[發(fā)明專利]基于智能手機(jī)平臺(tái)的心音分類方法及心音的圖形化顯示方法

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2012-02-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102551790A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 成謝鋒;何海琴;朱冬梅;王路飛;趙青;曹剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B7/04
• 分類號(hào): A61B7/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術(shù)領(lǐng)域????

本發(fā)明涉及一種在智能手機(jī)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)心音分類及心音的圖形化顯示方法。

背景技術(shù)

心音信號(hào)是人體中一種重要的生理信號(hào)，它蘊(yùn)含著大量關(guān)于心臟功能狀態(tài)以及大血管機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀況等重要生理信息。電子聽(tīng)診器通過(guò)心音傳感器來(lái)采集心音，然后利用放大電路將采集到的微弱的心音信號(hào)放大十幾倍，同時(shí)可以通過(guò)連接到個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）上利用信號(hào)處理軟件顯示心音信號(hào)波形并進(jìn)行分析處理。

目前，利用電子聽(tīng)診器檢測(cè)心音的普遍方法是用心音傳感器采集心音信號(hào)，并經(jīng)過(guò)電路放大處理后在液晶顯示器上顯示出波形，或者將心音信號(hào)通過(guò)聲卡存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中，利用計(jì)算機(jī)中的音頻播放軟件播放心音并實(shí)時(shí)顯示心音的包絡(luò)波形。

這類方法，相對(duì)而言需要的器件多，成本高，普及率不高，攜帶不方便，不利于隨時(shí)隨地檢測(cè)心音，最重要的是用電子聽(tīng)診器檢測(cè)的心音實(shí)時(shí)顯示在屏幕上時(shí)，其波形不直觀，對(duì)非專業(yè)人士來(lái)說(shuō)顯得尤為復(fù)雜難懂。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，手機(jī)已經(jīng)從單一的通話工具發(fā)展到集語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)和多媒體處理功能于一體的智能終端。所以，如果能在普及率高且便攜性好的手機(jī)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出一種用于對(duì)人體心音信號(hào)的圖形顯示方式和分類的技術(shù)，將有利于大眾對(duì)心音的認(rèn)識(shí)，使大多數(shù)人都能隨時(shí)隨地了解自己的心臟信息。因此，我們提出一種基于智能手機(jī)平臺(tái)的心音分類器，將心音信號(hào)分為常規(guī)與非常規(guī)兩類，這不但對(duì)開(kāi)拓手機(jī)在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用，推動(dòng)新一代智能手機(jī)的發(fā)展具有積極的現(xiàn)實(shí)意義，而且給普通民眾提供了一種掌握自己心臟信息的途徑。

現(xiàn)今手機(jī)已經(jīng)成為人們隨身攜帶的必備品，利用手機(jī)作為平臺(tái)開(kāi)發(fā)心音分類系統(tǒng)，讓人們隨時(shí)隨地掌握自己的心臟狀況，將會(huì)大大降低心臟疾病對(duì)人體的危害。其中關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題有：心音波形的智能顯示方法和心音特征參數(shù)的提取以及心音直觀分類技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明基于電子科學(xué)技術(shù)和智能手機(jī)編程技術(shù)，提出了一種在智能手機(jī)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)對(duì)人體心音信號(hào)進(jìn)行分類和智能顯示的技術(shù)。

技術(shù)方案：本發(fā)明是一種基于智能手機(jī)平臺(tái)的心音分類技術(shù)，主要包括心音采集、心音分類器、圖形顯示方式。

心音采集部分包括錄音軟件和無(wú)線電子聽(tīng)診器：首先由電子聽(tīng)診器采集人體心音信號(hào)，手機(jī)利用藍(lán)牙技術(shù)無(wú)線接收并利用手機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換設(shè)備將模擬心音信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散數(shù)字心音信號(hào)，然后利用心音分類器中設(shè)置的錄音軟件將數(shù)字心音以WAV格式音頻文件的形式錄下來(lái)，并存儲(chǔ)到心音數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)心音庫(kù)中。

心音分類器包括分段定位、特征提取和分類識(shí)別三個(gè)階段，最終將心音信號(hào)分成常規(guī)和非常規(guī)兩大類。首先對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的信號(hào)分段定位，確定S1信號(hào)和S2信號(hào)，然后求出心音信號(hào)時(shí)域上的特征參數(shù)，最后對(duì)提取的時(shí)頻特征參數(shù)應(yīng)用心音的分類策略進(jìn)行心音的識(shí)別分類。

心音圖形顯示方式包括兩個(gè)部分：一部分是實(shí)現(xiàn)心音的智能播放，即播放心音的同時(shí)顯示心音圖，用戶不但可通過(guò)放大、縮小、定位等功能來(lái)獲得需要的效果，還能獲得心音圖的簡(jiǎn)單信息，比如讀取心音的采樣頻率等。另一部分是分類結(jié)果的圖形化表示，主要考慮的用直觀簡(jiǎn)單的圖形化方式顯示出常規(guī)與非常規(guī)兩類信息。

心音分段是建立決策系統(tǒng)的基礎(chǔ)和前提，首先定位心音的主要成分：第一心音S1、第二心音S2，為特征提取和和模式識(shí)別提供定位基準(zhǔn)。

心音的定位方法：

1、計(jì)算心音信號(hào)的能量譜。

2、對(duì)獲取的心音能量譜提取其包絡(luò)。以包絡(luò)線均值為閾值，對(duì)連續(xù)時(shí)間間隔小于20ms的變化不予考慮，以獲得歸一化的能量包絡(luò)線。

3、由歸一化的能量包絡(luò)線可準(zhǔn)確獲得第一心音S1、第二心音S2的起點(diǎn)和終點(diǎn)。通過(guò)取3個(gè)周期的心音信號(hào)求平均心跳周期，然后計(jì)算出心率。

心音的特征參數(shù)：用S1、S2的時(shí)寬S1h、S2h，兩個(gè)相鄰的S1的時(shí)間間隔S11，?S1和S2之間的時(shí)間間隔S12，以及心率f作為心音分類的特征參數(shù)。

心音的分類策略：將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)心音的[S1h,S2h]、[S11,S12]和[f/100,f/100]作為二維坐標(biāo)系中的三個(gè)圓心點(diǎn)，以r1、r2、r3為半徑畫(huà)三個(gè)園，如果一個(gè)新的心音信號(hào)的特征參數(shù)[S1h,S2h]、[S11,S12]和[f/100,f/100]所表示的三點(diǎn)中，至少有兩點(diǎn)分別落在對(duì)應(yīng)的圓內(nèi)，就是常規(guī)心音，否則就是可能是非常規(guī)心音；r1、r2、r3的值依據(jù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)心音的分析和大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)確定。