[發(fā)明專利]心音信號雙通道自適應降噪算法、裝置、介質(zhì)及設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011278315.4
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112562701B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設計）人: 莫鴻強;田軍章;田翔
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學;廣東省第二人民醫(yī)院（廣東省衛(wèi)生應急醫(yī)院）;佛山市百步梯醫(yī)療科技有限公司
• 主分類號: G10L19/26
• 分類號: G10L19/26;G10L21/0216;A61B7/04
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 霍健蘭;梁瑩

1.一種心音信號雙通道自適應降噪算法，其特征在于：經(jīng)主通道采集帶噪心音信號，以及副通道采集環(huán)境噪聲；包括預處理濾波器生成過程和主副通道信號預處理及降噪過程；

所述預處理濾波器生成過程，是指：在安靜的環(huán)境下采樣主通道信號d′(k)，采用N階的全極點模型對主通道信號d′(k)作線性預測編碼，求得全極點模型的傳遞函數(shù)G(z)，從而得到預處理濾波器的傳遞函數(shù)H(z)＝1/G(z)；

所述主副通道信號預處理及降噪過程，是指：采樣主通道信號d(k)和副通道信號n₂(k)；對主通道信號d(k)和副通道信號n₂(k)進行預處理；將主通道信號d(k)和副通道信號n₂(k)預處理后的信號進行自適應濾波計算，得到誤差信號e(k)；之后采用預處理濾波器生成過程得到的預處理濾波器傳遞函數(shù)的倒數(shù)1/H(z)對誤差信號e(k)進行濾波處理，得到輸出信號o(k)；

所述預處理濾波器生成過程，包括如下步驟：

SG1步，設定預處理濾波器的階數(shù)N，其中N≥2，預處理濾波器的傳遞函數(shù)為H(z)＝1+a₁z^-1+…+a_Nz^-N，其中a_i，i∈{1，...，N}，為待定參數(shù)；

SG2步，在安靜的環(huán)境下，以采樣頻率F_s測量主通道信號d′(k)，主通道信號d′(k)持續(xù)時間超過一次心動周期；

SG3步，采用N階的全極點模型對主通道信號d′(k)作線性預測編碼，求得全極點模型的傳遞函數(shù)

SG4步，將b_i，i∈{1，...，N}，代入到a_i中，得到預處理濾波器的傳遞函數(shù)H(z)；

所述主副通道信號預處理及降噪過程，包括如下步驟：

SA1步，初始化當前時刻序號k＝0，自適應濾波器權(quán)值w(0，j)＝0，j∈{0，...，M-1}，其中M為自適應濾波器階數(shù)，M＞N；

SA2步，以采樣頻率F_s分別測量當前時刻主通道信號d(k)和副通道信號n₂(k)；

SA3步，計算當前時刻的預處理結(jié)果和/

若k＜N，則主通道預處理后信號副通道預處理后信號/自適應濾波器權(quán)值w(k+1，j)＝w(k，j)，輸出信號o(k)＝d(k)，并轉(zhuǎn)至SA8步；

若N≤k＜M，則主通道預處理后信號副通道預處理后信號/自適應濾波器權(quán)值w(k+1，j)＝w(k，j)，輸出信號o(k)＝d(k)，并轉(zhuǎn)至SA8步；

若k≥M，則主通道預處理后信號副通道預處理后信號/并轉(zhuǎn)至SA4步；

SA4步，計算自適應濾波器輸出y(k)：

SA5步，計算誤差信號e(k)：

SA6步，更新自適應濾波器權(quán)值w(k+1，j)：

其中，ζ為一很小的正數(shù)以防止分母為0；η₂為自適應濾波器權(quán)值優(yōu)化的步長；

SA7步，采用傳遞函數(shù)為的濾波器對誤差信號e(k)進行濾波得到輸出o(k)；

SA8步，判斷自適應降噪終止指示變量：若自適應降噪終止指示變量為真，則結(jié)束自適應降噪算法，否則k＝k+1，跳至SA2步計算下一時刻自適應降噪算法的輸出o(k)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的心音信號雙通道自適應降噪算法，其特征在于：所述自適應濾波器階數(shù)M的取值范圍為：M∈[20，300]。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的心音信號雙通道自適應降噪算法，其特征在于：所述自適應濾波器權(quán)值優(yōu)化的步長η₂的取值范圍為：η₂∈[0.1，1]。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的心音信號雙通道自適應降噪算法，其特征在于：所述采樣頻率F_s≥4KHz。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的心音信號雙通道自適應降噪算法，其特征在于：所述SG2步中，主通道信號d′(k)持續(xù)時間的取值范圍為[1s，3s]。