一種羅音檢測(cè)的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種羅音檢測(cè)的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 呼吸系統(tǒng)疾病是常見疾病，例如哮喘、慢性阻塞性肺疾病(COPD )、肺炎、支氣管炎 等。近年來(lái)隨著空氣污染和其他環(huán)境因素，呼吸系統(tǒng)疾病患病率持續(xù)增長(zhǎng)，肺部疾病診斷得 到了更多的關(guān)注。肺部呼吸音含有大量信息，是反應(yīng)肺的生理及病理的一項(xiàng)重要指標(biāo)。其 中，羅音是一種常見的肺部異常音，與肺炎等疾病密切相關(guān)。目前，臨床醫(yī)學(xué)對(duì)羅音的診斷 主要依靠聽診，運(yùn)很大程度上依賴于醫(yī)生的聽診技術(shù)和臨床經(jīng)驗(yàn)，主觀性較強(qiáng)。
[0003] 隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的研究者致力于肺音信號(hào)研究， 通過信號(hào)處理技術(shù)分析肺音，提取其中的生理及病理信息，建立一個(gè)分類系統(tǒng)，W準(zhǔn)確地量 化正常和異常肺音，從而為肺的狀態(tài)評(píng)估及疾病診斷提供更多的依據(jù)。目前，采用信號(hào)處理 技術(shù)檢測(cè)羅音主要通過時(shí)頻分析(短時(shí)傅里葉變換、小波分解等)提取其特征(功率、分形維 數(shù)等），通過機(jī)器學(xué)習(xí)或者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法訓(xùn)練分類器，從而對(duì)羅音進(jìn)行識(shí)別。但是目前大 部分方法，其檢測(cè)過程較為復(fù)雜，計(jì)算量較大，限制了實(shí)時(shí)性、便攜型設(shè)備的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述問題，第一方面，本發(fā)明提供了一種羅音檢測(cè)的分類器訓(xùn)練方法，該 方法包括:接收肺音訓(xùn)練信號(hào)，通過對(duì)肺音訓(xùn)練信號(hào)進(jìn)行濾波處理，輸出濾波信號(hào)，肺音訓(xùn) 練信號(hào)包括若干正常肺音和羅音;對(duì)濾波信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻變換，得到時(shí)頻信號(hào)；根據(jù)時(shí)頻信 號(hào)，分別沿頻率軸積分得到時(shí)間邊緣信號(hào)和沿時(shí)間軸積分得到頻率邊緣信號(hào);根據(jù)頻率邊 緣信號(hào)得到肺音訓(xùn)練信號(hào)的第一特征值，根據(jù)時(shí)間邊緣信號(hào)得到肺音訓(xùn)練信號(hào)的第二特征 值和/或肺音訓(xùn)練信號(hào)的第=特征值;利用肺音訓(xùn)練信號(hào)的第一特征值和第二特征值、或第 一特征值和第=特征值、或第一特征值和第二特征值和第=特征值來(lái)構(gòu)建肺音訓(xùn)練信號(hào)的 特征向量;通過肺音訓(xùn)練信號(hào)的特征向量，訓(xùn)練分類器。
[0005] 進(jìn)一步的，對(duì)濾波信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻變換得到時(shí)頻信號(hào)的步驟，包括:對(duì)濾波信號(hào)進(jìn)行 短時(shí)傅里葉變換，得到時(shí)頻信號(hào)。
[0006] 進(jìn)一步的，肺音訓(xùn)練信號(hào)的第一特征值是頻率邊緣信號(hào)下降到其最大值的0.05至 0.15倍范圍內(nèi)指定倍數(shù)值對(duì)應(yīng)的頻率與頻率邊緣信號(hào)最大值對(duì)應(yīng)的頻率的比值。
[0007] 進(jìn)一步的，肺音訓(xùn)練信號(hào)的第二特征值是時(shí)間邊緣信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)差或方差。
[000引進(jìn)一步的，肺音訓(xùn)練信號(hào)的第=特征值是對(duì)時(shí)間邊緣信號(hào)進(jìn)行平滑濾波后的信號(hào) 的標(biāo)準(zhǔn)差或方差。
[0009] 進(jìn)一步的，分類器是支持向量機(jī)分類器。
[0010] 第二方面，本發(fā)明提供了一種羅音檢測(cè)方法，該方法包括:接收待測(cè)肺音信號(hào)，通 過對(duì)待測(cè)肺音信號(hào)進(jìn)行濾波處理，輸出濾波信號(hào)；對(duì)濾波信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻變換，得到時(shí)頻信 號(hào);根據(jù)時(shí)頻信號(hào)，分別沿頻率軸積分得到時(shí)間邊緣信號(hào)和沿時(shí)間軸積分得到頻率邊緣信 號(hào);根據(jù)頻率邊緣信號(hào)得到待測(cè)肺音信號(hào)的第一特征值，根據(jù)時(shí)間邊緣信號(hào)得到待測(cè)肺音 信號(hào)的第二特征值和/或待測(cè)肺音信號(hào)的第=特征值;利用待測(cè)肺音信號(hào)的第一特征值和 第二特征值、或第一特征值和第=特征值、或第一特征值和第二特征值和第=特征值來(lái)構(gòu) 建待測(cè)肺音信號(hào)的特征向量;將待測(cè)肺音信號(hào)的特征向量送入已訓(xùn)練的分類器中進(jìn)行分類 識(shí)別，輸出識(shí)別結(jié)果。
[0011] 進(jìn)一步的，對(duì)濾波信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻變換得到時(shí)頻信號(hào)的步驟，包括:對(duì)濾波信號(hào)進(jìn)行 短時(shí)傅里葉變換，得到時(shí)頻信號(hào)。
[0012] 進(jìn)一步的，待測(cè)肺音信號(hào)的第一特征值是頻率邊緣信號(hào)下降到其最大值的0.05至 0.15倍范圍內(nèi)指定倍數(shù)值對(duì)應(yīng)的頻率與頻率邊緣信號(hào)最大值對(duì)應(yīng)的頻率的比值。
[0013] 進(jìn)一步的，待測(cè)肺音信號(hào)的第二特征值是時(shí)間邊緣信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)差或方差。
[0014] 進(jìn)一步的，待測(cè)肺音信號(hào)的第=特征值是對(duì)時(shí)間邊緣信號(hào)進(jìn)行平滑濾波后的信號(hào) 的標(biāo)準(zhǔn)差或方差。
[0015] 進(jìn)一步的，已訓(xùn)練的分類器是已訓(xùn)練的支持向量機(jī)分類器。
[0016] 第=方面，本發(fā)明提供了一種羅音檢測(cè)裝置，該裝置包括:濾波單元、時(shí)頻變換單 元、時(shí)間邊緣信號(hào)和頻率邊緣信號(hào)計(jì)算單元、特征值計(jì)算單元、特征向量構(gòu)建單元和分類單 元，濾波單元用于對(duì)待檢測(cè)肺音進(jìn)行濾波，輸出濾波信號(hào);時(shí)頻變換單元用于對(duì)濾波信號(hào)進(jìn) 行時(shí)頻變換，得到時(shí)頻信號(hào);時(shí)間邊緣信號(hào)和頻率邊緣信號(hào)計(jì)算單元，包括時(shí)間邊緣信號(hào)計(jì) 算單元和頻率邊緣信號(hào)計(jì)算單元分別用于根據(jù)時(shí)頻信號(hào)沿頻率軸積分得到時(shí)間邊緣信號(hào)， W及根據(jù)時(shí)頻信號(hào)沿時(shí)間軸積分得到頻率邊緣信號(hào);特征值計(jì)算單元用于根據(jù)頻率邊緣信 號(hào)計(jì)算得到待測(cè)肺音信號(hào)的第一特征值，根據(jù)時(shí)間邊緣信號(hào)計(jì)算得到待測(cè)肺音信號(hào)的第二 特征值和/或待測(cè)肺音信號(hào)的第=特征值;特征向量構(gòu)建單元用于利用待測(cè)肺音信號(hào)的第 一特征值和第二特征值、或第一特征值和第=特征值、或第一特征值和第二特征值和第= 特征值來(lái)構(gòu)建待測(cè)肺音信號(hào)的特征向量;分類單元用于根據(jù)待測(cè)肺音信號(hào)的特征向量利用 已訓(xùn)練的分類器對(duì)待檢測(cè)肺音進(jìn)行分類識(shí)別，輸出識(shí)別結(jié)果。
[0017] 進(jìn)一步的，待測(cè)肺音信號(hào)的第一特征值是頻率邊緣信號(hào)下降到其最大值的0.05至 0.15倍范圍內(nèi)指定倍數(shù)值對(duì)應(yīng)的頻率與頻率邊緣信號(hào)最大值對(duì)應(yīng)的頻率的比值;待測(cè)肺音 信號(hào)的第二特征值是時(shí)間邊緣信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)差或方差，待測(cè)肺音信號(hào)的第=特征值是對(duì)時(shí)間 邊緣信號(hào)進(jìn)行平滑濾波后的信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)差或方差。
[0018] 本發(fā)明實(shí)施例通過分別提取待檢測(cè)肺音的時(shí)間邊緣信號(hào)W及頻率邊緣信號(hào)的相 應(yīng)特征組成特征向量，采用支持向量機(jī)分類器對(duì)待檢測(cè)肺音進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)特征向量的特 征信息來(lái)判斷待檢測(cè)肺音是否是羅音，該過程中在保證羅音的檢測(cè)準(zhǔn)確性的同時(shí)又降低了 計(jì)算量，提高了實(shí)時(shí)檢測(cè)效率，具有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0019] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W根據(jù)運(yùn)些附圖獲得其它的 附圖。
[0020] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種羅音檢測(cè)的分類器訓(xùn)練方法流程圖
[0021 ]圖2為羅音與正常肺音頻率邊緣特性對(duì)比示意圖；
[0022] 圖(a)為羅音頻率邊緣特性示意圖；
[0023] 圖(b)為正常肺音頻率邊緣特性示意圖；
[0024] 圖3為羅音與正常肺音時(shí)間邊緣特性對(duì)比示意圖；
[0025] 圖(a)為羅音時(shí)間邊緣特性示意圖；
[0026] 圖(b)為正常肺音時(shí)間邊緣特性示意圖；
[0027] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種羅音檢測(cè)方法流程圖；
[0028] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種羅音檢測(cè)裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0030] 羅音在時(shí)頻域具有明顯特征:在時(shí)域上，羅音開始于一個(gè)突然的尖銳震蕩然后逐 漸展寬，持續(xù)時(shí)間一般小于20ms;在頻域上，其頻率一般在150-1800化，與正常肺音的頻率 有較大差別。
[0031] 根據(jù)羅音的特點(diǎn)，本發(fā)明實(shí)施例采用基于時(shí)頻特征聯(lián)合分析的方法對(duì)羅音進(jìn)行檢 測(cè)。
[0032] 羅音的檢測(cè)過程包括訓(xùn)練過程和識(shí)別過程。訓(xùn)練過程包括接收正常肺音和羅音兩 類若干訓(xùn)練肺音信號(hào)，提取訓(xùn)練