[發(fā)明專利]一種基于非負(fù)矩陣分解的心肺音分離的方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710651856.9
• 申請(qǐng)日: 2017-08-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107463956B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝型浪;黃梅;蔣瞰陽(yáng);謝勝利;呂俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/62
• 分類號(hào): G06K9/62;A61B7/04
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

1.一種基于非負(fù)矩陣分解的心肺音分離的方法，其特征在于，所述方法包括：

從獲取到的時(shí)域心肺音混合信號(hào)中分離出先驗(yàn)心音信號(hào)和先驗(yàn)肺音信號(hào)；

對(duì)所述先驗(yàn)心音信號(hào)進(jìn)行短時(shí)傅里葉變換，以得到心音信號(hào)的相位矩陣和多個(gè)心音信號(hào)的非負(fù)幅度矩陣，并對(duì)所述先驗(yàn)肺音信號(hào)進(jìn)行短時(shí)傅里葉變換，以得到肺音信號(hào)的相位矩陣和多個(gè)肺音信號(hào)的非負(fù)幅度矩陣；

對(duì)多個(gè)所述心音信號(hào)的非負(fù)幅度矩陣進(jìn)行稀疏非負(fù)矩陣分解，得到心音信號(hào)的基矩陣，并對(duì)多個(gè)所述肺音信號(hào)的非負(fù)幅度矩陣進(jìn)行稀疏非負(fù)矩陣分解，得到肺音信號(hào)的基矩陣，并將所述心音信號(hào)的基矩陣和所述肺音信號(hào)的基矩陣組合成時(shí)域心肺音混合信號(hào)的基矩陣；其中，所述稀疏非負(fù)矩陣分解為L(zhǎng)0范數(shù)約束的稀疏非負(fù)矩陣分解；

根據(jù)所述時(shí)域心肺音混合信號(hào)的基矩陣對(duì)所述時(shí)域心肺音混合信號(hào)進(jìn)行非負(fù)矩陣分解，得到時(shí)域心肺音混合信號(hào)的系數(shù)矩陣，并根據(jù)所述心音信號(hào)的基矩陣和所述肺音信號(hào)的基矩陣從所述時(shí)域心肺音混合信號(hào)的系數(shù)矩陣中找尋出心音信號(hào)的系數(shù)矩陣和肺音信號(hào)的系數(shù)矩陣；

將所述心音信號(hào)的系數(shù)矩陣初步重構(gòu)還原成心音信號(hào)的初步幅度矩陣，并將所述肺音信號(hào)的系數(shù)矩陣重構(gòu)還原成肺音信號(hào)的初步幅度矩陣；

對(duì)所述心音信號(hào)的初步幅度矩陣和所述成肺音信號(hào)的初步幅度矩陣進(jìn)行掩碼，得到心音信號(hào)的幅度矩陣和肺音信號(hào)的幅度矩陣；

根據(jù)所述心音信號(hào)的幅度矩陣和所述心音信號(hào)的相位矩陣重構(gòu)出心音信號(hào)，并通過(guò)所述肺音信號(hào)的幅度矩陣和所述肺音信號(hào)的相位矩陣重構(gòu)出肺音信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在得到心音信號(hào)的非負(fù)幅度矩陣、肺音信號(hào)的非負(fù)幅度矩陣之后，所述方法進(jìn)一步包括：

分別對(duì)所述心音信號(hào)的非負(fù)幅度矩陣和所述肺音信號(hào)的非負(fù)幅度矩陣進(jìn)行去噪。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述分別對(duì)所述心音信號(hào)的非負(fù)幅度矩陣和所述肺音信號(hào)的非負(fù)幅度矩陣進(jìn)行去噪包括：

根據(jù)所述心音信號(hào)的非負(fù)幅度矩陣計(jì)算出心音信號(hào)的平均值，并根據(jù)所述肺音信號(hào)的非負(fù)幅度矩陣計(jì)算出肺音信號(hào)的平均值；

去除低于所述心音信號(hào)的非負(fù)幅度矩陣中低于所述心音信號(hào)的平均值的預(yù)先設(shè)定倍數(shù)的值，并去除低于所述肺音信號(hào)的非負(fù)幅度矩陣中低于所述肺音信號(hào)的平均值的預(yù)先設(shè)定倍數(shù)的值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述心音信號(hào)的幅度矩陣和所述心音信號(hào)的相位矩陣重構(gòu)出心音信號(hào)，并通過(guò)所述肺音信號(hào)的幅度矩陣和所述肺音信號(hào)的相位矩陣重構(gòu)出肺音信號(hào)包括：

根據(jù)所述心音信號(hào)的幅度矩陣和所述心音信號(hào)的相位矩陣經(jīng)過(guò)短時(shí)傅里葉逆變換得到所述心音信號(hào)，并通過(guò)所述肺音信號(hào)的幅度矩陣和所述肺音信號(hào)的相位矩陣經(jīng)過(guò)短時(shí)傅里葉逆變換得到所述肺音信號(hào)。

5.一種基于非負(fù)矩陣分解的心肺音分離的裝置，其特征在于，所述裝置包括：

粗分離模塊：用于從獲取到的時(shí)域心肺音混合信號(hào)中分離出先驗(yàn)心音信號(hào)和先驗(yàn)肺音信號(hào)；

訓(xùn)練模塊：用于對(duì)所述先驗(yàn)心音信號(hào)進(jìn)行短時(shí)傅里葉變換，以得到心音信號(hào)的相位矩陣和多個(gè)心音信號(hào)的非負(fù)幅度矩陣，并對(duì)所述先驗(yàn)肺音信號(hào)進(jìn)行短時(shí)傅里葉變換，以得到肺音信號(hào)的相位矩陣和多個(gè)肺音信號(hào)的非負(fù)幅度矩陣；對(duì)多個(gè)所述心音信號(hào)的非負(fù)幅度矩陣進(jìn)行稀疏非負(fù)矩陣分解，得到心音信號(hào)的基矩陣，并對(duì)多個(gè)所述肺音信號(hào)的非負(fù)幅度矩陣進(jìn)行稀疏非負(fù)矩陣分解，得到肺音信號(hào)的基矩陣，并將所述心音信號(hào)的基矩陣和所述肺音信號(hào)的基矩陣組合成時(shí)域心肺音混合信號(hào)的基矩陣；其中，所述稀疏非負(fù)矩陣分解為L(zhǎng)0范數(shù)約束的稀疏非負(fù)矩陣分解；

分解模塊：用于根據(jù)所述時(shí)域心肺音混合信號(hào)的基矩陣對(duì)所述時(shí)域心肺音混合信號(hào)進(jìn)行非負(fù)矩陣分解，得到時(shí)域心肺音混合信號(hào)的系數(shù)矩陣，并根據(jù)所述心音信號(hào)的基矩陣和所述肺音信號(hào)的基矩陣從所述時(shí)域心肺音混合信號(hào)的系數(shù)矩陣中找尋出心音信號(hào)的系數(shù)矩陣和肺音信號(hào)的系數(shù)矩陣；將所述心音信號(hào)的系數(shù)矩陣初步重構(gòu)還原成心音信號(hào)的初步幅度矩陣，并將所述肺音信號(hào)的系數(shù)矩陣重構(gòu)還原成肺音信號(hào)的初步幅度矩陣；對(duì)所述心音信號(hào)的初步幅度矩陣和所述成肺音信號(hào)的初步幅度矩陣進(jìn)行掩碼，得到心音信號(hào)的幅度矩陣和肺音信號(hào)的幅度矩陣；根據(jù)所述心音信號(hào)的幅度矩陣和所述心音信號(hào)的相位矩陣重構(gòu)出心音信號(hào)，并通過(guò)所述肺音信號(hào)的幅度矩陣和所述肺音信號(hào)的相位矩陣重構(gòu)出肺音信號(hào)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括：

去噪單元：用于在短時(shí)傅里葉變換單元之后，分別對(duì)所述心音信號(hào)的非負(fù)幅度矩陣和所述肺音信號(hào)的非負(fù)幅度矩陣進(jìn)行去噪。