Compressão de sinais de eletrocardiografia usando técnicas multidimensionais

Abstract

O trabalho apresenta uma proposta de compressão de sinais de eletrocardio-grafia (ECG) de um único canal baseada em codificações multidimensionais. A compressão dos sinais organizados em mais altas dimensões busca aproveitar, além da correlação entre as amostras unidimensionais (1D) sucessivas, a correlação inter-beat, ou de pulso a pulso, observada ao justapor os segmentos para conseguir aumentar a eficiência do processo de codificação. Para a compressão foram usados três codificadores de imagem e de vídeo no estado da arte, sendo estes o DAALA [1], o AV1 (AOMedia Video 1 ) [2] e o HEVC (High Efficiency Video Coding) [3]. Para possibilitar o uso destes codificadores, os sinais 1D foram pré-processados de forma a se apresentarem ora como sinais bidimensionais (2D), ora como sinais tridimensionais (3D). Os testes da codificação bidimensional foram realizados com os três codificadores no modo intraframe, e os testes da codificação tridimensional foram realizados com os codificadores AV1 e HEVC no modo interframe. Todos os algoritmos propostos foram testados sobre o banco de sinais reais de eletrocardiografia do MIT-BIH Arrhythmia Database [4], disponível por meio de acesso livre e gratuito, e os resultados foram avaliados segundo métricas objetivas de taxa e de distorção, a saber, a Razão de Compressão (CR, do inglês Compression Ratio) e a Raiz da Diferença Média Percentual (P RD, do inglês Percentage Root Mean Square Difference). Dentre todas as abordagens propostas, o HEVC 2D obteve o melhor desempenho, seguido do AV1 2D e de suas respectivas abordagens 3D, e a abordagem menos eficiente foi verificada para o DAALA. Os resultados da técnica proposta são comparados com os de vários outros trabalhos. Na comparação com os resultados da literatura, o método ora apresentado ́e competitivo segundo os critérios de avaliação objetiva, sendo que apresenta os melhores resultados para diversos dos sinais testados.