一種羅音檢測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)信號處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種羅音檢測的方法和裝置。
【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，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)對羅音的診斷 主要依靠聽診，運很大程度上依賴于醫(yī)生的聽診技術(shù)和臨床經(jīng)驗，主觀性較強(qiáng)。
[0003] 隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外越來越多的研究者致力于肺音信號研究， 通過信號處理技術(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)評估及疾病診斷提供更多的依據(jù)。目前，采用信號處理 技術(shù)檢測羅音主要通過時頻分析(短時傅里葉變換、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，從而對羅音進(jìn)行識別。但是目前大 部分方法，其檢測過程較為復(fù)雜，計算量較大，限制了實時性、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的分類器訓(xùn)練方法，該 方法包括:接收肺音訓(xùn)練信號，通過對肺音訓(xùn)練信號進(jìn)行濾波處理，輸出濾波信號，肺音訓(xùn) 練信號包括若干正常肺音和羅音;對濾波信號進(jìn)行時頻變換，得到時頻信號；根據(jù)時頻信 號，分別沿頻率軸積分得到時間邊緣信號和沿時間軸積分得到頻率邊緣信號;根據(jù)頻率邊 緣信號得到肺音訓(xùn)練信號的第一特征值，根據(jù)時間邊緣信號得到肺音訓(xùn)練信號的第二特征 值和/或肺音訓(xùn)練信號的第=特征值;利用肺音訓(xùn)練信號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=特征值來構(gòu)建肺音訓(xùn)練信號的 特征向量;通過肺音訓(xùn)練信號的特征向量，訓(xùn)練分類器。
[0005] 進(jìn)一步的，對濾波信號進(jìn)行時頻變換得到時頻信號的步驟，包括:對濾波信號進(jìn)行 短時傅里葉變換，得到時頻信號。
[0006] 進(jìn)一步的，肺音訓(xùn)練信號的第一特征值是頻率邊緣信號下降到其最大值的0.05至 0.15倍范圍內(nèi)指定倍數(shù)值對應(yīng)的頻率與頻率邊緣信號最大值對應(yīng)的頻率的比值。
[0007] 進(jìn)一步的，肺音訓(xùn)練信號的第二特征值是時間邊緣信號的標(biāo)準(zhǔn)差或方差。
[000引進(jìn)一步的，肺音訓(xùn)練信號的第=特征值是對時間邊緣信號進(jìn)行平滑濾波后的信號 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方法，該方法包括:接收待測肺音信號，通 過對待測肺音信號進(jìn)行濾波處理，輸出濾波信號；對濾波信號進(jìn)行時頻變換，得到時頻信 號;根據(jù)時頻信號，分別沿頻率軸積分得到時間邊緣信號和沿時間軸積分得到頻率邊緣信 號;根據(jù)頻率邊緣信號得到待測肺音信號的第一特征值，根據(jù)時間邊緣信號得到待測肺音 信號的第二特征值和/或待測肺音信號的第=特征值;利用待測肺音信號的第一特征值和 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=特征值來構(gòu) 建待測肺音信號的特征向量;將待測肺音信號的特征向量送入已訓(xùn)練的分類器中進(jìn)行分類 識別，輸出識別結(jié)果。
[0011] 進(jìn)一步的，對濾波信號進(jìn)行時頻變換得到時頻信號的步驟，包括:對濾波信號進(jìn)行 短時傅里葉變換，得到時頻信號。
[0012] 進(jìn)一步的，待測肺音信號的第一特征值是頻率邊緣信號下降到其最大值的0.05至 0.15倍范圍內(nèi)指定倍數(shù)值對應(yīng)的頻率與頻率邊緣信號最大值對應(yīng)的頻率的比值。
[0013] 進(jìn)一步的，待測肺音信號的第二特征值是時間邊緣信號的標(biāo)準(zhǔn)差或方差。
[0014] 進(jìn)一步的，待測肺音信號的第=特征值是對時間邊緣信號進(jìn)行平滑濾波后的信號 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裝置，該裝置包括:濾波單元、時頻變換單 元、時間邊緣信號和頻率邊緣信號計算單元、特征值計算單元、特征向量構(gòu)建單元和分類單 元，濾波單元用于對待檢測肺音進(jìn)行濾波，輸出濾波信號;時頻變換單元用于對濾波信號進(jìn) 行時頻變換，得到時頻信號;時間邊緣信號和頻率邊緣信號計算單元，包括時間邊緣信號計 算單元和頻率邊緣信號計算單元分別用于根據(jù)時頻信號沿頻率軸積分得到時間邊緣信號， W及根據(jù)時頻信號沿時間軸積分得到頻率邊緣信號;特征值計算單元用于根據(jù)頻率邊緣信 號計算得到待測肺音信號的第一特征值，根據(jù)時間邊緣信號計算得到待測肺音信號的第二 特征值和/或待測肺音信號的第=特征值;特征向量構(gòu)建單元用于利用待測肺音信號的第 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= 特征值來構(gòu)建待測肺音信號的特征向量;分類單元用于根據(jù)待測肺音信號的特征向量利用 已訓(xùn)練的分類器對待檢測肺音進(jìn)行分類識別，輸出識別結(jié)果。
[0017] 進(jìn)一步的，待測肺音信號的第一特征值是頻率邊緣信號下降到其最大值的0.05至 0.15倍范圍內(nèi)指定倍數(shù)值對應(yīng)的頻率與頻率邊緣信號最大值對應(yīng)的頻率的比值;待測肺音 信號的第二特征值是時間邊緣信號的標(biāo)準(zhǔn)差或方差，待測肺音信號的第=特征值是對時間 邊緣信號進(jìn)行平滑濾波后的信號的標(biāo)準(zhǔn)差或方差。
[0018] 本發(fā)明實施例通過分別提取待檢測肺音的時間邊緣信號W及頻率邊緣信號的相 應(yīng)特征組成特征向量，采用支持向量機(jī)分類器對待檢測肺音進(jìn)行檢測，根據(jù)特征向量的特 征信息來判斷待檢測肺音是否是羅音，該過程中在保證羅音的檢測準(zhǔn)確性的同時又降低了 計算量，提高了實時檢測效率，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)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可W根據(jù)運些附圖獲得其它的 附圖。
[0020] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種羅音檢測的分類器訓(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間邊緣特性對比示意圖；
[0025] 圖(a)為羅音時間邊緣特性示意圖；
[0026] 圖(b)為正常肺音時間邊緣特性示意圖；
[0027] 圖4為本發(fā)明實施例提供的一種羅音檢測方法流程圖；
[0028] 圖5為本發(fā)明實施例提供的一種羅音檢測裝置。
【具體實施方式】
[0029] 下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0030] 羅音在時頻域具有明顯特征:在時域上，羅音開始于一個突然的尖銳震蕩然后逐 漸展寬，持續(xù)時間一般小于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，本發(fā)明實施例采用基于時頻特征聯(lián)合分析的方法對羅音進(jìn)行檢 測。
[0032] 羅音的檢測過程包括訓(xùn)練過程和識別過程。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，提取訓(xùn)練