[發明專利]基于Heaviside核函數的生理信號非平衡性分析方法

有效

• 申請號: 202010628247.3
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111616686B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 姚文坡;吳敏;郭大慶;王俊;堯德中
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發明公開了一種基于Heaviside核函數的生理信號非平衡性分析方法，本發明的方法通過生理序列重構空間中向量大小關系的差異性衡量生理系統的非平衡性特征，首先計算所有空間向量的最大距離，然后對這些距離和序列容差的關系進行比較，利用不同對應關系之間的概率分布差異性量化生理信號的非平衡性，有效地避免了核函數轉化過程中無法實現時間序列對應向量比較的難題。在Heaviside核函數的概率估計中采用統一模板法，并且避免了自匹配的計算，有較高的魯棒性，并且對參數的選擇并不敏感，表征了模型數據的特征，可以有效地提取以及識別健康年輕和老年心率的非平衡性特征。

技術領域

本發明屬于生物醫學技術領域，涉及生理信號分析域，具體涉及生理信號的非平衡性分析和基于核函數的聯合概率估計技術。

背景技術

現實中很多現象都是由復雜系統生成，如典型的復雜生理現象，其產生的復雜信號表現出多種特征，其中非平衡性是其本質特征之一。時間不可逆是描述非平衡性的一種方法，可通過正反序列或是對稱向量的聯合概率差異性對時間不可逆進行量化分析。

當前對生理時間不可逆的量化分析多采用粗粒化的時間序列簡化方法，如符號時間序列分析，將序列轉化為僅有個別取值的符號序列，從而實現時間不可逆分析中對應向量聯合概率的估計。然而時間序列粗粒化過程中，系統的動力學特征雖然有所保存，大量的細節的統計信息都被丟棄，并且會受到信號特征的影響，因而會帶來偏差。在概率估計方法中，一些經典的核方法(如模糊核函數等)，對參數選擇不敏感，并且通過相空間的轉換能夠有效地對序列的聯合概率進行估計。然而核方法在序列轉化的過程中，無法將對稱向量和轉換序列進行對應，因而無法有效地應用于生理系統的時間不可逆的量化分析。

發明內容

為了解決利用基于核方法概率估計衡量生理系統非平衡性的問題，本發明提出一種基于Heaviside核函數的生理信號非平衡性分析方法。

為達到上述目的，本發明的技術方案為：一種基于Heaviside核函數的生理信號非平衡性分析方法，具體包含以下步驟：

S1.對生理時間序列進行m維相量重構，得到多維向量X(i)；

S2.計算每個空間向量之間的距離及生理時間序列的容差；

S3.計算向量距離和容差之間的Heaviside核函數，作為距離-容差關系；

S4.對距離-容差關系進行分類比較；

S5.計算對應關系之間的概率分布差異性。

本發明的有益效果：本發明的方法通過生理序列重構空間中向量大小關系的差異性衡量生理系統的非平衡性特征，首先計算所有空間向量的最大距離，然后對這些距離和序列容差的關系進行比較，利用不同對應關系之間的概率分布差異性量化生理信號的非平衡性，有效地避免了核函數轉化過程中無法實現時間序列對應向量比較的難題。在Heaviside核函數的概率估計中采用統一模板法，并且避免了自匹配的計算，有較高的魯棒性，并且對參數的選擇并不敏感，表征了模型數據的特征，可以有效地提取以及識別健康年輕和老年心率的非平衡性特征。

附圖說明

圖1為本發明的方法流程圖；

圖2為本發明實施例提供的Logistic和高斯序列的NeH示意圖；

圖3為本發明實施例提供的健康年輕和老年心率的NeH示意圖。

具體實施方式

為便于本領域技術人員理解本發明的技術內容，下面結合附圖對本發明內容進一步闡釋。