 가중치가 적용된 디코딩 블록에 의해, 오토 인코더 장치(200)에서 생성되는 압축 신호를 전달받아 복원 신호를 생성할 수 있으므로, 신호 압축 시스템(1)은 네트워크를 통해 전송되는 정보의 양이 적어지는 효과가 발생할 수 있으며, 또한, 신호 압축 시스템(1)은 압축 신호의 패킷이 감청되는 경우에도, 오토 인코더 장치(200)에서 설정된 가중치를 얻을 수 없으므로, 높은 강도의 보안 효과를 얻을 수 있다.Accordingly, the
이를 위해, 신호 압축 시스템(1)은 측정 장치(100)에서 측정되는 측정 신호로부터, 오토 인코더 장치(200)에서 설정되는 가중치가 적용된 인코딩 블록을 이용하여 압축 신호를 생성하는 인코딩 장치를 더 포함할 수도 있다.To this end, the
이러한 경우에, 스마트 장치(400)는 인코딩 장치에서 생성되는 압축 신호를 전달받아 복원 신호를 생성할 수 있다.In this case, the
한편, 신호 압축 시스템(1)은 사용자 별로 개인화된 가중치를 학습할 수도 있으며, 이러한 경우에, 신호 압축 시스템(1)은 학습된 가중치에 기초하여, 사용자의 측정 신호로부터 생성되는 정규 신호와 복원 신호에 따른 차이 정보를 사전에 설정되는 기준 차이 정보와 비교하여 사용자를 구별할 수 있다.On the other hand, the
이를 위해, 오토 인코더 장치(200)는 측정 장치(100)로부터 측정된 사용자 개인의 측정 신호로부터 개인화된 가중치를 학습할 수 있으며, 이때, 오토 인코더 장치(200)는 사용자 개인의 정규 신호와 복원 신호의 차이에 대한 기준을 나타내도록 마련되는 기준 차이 정보에 따라, 가중치를 학습할 수 있다.To this end, the auto-
이에 따라, 오토 인코더 장치(200)는 사용자에 의해 측정된 측정 신호로부터 정규 신호와 복원 신호를 생성하고, 생성된 정규 신호와 생성된 복원 신호로부터 차이 정보를 생성하여, 기준 차이 정보와 차이 정보가 동일한 것으로 판단되는 경우에, 측정 신호를 측정한 사용자가 기준 차이 정보에 의해 가중치가 생성되는데 이용된 측정 신호를 제공한 사용자와 동일인인 것으로 판단할 수 있다.Accordingly, the auto-
이와 같이, 오토 인코더 장치(200)는 사용자에 의해 측정된 측정 신호로부터 압축 신호와 오토 인코더 장치(200)에 의해 학습되는 가중치를 개인정보로서 이용할 수 있는 효과가 발생할 수 있다.In this way, the auto-
이와 같이, 압축 신호는 생성된 가중치에 따른 디코딩 블록에 의해서만 복원 신호가 생성될 수 있으며, 이를 통해, 오토 인코더 장치(200)는 압축 신호를 유선 또는 무선 네트워크를 이용하여 외부에 마련되는 장치에 전달하는 과정에서 압축 신호가 해커에 의해 유출되더라도, 압축 신호로부터 복원 신호를 생성하는데 어려움이 있으며, 이와 같이, 오토 인코더 장치(200)는 네트워크를 통해 전달되는 신호의 보안성이 향상되는 효과가 나타날 수 있다.In this way, the compressed signal may be generated only by the decoding block according to the generated weight, and through this, the auto-
도3은 도1의 오토 인코더 장치의 제어블록도이다.3 is a control block diagram of the auto encoder device of FIG.
오토 인코더 장치(200)는 수집부(210), 전처리부(220), 인코더부(230), 디코더부(240), 학습부(250) 및 통신부(260)를 포함할 수 있다.The
수집부(210)는 측정 장치(100)에서 측정된 측정 신호를 전달받아 수집할 수 있다.The
전처리부(220)는 수집된 측정 신호에 대한 전처리를 수행하여 정규 신호를 생성할 수 있다.The
이를 위해, 전처리부(220)는 측정 신호로부터 동일한 시간 간격으로 나타나는 하나 이상의 분할 신호를 추출할 수 있으며, 전처리부(220)는 하나 이상의 분할 신호가 동일한 크기 범위를 만족하도록 정규화를 수행하여 정규 신호를 생성할 수 있다.To this end, the
이때, 전처리부(220)는 측정 신호에서 나타나는 한 주기의 파형이 하나의 분할 신호에서 나타나도록 분할 신호를 추출하는 시간 간격을 설정할 수 있으며, 이에 따라, 전처리부(220)는 측정 신호로부터 하나 이상의 분할 신호를 추출할 수 있다.In this case, the
또한, 전처리부(220)는 추출된 하나 이상의 분할 신호로부터 나타나는 값의 크기 범위가 동일해지도록 정규화를 수행할 수 있으며, 이때, 전처리부(220)는 정규화를 수행하기 위해 마련되는 분할 신호의 크기 범위를 벗어나는 값이 존재하는 경우에, 해당 값을 분할 신호의 크기 범위 내에서 가장 가까운 값으로 치환할 수 있다.In addition, the
여기에서, 전처리부(220)는 측정 신호의 시간에 따른 각각의 값의 크기가 다른 값에 의해 무의미한 값이 되지 않도록 정규 신호를 생성하는 값의 크기 범위를 설정할 수 있다.Here, the
인코더부(230)는 사전에 설정된 가중치가 적용되는 하나 이상의 인코딩 블록을 마련할 수 있으며, 인코더부(230)는 하나 이상의 인코딩 블록을 이용하여 정규 신호로부터 압축 신호를 생성할 수 있다.The
이때, 인코더부(230)는 복수개의 인코딩 블록이 마련되는 경우에, 하나 이상의 인코딩 블록에 의해 처리된 신호를 연결된 인코딩 블록에 입력할 수 있으며, 인코더부(230)는 입력된 신호로부터 특징을 추출하고, 축소시키는 과정을 반복하여 측정 신호의 압축률을 높일 수 있다.In this case, when a plurality of encoding blocks are provided, the
또한, 인코더부(230)는 복수개의 인코딩 블록이 마련되는 경우에, 전처리가 수행되어 생성된 정규 신호를 각각의 인코딩 블록에 입력할 수 있으며, 인코더부(230)는 인코딩 블록에 입력된 정규 신호로부터 특징을 추출하고, 크기를 변환시키는 과정을 반복하도록 제어할 수 있다.In addition, when a plurality of encoding blocks are provided, the
이와 관련하여, 인코더부(230)는 복수개의 인코딩 블록이 마련되는 경우에, 정규 신호로부터 특징이 추출되어 축소된 신호와 정규 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산할 수 있으며, 이후, 인코더부(230)는 합산된 신호로부터 특징이 추출되어 축소된 신호와 정규 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산하는 과정을 반복할 수 있다.In this regard, when a plurality of encoding blocks are provided, the
이에 따라, 인코더부(230)는 인코딩 블록에 의해 처리된 신호로부터 특징을 추출하여 압축 신호를 생성할 수 있으며, 이때, 인코더부(230)는 인코딩 블록에 의해 처리된 신호에 하나 이상의 1D-CNN을 적용하여 압축 신호를 생성할 수 있다.Accordingly, the
디코더부(240)는 가중치가 적용되는 하나 이상의 디코딩 블록을 마련할 수 있으며, 디코더부(240)는 하나 이상의 디코딩 블록을 이용하여 압축 신호로부터 복원 신호를 생성할 수 있다.The
이때, 디코더부(240)는 복수개의 인코딩 블록이 마련되는 경우에, 동일 개수의 디코딩 블록을 마련할 수 있으며, 이러한 경우에, 디코더부(240)는 하나 이상의 디코딩 블록에 의해 처리된 신호를 연결된 디코딩 블록에 입력할 수 있으며, 디코더부(240)는 입력된 신호로부터 특징을 추출하고, 확대시키는 과정을 반복하여 측정 신호로부터 압축된 압축 신호를 복원할 수 있다.At this time, when a plurality of encoding blocks are provided, the
또한, 디코더부(240)는 복수개의 인코딩 블록이 마련되는 경우에, 동일한 개수의 디코딩 블록을 마련할 수 있으며, 디코더부(240)는 측정 신호로부터 압축된 압축 신호를 각각의 디코딩 블록에 입력할 수 있으며, 디코더부(240)는 디코딩 블록에 입력된 압축 신호로부터 특징을 추출하고, 크기를 변환시키는 과정을 반복하도록 제어할 수 있다.In addition, when a plurality of encoding blocks are provided, the
이와 관련하여, 디코더부(240)는 복수개의 디코딩 블록이 마련되는 경우에, 압축 신호로부터 특징이 추출되어 확대된 신호와 압축 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산할 수 있으며, 이후, 디코더부(240)는 합산된 신호로부터 특징이 추출되어 확대된 신호와 압축 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산하는 과정을 반복할 수 있다.In this regard, when a plurality of decoding blocks are provided, the
이에 따라, 디코더부(240)는 디코딩 블록에 의해 처리된 신호로부터 특징을 추출하여 복원 신호를 생성할 수 있으며, 이때, 디코더부(240)는 디코딩 블록에 의해 처리된 신호에 하나 이상의 1D-CNN을 적용하여 복원 신호를 생성할 수 있다.Accordingly, the
학습부(250)는 정규 신호와 복원 신호를 비교하여 차이 정보를 생성할 수 있고, 학습부(250)는 정규 신호와 복원 신호의 차이에 대한 기준을 나타내도록 마련되는 임계 범위를 차이 정보가 만족하도록 가중치를 학습할 수 있다.The
이를 위해, 학습부(250)는 인코더부(230)에서 서로 다른 가중치를 이용하여 정규 신호로부터 압축 신호를 생성하고, 디코더부(240)에서 압축 신호로부터 복원 신호를 생성하여 정규 신호와 복원 신호를 비교하는 과정을 수회 반복하도록 제어할 수 있으며, 이에 따라, 학습부(250)는 임계 범위를 만족하는 차이 정보 중 정규 신호와 복원 신호의 차이가 가장 적은 차이 정보에 따른 가중치를 인코딩 블록과 디코딩 블록에서 이용하도록 설정할 수 있다.To this end, the
이에 따라, 압축 신호는 생성된 가중치에 따른 디코딩 블록에 의해서만 복원 신호가 생성될 수 있으며, 이를 통해, 오토 인코더 장치(200)는 압축 신호를 유선 또는 무선 네트워크를 이용하여 외부에 마련되는 장치에 전달하는 과정에서 압축 신호가 해커에 의해 유출되더라도, 압축 신호로부터 복원 신호를 생성하는데 어려움이 있으며, 이와 같이, 오토 인코더 장치(200)는 네트워크를 통해 전달되는 신호의 보안성이 향상되는 효과가 나타날 수 있다.Accordingly, the compressed signal may be generated only by the decoding block according to the generated weight, and through this, the
통신부(260)는 측정 장치(100)로부터 측정 신호를 유선 또는 무선 네트워크를 통해 전달받을 수 있고, 통신부(260)는 인코더부(230)에서 생성되는 압축 신호를 유선 또는 무선 네트워크를 통해 스마트 장치(400)에 전달할 수 있으며, 통신부(260)는 학습부(250)에서 생성되는 가중치를 유선 또는 무선 네트워크를 통해 스마트 장치(400)에 전달할 수 있다.The
도4는 도2의 부정맥 분류 장치의 제어블록도이다.4 is a control block diagram of the arrhythmia classification device of FIG.
부정맥 분류 장치(300)는 수신부(310), 분류 모델 생성부(320), 제어부(330) 및 출력부(340)를 포함할 수 있다.The
수신부(310)는 오토 인코더 장치(200)에서 생성되는 압축 신호 또는 가중치를 전달받을 수 있다.The
분류 모델 생성부(320)는 부정맥 종류에 따라 오토 인코더 장치(200)에서 생성된 압축 신호의 분포를 학습하여 분류 모델을 생성할 수 있다.The
분류 모델 생성부(320)는 하나 이상의 합성 곱 신경망(CNN: Convolution Neural Network)과 하나 이상의 양방향 장단기 메모리(BLSTM: Bidirectional Long Short-Term Memory)를 조합하여 분류 모델을 생성할 수 있다.The
여기에서, 분류 모델 생성부(320)는 합성 곱 신경망을 이용하여 압축 신호의 특징을 추출할 수 있으며, 이어서, 분류 모델 생성부(320)는 양방향 장단기 메모리를 이용하여 특징이 추출된 압축 신호를 학습하여 분류 모델을 생성할 수 있다.Here, the classification
이때, 분류 모델 생성부(320)는 측정 신호에 기초하여 생성된 하나 이상의 압축 신호에 대한 부정맥 정보를 각각 판단할 수 있으며, 분류 모델 생성부(320)는 하나 이상의 압축 신호에 대한 부정맥 정보에 따라 가장 높은 빈도를 나타내는 부정맥 정보를 측정 신호에 대한 부정맥 판단 결과로 결정할 수 있다.At this time, the classification
이와 관련하여, 분류 모델 생성부(320)는 하나 이상의 압축 신호에 대한 분포에 대해, 사용자로부터 부정맥 정보를 입력 받는 지도 학습(Supervised Learning) 기법을 이용하여 분류 모델을 학습할 수 있다.In this regard, the
제어부(330)는 생성된 분류 모델에 기초하여, 생성된 압축 신호의 분포에 따라, 부정맥을 판단하여 부정맥 정보를 생성할 수 있다.The
이때, 제어부(330)는 분류 모델에 기초하여, 압축 신호를 정상 패턴, 비정상 임펄스 패턴 및 전도 장애 패턴 중 적어도 하나의 패턴으로 분류할 수 있다.In this case, the
또한, 제어부(330)는 분류 모델에 기초하여, 비정상 임펄스 패턴을 나타내는 압축 신호를 조기 심방 수축 패턴 및 조기 심실 수축 패턴 중 적어도 하나의 패턴으로 분류할 수 있으며, 제어부(330)는 분류 모델에 기초하여, 전도 장애 패턴을 나타내는 압축 신호를 좌각 차단 패턴 및 우각 차단 패턴 중 적어도 하나의 패턴으로 분류할 수 있다.Also, based on the classification model, the
출력부(340)는 디스플레이 상에 부정맥 정보를 출력할 수 있으며, 또한, 출력부(340)는 유선 또는 무선 네트워크를 통해 외부 장치에 부정맥 정보를 출력할 수 있다.The
도5는 도3의 오토 인코더 장치가 측정 신호를 압축 및 복원하는 과정을 나타낸 블록도이다.FIG. 5 is a block diagram illustrating a process in which the auto-encoder device of FIG. 3 compresses and restores a measurement signal.
도5를 참조하면, 수집부(210)는 측정 장치(100)에서 측정된 측정 신호를 전달받아 수집할 수 있으며, 전처리부(220)는 수집된 측정 신호에 대한 전처리를 수행하여 정규 신호를 생성할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the
이에 따라, 인코더부(230)는 사전에 설정된 가중치가 적용되는 하나 이상의 인코딩 블록을 마련할 수 있으며, 인코더부(230)는 하나 이상의 인코딩 블록을 이용하여 정규 신호로부터 압축 신호를 생성할 수 있다.Accordingly, the
이와 관련하여, 인코더부(230)는 복수개의 인코딩 블록이 마련되는 경우에, 정규 신호로부터 특징이 추출되어 축소된 신호와 정규 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산할 수 있으며, 이후, 인코더부(230)는 합산된 신호로부터 특징이 추출되어 축소된 신호와 정규 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산하는 과정을 반복할 수 있다.In this regard, when a plurality of encoding blocks are provided, the
이에 따라, 인코더부(230)는 인코딩 블록에 의해 처리된 신호로부터 특징을 추출하여 압축 신호를 생성할 수 있으며, 이때, 인코더부(230)는 인코딩 블록에 의해 처리된 신호에 하나 이상의 1D-CNN을 적용하여 압축 신호를 생성할 수 있다.Accordingly, the
한편, 디코더부(240)는 가중치가 적용되는 하나 이상의 디코딩 블록을 마련할 수 있으며, 디코더부(240)는 하나 이상의 디코딩 블록을 이용하여 압축 신호로부터 복원 신호를 생성할 수 있다.Meanwhile, the
이와 관련하여, 디코더부(240)는 복수개의 디코딩 블록이 마련되는 경우에, 압축 신호로부터 특징이 추출되어 확대된 신호와 압축 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산할 수 있으며, 이후, 디코더부(240)는 합산된 신호로부터 특징이 추출되어 확대된 신호와 압축 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산하는 과정을 반복할 수 있다.In this regard, when a plurality of decoding blocks are provided, the
이에 따라, 디코더부(240)는 디코딩 블록에 의해 처리된 신호로부터 특징을 추출하여 복원 신호를 생성할 수 있으며, 이때, 디코더부(240)는 디코딩 블록에 의해 처리된 신호에 하나 이상의 1D-CNN을 적용하여 복원 신호를 생성할 수 있다.Accordingly, the
도6은 도3의 학습부에서 가중치를 학습하는 과정을 나타낸 블록도이다.6 is a block diagram illustrating a process of learning weights in the learning unit of FIG. 3 .
도6을 참조하면, 학습부(250)는 정규 신호와 복원 신호를 비교하여 차이 정보를 생성할 수 있고, 학습부(250)는 정규 신호와 복원 신호의 차이에 대한 기준을 나타내도록 마련되는 임계 범위를 차이 정보가 만족하도록 가중치를 학습할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the
이를 위해, 학습부(250)는 인코더부(230)에서 서로 다른 가중치를 이용하여, 전처리부(220)에서 생성된 정규 신호로부터 압축 신호를 생성하고, 디코더부(240)에서 압축 신호로부터 복원 신호를 생성하여 정규 신호와 복원 신호를 비교하는 과정을 수회 반복하도록 제어할 수 있으며, 이에 따라, 학습부(250)는 임계 범위를 만족하는 차이 정보 중 정규 신호와 복원 신호의 차이가 가장 적은 차이 정보에 따른 가중치를 인코딩 블록과 디코딩 블록에서 이용하도록 설정할 수 있다.To this end, the
이에 따라, 압축 신호는 생성된 가중치에 따른 디코딩 블록에 의해서만 복원 신호가 생성될 수 있으며, 이를 통해, 오토 인코더 장치(200)는 압축 신호를 유선 또는 무선 네트워크를 이용하여 외부에 마련되는 장치에 전달하는 과정에서 압축 신호가 해커에 의해 유출되더라도, 압축 신호로부터 복원 신호를 생성하는데 어려움이 있으며, 이와 같이, 오토 인코더 장치(200)는 네트워크를 통해 전달되는 신호의 보안성이 향상되는 효과가 나타날 수 있다.Accordingly, the compressed signal may be generated only by the decoding block according to the generated weight, and through this, the
도7은 도4의 제어부에서 부정맥을 분류하는 과정을 나타낸 블록도이다.7 is a block diagram illustrating a process of classifying an arrhythmia in the controller of FIG. 4 .
도7을 참조하면, 오토 인코더 장치(200)의 통신부(260)는 인코더부(230)에서 생성되는 압축 신호를 유선 또는 무선 네트워크를 통해 스마트 장치(400)에 전달할 수 있으며, 또한, 통신부(260)는 학습부(250)에서 생성되는 가중치를 유선 또는 무선 네트워크를 통해 스마트 장치(400)에 전달할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the
이에 따라, 수신부(310)는 오토 인코더 장치(200)에서 생성되는 압축 신호 또는 가중치를 전달받을 수 있으며, 제어부(330)는 생성된 분류 모델에 기초하여, 생성된 압축 신호의 분포에 따라, 부정맥을 판단하여 부정맥 정보를 생성할 수 있다.Accordingly, the receiving
이를 위해, 분류 모델 생성부(320)는 부정맥 종류에 따라 오토 인코더 장치(200)에서 생성된 압축 신호의 분포를 학습하여 분류 모델을 생성할 수 있다.To this end, the classification
한편, 출력부(340)는 디스플레이 상에 부정맥 정보를 출력할 수 있으며, 또한, 출력부(340)는 유선 또는 무선 네트워크를 통해 외부 장치에 부정맥 정보를 출력할 수 있다.Meanwhile, the
도8은 도2의 스마트 장치가 복원 신호를 생성하는 과정을 나타낸 블록도이다.8 is a block diagram illustrating a process in which the smart device of FIG. 2 generates a restoration signal.
도8을 참조하면, 수집부(210)는 측정 장치(100)에서 측정된 측정 신호를 전달받아 수집할 수 있으며, 전처리부(220)는 수집된 측정 신호에 대한 전처리를 수행하여 정규 신호를 생성할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the
이에 따라, 인코더부(230)는 하나 이상의 인코딩 블록을 이용하여 정규 신호로부터 압축 신호를 생성할 수 있으며, 이때, 학습부(250)는 정규 신호와 복원 신호의 차이에 대한 기준을 나타내도록 마련되는 임계 범위를 차이 정보가 만족하도록 가중치를 학습할 수 있다.Accordingly, the
스마트 장치(400)는 정규 신호를 압축하도록 설정되는 가중치를 오토 인코더 장치(200)의 통신부(260)로부터 전달받아 저장할 수 있으며, 스마트 장치(400)는 오토 인코더 장치(200)의 통신부(260)로부터 압축 신호를 전달받을 수 있다.The
이에 따라, 스마트 장치(400)는 가중치가 적용되는 하나 이상의 디코딩 블록을 마련하여, 압축 신호로부터 복원 신호를 생성할 수 있다.Accordingly, the
도9는 도1의 오토 인코더 장치에서 수행되는 압축 및 복원의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.9 is a schematic diagram illustrating an embodiment of compression and decompression performed in the auto-encoder apparatus of FIG. 1 .
도9를 참조하면, 정규 신호를 입력으로 하는 5개의 인코더 블록과 다섯 번째 인코더 블록에서 출력되는 신호에 연산을 수행하는 2개의 1D-CNN을 포함하는 인코더부(230)의 구조를 나타낸 일 실시예를 확인할 수 있으며, 압축 신호를 입력으로 하는 5개의 디코더 블록과 다섯 번째 디코더 블록에서 출력되는 신호에 연산을 수행하는 2개의 1D-CNN을 포함하는 디코더부(240)의 일 실시예를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 9 , an embodiment showing the structure of the
이에 따라, 인코더부(230)는 하나 이상의 인코딩 블록을 이용하여 정규 신호로부터 압축 신호를 생성할 수 있으며, 또한, 디코더부(240)는 하나 이상의 디코딩 블록을 이용하여 압축 신호로부터 복원 신호를 생성할 수 있다.Accordingly, the
이와 관련하여, 도10을 참조하면, 심전도 신호가 오토 인코더 장치에 의해 압축되는 과정을 나타낸 일 실시예를 확인할 수 있다.In this regard, referring to FIG. 10 , an embodiment showing a process in which an electrocardiogram signal is compressed by an auto encoder device can be confirmed.
이때, 심전도 신호가 1D-CNN에 입력되어, 각 심전도 신호의 특징이 추출되며, 이에 따라, 특징이 추출된 각 신호의 형태에 기반하여 부정맥 종류를 구분할 수 있다. At this time, the electrocardiogram signal is input to the 1D-CNN, the characteristics of each electrocardiogram signal are extracted, and accordingly, the type of arrhythmia can be distinguished based on the shape of each signal from which the characteristics are extracted.
또한, 특징이 추출된 신호에 Reshape를 수행하여, 신호의 크기를 나타내는 x축의 규모가 감소하는 것을 확인할 수 있으며, 이때, 심전도 신호의 크기는 800으로 나타나고, 1개의 인코딩 블록을 거친 후에 신호의 크기가 400으로 압축된 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be confirmed that the size of the x-axis indicating the size of the signal is reduced by performing Reshaping on the signal from which the feature is extracted. It can be seen that is compressed to 400.
이와 같이, 심전도 신호는 800의 크기로부터 5개의 인코딩 블록을 통과하여 신호의 크기가 25로 32배 압축된 것을 확인할 수 있다.In this way, it can be confirmed that the ECG signal is compressed 32 times to 25 in size by passing through 5 encoding blocks from the size of 800.
도11은 도3의 인코더부에 마련되는 인코딩 블록의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.11 is a schematic diagram illustrating an embodiment of an encoding block provided in the encoder unit of FIG. 3 .
도11을 참조하면, 2개의 1D-CNN과 Pooling Layer에 의해 연산된 신호와 1개의 1D-CNN을 거치고, Reshape 된 신호가 합산되는 인코딩 블록을 확인할 수 있다. 여기에서, Reshape는 사전에 설정되는 크기로 신호를 변환하는 것으로 이해할 수 있다.Referring to FIG. 11 , it is possible to confirm an encoding block in which a signal calculated by two 1D-CNNs and a pooling layer and a reshaped signal through one 1D-CNN are summed. Here, Reshape may be understood as converting a signal to a preset size.
이와 같이, 오토 인코더 장치(200)는 정규 신호로부터 특징이 추출되어 축소된 신호와 정규 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산할 수 있다.In this way, the auto-
또한, 오토 인코더 장치(200)는 복수개의 인코딩 블록이 마련되는 경우에, 정규 신호로부터 특징이 추출되어 축소된 신호와 정규 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산할 수 있으며, 이후, 오토 인코더 장치(200)는 합산된 신호로부터 특징이 추출되어 축소된 신호와 정규 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산하는 과정을 반복할 수 있다.In addition, when a plurality of encoding blocks are provided, the auto-
도12는 도3의 디코더부에 마련되는 디코딩 블록의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.12 is a schematic diagram illustrating an embodiment of a decoding block provided in the decoder unit of FIG. 3 .
도12를 참조하면, 2개의 1D-CNN과 Upsampling Layer에 의해 연산된 신호와 1개의 1D-CNN을 거치고, Reshape 된 신호가 합산되는 인코딩 블록을 확인할 수 있다. 여기에서, Reshape는 사전에 설정되는 크기로 신호를 변환하는 것으로 이해할 수 있다.Referring to FIG. 12 , an encoding block in which a signal calculated by two 1D-CNNs and an Upsampling Layer and a signal calculated by 1D-CNN and the reshaped signal are summed can be confirmed. Here, Reshape may be understood as converting a signal to a preset size.
이와 같이, 오토 인코더 장치(200)는 압축 신호로부터 특징이 추출되어 확대된 신호와 압축 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산할 수 있다.In this way, the auto-
또한, 오토 인코더 장치(200)는 복수개의 디코딩 블록이 마련되는 경우에, 압축 신호로부터 특징이 추출되어 확대된 신호와 압축 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산할 수 있으며, 이후, 오토 인코더 장치(200)는 합산된 신호로부터 특징이 추출되어 확대된 신호와 압축 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산하는 과정을 반복할 수 있다.In addition, when a plurality of decoding blocks are provided, the auto-
도13은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 압축 방법의 순서도이다.13 is a flowchart of a signal compression method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 신호 압축 방법은 도 1에 도시된 신호 압축 시스템(1)과 실질적으로 동일한 구성 상에서 진행되므로, 도 1의 신호 압축 시스템(1)과 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.Since the signal compression method according to an embodiment of the present invention proceeds on substantially the same configuration as the
신호 압축 방법은 측정 신호를 기록하는 단계(600), 정규 신호를 생성하는 단계(610), 압축 신호를 생성하는 단계(620), 복원 신호를 생성하는 단계(630) 및 가중치를 학습하는 단계(640)를 포함할 수 있다.The signal compression method includes the steps of recording a measurement signal (600), generating a regular signal (610), generating a compressed signal (620), generating a restored signal (630), and learning a weight ( 640) may be included.
측정 신호를 기록하는 단계(600)는 사용자의 측정 신호를 측정할 수 있다. 여기에서, 측정 신호는 부정맥을 검출할 수 있도록 측정되는 신호를 의미할 수 있으며, 측정 신호는 심장에서 발생하는 미세한 전류의 파형으로 나타나는 심전도를 의미할 수 있다.Recording the
정규 신호를 생성하는 단계(610)는 측정 신호에 대한 전처리를 수행하여 정규 신호를 생성할 수 있다.In
이를 위해, 정규 신호를 생성하는 단계(610)는 측정 신호로부터 동일한 시간 간격으로 나타나는 하나 이상의 분할 신호를 추출할 수 있으며, 정규 신호를 생성하는 단계(610)는 하나 이상의 분할 신호가 동일한 크기 범위를 만족하도록 정규화를 수행하여 정규 신호를 생성할 수 있다.To this end, the
압축 신호를 생성하는 단계(620)는 정규 신호를 압축하도록 설정되는 가중치를 이용하여 정규 신호로부터 압축 신호를 생성할 수 있다.In
이와 관련하여, 오토 인코더 장치(200)는 사전에 설정된 가중치가 적용되는 하나 이상의 인코딩 블록을 마련할 수 있으며, 압축 신호를 생성하는 단계(620)는 하나 이상의 인코딩 블록을 이용하여 정규 신호로부터 압축 신호를 생성할 수 있다.In this regard, the auto-
이때, 압축 신호를 생성하는 단계(620)는 복수개의 인코딩 블록이 마련되는 경우에, 정규 신호로부터 특징이 추출되어 축소된 신호와 정규 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산할 수 있으며, 이후, 압축 신호를 생성하는 단계(620)는 합산된 신호로부터 특징이 추출되어 축소된 신호와 정규 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산하는 과정을 반복할 수 있다.At this time, in the step of generating the compressed signal ( 620 ), when a plurality of encoding blocks are provided, a reduced signal by extracting features from a regular signal and a signal converted to a preset size by extracting features from the regular signal After that, the step of generating a compressed signal ( 620 ) is a process of summing the signal converted to a preset size by extracting features from the summed signal and extracting features from the reduced signal and the normal signal and Can be repeated.
이에 따라, 압축 신호를 생성하는 단계(620)는 인코딩 블록에 의해 처리된 신호로부터 특징을 추출하여 압축 신호를 생성할 수 있으며, 이때, 압축 신호를 생성하는 단계(620)는 인코딩 블록에 의해 처리된 신호에 하나 이상의 1D-CNN을 적용하여 압축 신호를 생성할 수 있다.Accordingly, the step of generating the compressed signal ( 620 ) may generate a compressed signal by extracting features from the signal processed by the encoding block, and in this case, the step of generating the compressed signal ( 620 ) is processed by the encoding block Compressed signal can be generated by applying one or more 1D-CNN to the compressed signal.
복원 신호를 생성하는 단계(630)는 압축 신호를 압축하도록 설정되는 가중치를 이용하여 압축 신호로부터 복원 신호를 생성할 수 있다.In
이와 관련하여, 오토 인코더 장치(200)는 사전에 설정된 가중치가 적용되는 하나 이상의 디코딩 블록을 마련할 수 있으며, 복원 신호를 생성하는 단계(630)는 하나 이상의 디코딩 블록을 이용하여 압축 신호로부터 복원 신호를 생성할 수 있다.In this regard, the auto-
이때, 복원 신호를 생성하는 단계(630)는 복수개의 디코딩 블록이 마련되는 경우에, 압축 신호로부터 특징이 추출되어 확대된 신호와 압축 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산할 수 있으며, 이후, 복원 신호를 생성하는 단계(630)는 합산된 신호로부터 특징이 추출되어 확대된 신호와 압축 신호로부터 특징이 추출되어 사전에 설정되는 크기로 변환된 신호를 합산하는 과정을 반복할 수 있다.At this time, in the
이에 따라, 복원 신호를 생성하는 단계(630)는 디코딩 블록에 의해 처리된 신호로부터 특징을 추출하여 복원 신호를 생성할 수 있으며, 이때, 복원 신호를 생성하는 단계(630)는 디코딩 블록에 의해 처리된 신호에 하나 이상의 1D-CNN을 적용하여 복원 신호를 생성할 수 있다.Accordingly, the
가중치를 학습하는 단계(640)는 정규 신호와 복원 신호를 비교하여 차이 정보를 생성할 수 있고, 가중치를 학습하는 단계(640)는 정규 신호와 복원 신호의 차이에 대한 기준을 나타내도록 마련되는 임계 범위를 차이 정보가 만족하도록 가중치를 학습할 수 있다.The step of learning the
이를 위해, 가중치를 학습하는 단계(640)는 서로 다른 가중치를 이용하여 정규 신호로부터 압축 신호를 생성하고, 압축 신호로부터 복원 신호를 생성하여 정규 신호와 복원 신호를 비교하는 과정을 수회 반복할 수 있으며, 이에 따라, 가중치를 학습하는 단계(640)는 임계 범위를 만족하는 차이 정보 중 정규 신호와 복원 신호의 차이가 가장 적은 차이 정보에 따른 가중치를 인코딩 블록과 디코딩 블록에서 이용하도록 설정할 수 있다.To this end, in the
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the embodiments, those skilled in the art will understand that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims. will be able
1: 신호 압축 시스템
100: 측정 장치
200: 오토 인코더 장치
300: 부정맥 분류 장치
400: 스마트 장치1: signal compression system
100: measuring device
200: auto encoder device
300: arrhythmia classification device
400: smart device
Claims (12)
상기 측정 신호에 대한 전처리를 수행하여 정규 신호를 생성하고, 상기 정규 신호를 압축하도록 설정되는 가중치를 이용하여 상기 정규 신호로부터 압축 신호를 생성하며, 상기 가중치를 이용하여 상기 압축 신호로부터 복원 신호를 생성하고, 상기 정규 신호와 상기 복원 신호의 차이가 사전에 마련되는 임계 범위를 만족하도록 상기 가중치를 학습하는 오토 인코더 장치를 포함하고,
상기 오토 인코더 장치는,
상기 측정 장치로부터 측정된 신호가 사용자로부터 측정된 개인의 측정 신호인 경우,
상기 개인의 측정 신호에 사전에 마련된 기준 차이 정보를 통해 개인화된 가중치를 생성하여 더 학습하고,
상기 개인의 측정 신호로부터 개인의 정규 신호와 복원 신호를 생성하되, 상기 개인의 정규 신호와 복원 신호를 비교하여 개인의 차이 정보를 생성하고,
상기 개인의 차이 정보와 사전에 마련된 상기 기준 차이 정보와 비교하여 동일한 경우,
상기 개인의 측정 신호를 측정한 사용자가 상기 기준 차이 정보에 의해 상기 개인화된 가중치가 생성되는데 이용된 개인의 측정 신호를 제공한 사용자와 동일인으로 판단하여 사용자를 구별하는, 신호 압축 시스템.
a measuring device for recording the measuring signal; and
A normal signal is generated by performing pre-processing on the measurement signal, a compressed signal is generated from the normal signal using a weight set to compress the normal signal, and a restored signal is generated from the compressed signal using the weight. and an auto-encoder device for learning the weight so that a difference between the normal signal and the restored signal satisfies a threshold range provided in advance,
The auto-encoder device,
When the signal measured from the measuring device is an individual measured signal measured by the user,
Further learning by generating a personalized weight through the reference difference information prepared in advance in the individual measurement signal,
Generating an individual normal signal and a restored signal from the individual measurement signal, comparing the individual's normal signal and the restored signal to generate individual difference information,
When the individual difference information is the same as the reference difference information prepared in advance,
A signal compression system for discriminating a user by determining that the user who has measured the individual measurement signal is the same person as the user who provided the individual measurement signal used to generate the personalized weight based on the reference difference information.
측정 신호를 수집하는 수집부;
상기 측정 신호에 대한 전처리를 수행하여 정규 신호를 생성하는 전처리부;
사전에 설정된 가중치가 적용되는 하나 이상의 인코딩 블록을 이용하여 상기 정규 신호로부터 압축 신호를 생성하는 인코더부;
상기 가중치가 적용되는 하나 이상의 디코딩 블록을 이용하여 상기 압축 신호로부터 복원 신호를 생성하는 디코더부; 및
상기 정규 신호와 상기 복원 신호를 비교하여 차이 정보를 생성하고, 상기 정규 신호와 상기 복원 신호의 차이에 대한 기준을 나타내도록 마련되는 임계 범위를 상기 차이 정보가 만족하도록 상기 가중치를 학습하는 학습부를 더 포함하는, 신호 압축 시스템.
According to claim 1, wherein the auto encoder device,
a collection unit for collecting a measurement signal;
a preprocessor for generating a normal signal by performing preprocessing on the measurement signal;
an encoder unit for generating a compressed signal from the regular signal using one or more encoding blocks to which a preset weight is applied;
a decoder unit for generating a reconstructed signal from the compressed signal using one or more decoding blocks to which the weight is applied; and
A learning unit that generates difference information by comparing the normal signal and the reconstructed signal, and learns the weight so that the difference information satisfies a threshold range provided to indicate a criterion for a difference between the normal signal and the reconstructed signal comprising, a signal compression system.
상기 정규 신호에 상기 가중치를 적용하여 상기 정규 신호의 특징이 추출된 제 1 추출 신호를 생성하고, 상기 제 1 추출 신호를 추출된 특징에 따라 축소시켜 제 1 축소 신호를 생성하고,
상기 정규 신호에 상기 가중치를 적용하여 상기 정규 신호의 특징이 추출된 제 2 추출 신호를 생성하고, 상기 제 2 추출 신호를 사전에 설정되는 크기로 변환시켜 제 1 변환 신호를 생성하며,
상기 제 1 축소 신호와 상기 제 1 변환 신호를 합산하여 제 1 인코딩 신호를 생성하는, 신호 압축 시스템.
The method of claim 2, wherein the encoder unit,
applying the weight to the normal signal to generate a first extracted signal from which the characteristics of the normal signal are extracted, and reducing the first extracted signal according to the extracted characteristics to generate a first reduced signal;
applying the weight to the normal signal to generate a second extracted signal from which the characteristics of the normal signal are extracted, and converting the second extracted signal to a preset size to generate a first converted signal,
and summing the first reduced signal and the first transformed signal to generate a first encoded signal.
복수개의 인코딩 블록이 마련되는 경우,
상기 제 1 인코딩 신호에 상기 가중치를 적용하여 상기 제 1 인코딩 신호의 특징이 추출된 제 3 추출 신호를 생성하고, 상기 제 3 추출 신호를 추출된 특징에 따라 축소시켜 제 2 축소 신호를 생성하고,
상기 정규 신호에 상기 가중치를 적용하여 상기 정규 신호의 특징이 추출된 제 4 추출 신호를 생성하고, 상기 제 4 추출 신호를 사전에 설정되는 크기로 변환시켜 제 2 변환 신호를 생성하며,
상기 제 2 축소 신호와 상기 제 2 변환 신호를 합산하여 제 2 인코딩 신호를 생성하는, 신호 압축 시스템.
The method of claim 3, wherein the encoder unit,
When a plurality of encoding blocks are provided,
generating a third extracted signal from which features of the first encoded signal are extracted by applying the weight to the first encoded signal, and reducing the third extracted signal according to the extracted features to generate a second reduced signal;
generating a fourth extracted signal from which features of the regular signal are extracted by applying the weight to the regular signal, and converting the fourth extracted signal to a preset size to generate a second converted signal,
and summing the second reduced signal and the second transformed signal to generate a second encoded signal.
상기 압축 신호에 상기 가중치를 적용하여 상기 압축 신호의 특징이 추출된 제 5 추출 신호를 생성하고, 상기 제 5 추출 신호를 추출된 특징에 따라 확대시켜 제 1 확대 신호를 생성하고,
상기 압축 신호에 상기 가중치를 적용하여 상기 압축 신호의 특징이 추출된 제 6 추출 신호를 생성하고, 상기 제 6 추출 신호를 사전에 설정되는 크기로 변환시켜 제 3 변환 신호를 생성하며,
상기 제 1 확대 신호와 상기 제 3 변환 신호를 합산하여 제 1 디코딩 신호를 생성하는, 신호 압축 시스템.
The method of claim 2, wherein the decoder unit,
generating a fifth extracted signal from which features of the compressed signal are extracted by applying the weight to the compressed signal, and expanding the fifth extracted signal according to the extracted features to generate a first enlarged signal;
generating a sixth extracted signal from which features of the compressed signal are extracted by applying the weight to the compressed signal, and converting the sixth extracted signal to a preset size to generate a third converted signal,
A signal compression system for generating a first decoded signal by adding the first enlarged signal and the third converted signal.
복수개의 디코딩 블록이 마련되는 경우,
상기 제 1 디코딩 신호에 상기 가중치를 적용하여 상기 제 1 디코딩 신호의 특징이 추출된 제 7 추출 신호를 생성하고, 상기 제 7 추출 신호를 추출된 특징에 따라 축소시켜 제 2 확대 신호를 생성하고,
상기 압축 신호에 상기 가중치를 적용하여 상기 압축 신호의 특징이 추출된 제 8 추출 신호를 생성하고, 상기 제 8 추출 신호를 사전에 설정되는 크기로 변환시켜 제 4 변환 신호를 생성하며,
상기 제 2 확대 신호와 상기 제 4 변환 신호를 합산하여 제 2 디코딩 신호를 생성하는, 신호 압축 시스템.
The method of claim 5, wherein the decoder unit,
When a plurality of decoding blocks are provided,
applying the weight to the first decoded signal to generate a seventh extracted signal from which features of the first decoded signal are extracted, and reducing the seventh extracted signal according to the extracted features to generate a second enlarged signal;
applying the weight to the compressed signal to generate an eighth extracted signal from which features of the compressed signal are extracted, and converting the eighth extracted signal to a preset size to generate a fourth converted signal,
and generating a second decoded signal by adding the second enlarged signal and the fourth converted signal.
상기 측정 신호로부터 동일한 시간 간격으로 나타나는 하나 이상의 분할 신호를 추출하고,
상기 하나 이상의 분할 신호가 동일한 크기 범위를 만족하도록 정규화를 수행하여 정규 신호를 생성하는, 신호 압축 시스템.
According to claim 2, wherein the pre-processing unit,
Extracting one or more divided signals appearing at the same time interval from the measurement signal,
and performing normalization so that the one or more divided signals satisfy the same magnitude range to generate a normal signal.
상기 측정 신호가 생체로부터 부정맥을 판단할 수 있도록 측정되어 기록되는 생체 신호인 경우,
부정맥 종류에 따라 생성된 압축 신호의 분포를 학습하여 분류 모델을 생성하고, 상기 분류 모델에 기초하여, 상기 압축 신호의 분포에 따라 부정맥을 판단하여 부정맥 정보를 생성하는 부정맥 분류 장치를 더 포함하는, 신호 압축 시스템.
According to claim 1,
When the measurement signal is a biological signal that is measured and recorded so as to determine an arrhythmia from a living body,
An arrhythmia classification device for generating a classification model by learning the distribution of the compressed signal generated according to the type of arrhythmia, and determining the arrhythmia according to the distribution of the compressed signal, based on the classification model, further comprising an arrhythmia classification device, signal compression system.
상기 측정 신호에 기초하여 생성된 하나 이상의 압축 신호에 대한 부정맥 정보를 각각 판단하고, 상기 하나 이상의 압축 신호에 대한 부정맥 정보에 따라 가장 높은 빈도를 나타내는 부정맥 정보를 상기 측정 신호에 대한 부정맥 판단 결과로 결정하는, 신호 압축 시스템.
The method of claim 8, wherein the arrhythmia classification device,
Arrhythmia information for one or more compressed signals generated based on the measurement signal is determined, respectively, and arrhythmia information indicating the highest frequency according to the arrhythmia information for the one or more compressed signals is determined as an arrhythmia determination result for the measurement signal which is a signal compression system.
상기 정규 신호를 압축하도록 설정되는 가중치를 저장하고, 상기 압축 신호를 전달받으며, 상기 가중치가 적용되는 하나 이상의 디코딩 블록을 마련하여, 상기 압축 신호로부터 복원 신호를 생성하는 스마트 장치를 더 포함하는, 신호 압축 시스템.
The method of claim 1,
A smart device that stores a weight set to compress the regular signal, receives the compressed signal, and provides one or more decoding blocks to which the weight is applied, further comprising a smart device for generating a restored signal from the compressed signal, Signal compression system.
상기 오토 인코더 장치에 의해 상기 가중치가 변경되는 경우, 변경된 가중치를 전달받는, 신호 압축 시스템.
The method of claim 10, wherein the smart device,
When the weight is changed by the auto-encoder device, the changed weight is transmitted.
측정 신호를 기록하는 단계;
상기 측정 신호에 대한 전처리를 수행하여 정규 신호를 생성하는 단계;
상기 정규 신호를 압축하도록 설정되는 가중치를 이용하여 상기 정규 신호로부터 압축 신호를 생성하는 단계;
상기 가중치를 이용하여 상기 압축 신호로부터 복원 신호를 생성하는 단계; 및
상기 정규 신호와 상기 복원 신호의 차이가 사전에 마련되는 임계 범위를 만족하도록 상기 가중치를 학습하는 단계를 포함하고,
상기 신호 압축 시스템은,
측정 장치로부터 측정된 신호가 사용자로부터 측정된 개인의 측정 신호인 경우,
상기 개인의 측정 신호에 사전에 마련된 기준 차이 정보를 통해 개인화된 가중치를 생성하여 더 학습하고,
상기 개인의 측정 신호로부터 개인의 정규 신호와 복원 신호를 생성하되, 상기 개인의 정규 신호와 복원 신호를 비교하여 개인의 차이 정보를 생성하고,
상기 개인의 차이 정보와 사전에 마련된 상기 기준 차이 정보와 비교하여 동일한 경우,
상기 개인의 측정 신호를 측정한 사용자가 상기 기준 차이 정보에 의해 상기 개인화된 가중치가 생성되는데 이용된 개인의 측정 신호를 제공한 사용자와 동일인으로 판단하여 사용자를 구별하는, 신호 압축 방법.In a signal compression method by a signal compression system using a compressed signal based on deep learning,
recording the measurement signal;
generating a normal signal by performing pre-processing on the measurement signal;
generating a compressed signal from the normal signal using a weight set to compress the normal signal;
generating a restored signal from the compressed signal using the weight; and
learning the weight so that a difference between the normal signal and the restored signal satisfies a threshold range provided in advance,
The signal compression system,
When the signal measured from the measurement device is an individual measurement signal measured from the user,
Further learning by generating a personalized weight through the reference difference information prepared in advance in the individual measurement signal,
Generating an individual normal signal and a restored signal from the individual measurement signal, comparing the individual's normal signal and the restored signal to generate individual difference information,
When the individual difference information is the same as the reference difference information prepared in advance,
A method for discriminating a user by determining that the user who has measured the individual measurement signal is the same person as the user who provided the individual measurement signal used to generate the personalized weight based on the reference difference information.
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