本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)信號(hào)分析領(lǐng)域，涉及一種基于高階張量分解的心磁特征提取方法。

背景技術(shù)：

1、基于serf（spin?exchange?relaxation?free，無(wú)自旋交換弛豫）原子磁強(qiáng)計(jì)的心磁成像裝置是一種新型心臟功能檢測(cè)設(shè)備，具有無(wú)創(chuàng)、無(wú)輻射、非接觸、室溫下工作、高靈敏度、高時(shí)間分辨率的特點(diǎn)。研究表明，基于serf原子磁強(qiáng)計(jì)的心磁成像在心肌缺血、心律失常、胎兒心臟等疾病診斷方面優(yōu)于心電等其他檢測(cè)方法，有較高的醫(yī)學(xué)研究和應(yīng)用價(jià)值。

2、心磁成像裝置實(shí)現(xiàn)疾病輔助檢測(cè)的重要環(huán)節(jié)之一為提取有效的心磁特征集合，傳統(tǒng)的心磁特征提取方法提取的是一維蝴蝶圖、二維等磁圖和二維偽電流密度圖中的特征，需要結(jié)合心臟電生理知識(shí)以及臨床疾病情況下手動(dòng)提取心磁特征；即首先人為定性分析心磁數(shù)據(jù)變化，其次總結(jié)歸納反映疾病的有用信息，最后通過(guò)使用數(shù)學(xué)算子來(lái)刻畫(huà)該有用信息，從而實(shí)現(xiàn)特征提取。提取的心磁特征為低維度特征，即一維或者二維特征，提取過(guò)程受到兩方面的制約，一是在設(shè)計(jì)心磁特征過(guò)程中，人為定性分析心磁數(shù)據(jù)變化僅限于時(shí)間和空間兩個(gè)維度，更高維度數(shù)據(jù)變化則較難定性分析；二是在使用心磁特征過(guò)程中，心磁特征針對(duì)心拍中的某個(gè)時(shí)刻或者波段，這對(duì)于時(shí)刻或者波段的定位要求較高，如果心磁數(shù)據(jù)發(fā)生較大畸變，則會(huì)影響時(shí)刻/波段定位準(zhǔn)確性，從而影響心磁特征的性能。

3、目前心磁特征提取方法具有一定的局限性，主要為提取特征過(guò)程為非自動(dòng)化、缺少提取多維度關(guān)聯(lián)心磁信息、心磁特征容易受到波形定位誤差的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于高階張量分解的心磁特征提取方法，實(shí)現(xiàn)了提取特征過(guò)程為全自動(dòng)化、提取多維度關(guān)聯(lián)信息、特征不受波形定位誤差的影響。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他的相關(guān)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種基于高階張量分解的心磁特征提取方法，包括以下步驟：

4、步驟1、繪制一維和二維心磁圖：根據(jù)采集的多通道心磁信號(hào)繪制一維心磁蝴蝶圖，基于一維心磁蝴蝶圖選取單個(gè)心拍中的任意時(shí)刻繪制二維等磁圖，根據(jù)二維等磁圖繪制對(duì)應(yīng)的二維偽電流密度圖；

5、步驟2、構(gòu)建高階心磁張量空間：使用一維和二維心磁圖包含的多維度信息，構(gòu)建高階心磁張量空間；

6、步驟3、分解高階心磁張量空間：設(shè)置核心張量的維度，采用tucker分解法將高階心磁張量空間分解為一個(gè)核心張量和多個(gè)投影矩陣；所述核心張量代表原始張量中的主要特征，所述多個(gè)投影矩陣分別用于對(duì)原始張量的每個(gè)模式進(jìn)行投影，投影矩陣也稱(chēng)之為因子矩陣；

7、步驟4、獲取心磁特征集合：將核心張量轉(zhuǎn)換為多維矩陣，然后將多維矩陣轉(zhuǎn)換為一維向量，獲得心磁特征集合。

8、進(jìn)一步的，所述步驟2包括根據(jù)一維心磁蝴蝶圖構(gòu)建三階心磁張量空間：首先對(duì)每個(gè)通道的一維心磁信號(hào)進(jìn)行歸一化處理，然后轉(zhuǎn)換為灰度圖像，最后將多個(gè)一維心磁信號(hào)灰度圖像堆疊形成一個(gè)三階心磁張量空間，所述三階心磁張量空間大小為通道數(shù)×一維心磁信號(hào)灰度圖像長(zhǎng)度×一維心磁信號(hào)灰度圖像寬度。

9、進(jìn)一步的，或者所述步驟2包括根據(jù)二維等磁圖構(gòu)建三階心磁張量空間：選取單個(gè)心拍某一時(shí)刻的二維等磁圖，結(jié)合單個(gè)心拍的采樣維度，構(gòu)成三階心磁張量空間，所述三階心磁張量空間大小為采樣維度×二維等磁圖長(zhǎng)度×二維等磁圖寬度。

10、進(jìn)一步的，或者所述步驟2包括根據(jù)二維偽電流密度圖構(gòu)建四階心磁張量空間：選取單個(gè)心拍某一時(shí)刻的二維偽電流密度圖，結(jié)合電流矢量信息，構(gòu)建三階心磁張量空間；在該三階心磁張量空間的基礎(chǔ)上，引入單個(gè)心拍的采樣維度，構(gòu)成四階張量空間，所述四階張量空間的大小為采樣維度×二維偽電流密度圖像長(zhǎng)度×二維偽電流密度圖像寬度×電流矢量。

11、本發(fā)明的有益效果在于：

12、本發(fā)明中通過(guò)使用高階張量分解的方法提取心磁特征，實(shí)現(xiàn)了提取特征過(guò)程為全自動(dòng)化、提取多維度關(guān)聯(lián)信息、特征不受波形定位誤差的影響。

技術(shù)特征：

1.一種基于高階張量分解的心磁特征提取方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高階張量分解的心磁特征提取方法，其特征在于，所述步驟2包括根據(jù)一維心磁蝴蝶圖構(gòu)建三階心磁張量空間：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高階張量分解的心磁特征提取方法，其特征在于，所述步驟2包括根據(jù)二維等磁圖構(gòu)建三階心磁張量空間：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高階張量分解的心磁特征提取方法，其特征在于，所述步驟2包括根據(jù)二維偽電流密度圖構(gòu)建四階心磁張量空間：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于高階張量分解的心磁特征提取方法，包括：步驟1、繪制一維和二維心磁圖；步驟2、構(gòu)建高階心磁張量空間：使用一維和二維心磁圖包含的多維度信息，構(gòu)建高階心磁張量空間；步驟3、分解高階心磁張量空間：設(shè)置核心張量的維度，采用Tucker分解法將高階心磁張量空間分解為一個(gè)核心張量和多個(gè)投影矩陣；步驟4、獲取心磁特征集合：將核心張量轉(zhuǎn)換為多維矩陣，然后將多維矩陣轉(zhuǎn)換為一維向量，獲得心磁特征集合。本發(fā)明提出的方法相比于傳統(tǒng)的心磁特征提取方法，提取特征過(guò)程為全自動(dòng)化，可提取多維度關(guān)聯(lián)信息，特征不受波形定位誤差的影響。

技術(shù)研發(fā)人員：向岷,韓曉樂(lè),寧曉琳,孫津濟(jì)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10