[發(fā)明專利]一種混合深度學(xué)習(xí)和低差異度森林的心音診斷系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110971189.9
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113413163B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭亮;劉建亞;張淼;高劍雄;劉潤洲;許京禹
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: A61B7/02
• 分類號: A61B7/02;A61B7/04;G06K9/00;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種混合深度學(xué)習(xí)和低差異度森林的心音診斷系統(tǒng)，其特征是：包括：

預(yù)處理模塊，被配置為對獲取的心音信號進行預(yù)處理，對心音信號依次進行歸一化、濾波和下采樣處理；

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，被配置為對下采樣后的數(shù)據(jù)提取音頻特征，生成二階譜數(shù)據(jù)；

深度學(xué)習(xí)模塊，被配置為利用訓(xùn)練后的深度學(xué)習(xí)模型對二階譜數(shù)據(jù)進行特征提取；

特征分類模塊，被配置為對提取的特征利用訓(xùn)練后的低差異度森林分類器進行分類，得到分類后的診斷結(jié)果；

所述深度學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練過程包括獲取訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，對每個樣本依次進行歸一化、濾波和下采樣，對下采樣后的音頻數(shù)據(jù)提取音頻特征，將所有樣本的二階譜數(shù)據(jù)輸入所述深度學(xué)習(xí)模型，保存訓(xùn)練數(shù)據(jù)集分類標(biāo)簽，形成存儲文件，將所有特征列降維到一列，并將其存儲至存儲文件的最后一列，即為T列，根據(jù)T列值的大小，對存儲文件中的所有樣本按序重新排列，將重新排列且刪除T列的數(shù)據(jù)，輸入至低差異度森林分類器；

所述低差異度森林分類器的訓(xùn)練過程包括：

（a）基于訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的樣本數(shù)，基于低差異度數(shù)列抽樣方法生成低差異度數(shù)列；

（b）按升序或降序的原則，獲取低差異度數(shù)列所有元素的序號，生成一個序號數(shù)列；

（c）將訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的設(shè)定大小的樣本作為相應(yīng)決策樹的訓(xùn)練集；

（d）設(shè)置低差異度森林的決策樹數(shù)量；

（e）在樣本數(shù)范圍內(nèi)的隨機整數(shù)作為一個決策樹的初始樣本索引；

（f）從所述隨機整數(shù)開始，在序號數(shù)列連續(xù)取設(shè)定大小個連續(xù)的元素；

（g）根據(jù)取出的元素作為樣本序號，從輸入的重新排列且刪除T列的數(shù)據(jù)中取出相應(yīng)數(shù)量樣本，形成一個決策樹的訓(xùn)練樣本；

（h）構(gòu)建一決策樹，利用上述訓(xùn)練樣本訓(xùn)練該決策樹；

（i）重復(fù)步驟（e）-（h），構(gòu)建并訓(xùn)練符合決策樹數(shù)量的決策樹。

2.如權(quán)利要求1所述的一種混合深度學(xué)習(xí)和低差異度森林的心音診斷系統(tǒng)，其特征是：還包括采集設(shè)備，用于采集并保存心音信號。

3.如權(quán)利要求1所述的一種混合深度學(xué)習(xí)和低差異度森林的心音診斷系統(tǒng)，其特征是：所述深度學(xué)習(xí)模型為輕量化AOCT卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，包括依次連接的四個以卷積層、BN層、激活函數(shù)為整體的卷積塊，以及一全連接層。

4.如權(quán)利要求1或3所述的一種混合深度學(xué)習(xí)和低差異度森林的心音診斷系統(tǒng)，其特征是：所述深度學(xué)習(xí)模型和所述低差異度森林分類器級聯(lián)，所述低差異度森林分類器作為所述深度學(xué)習(xí)模型的最后一層。

5.如權(quán)利要求1所述的一種混合深度學(xué)習(xí)和低差異度森林的心音診斷系統(tǒng)，其特征是：所述低差異度森林分類器以K個決策樹為基本分類器，進行集成學(xué)習(xí)后得到的一個組合分類器，當(dāng)給定一個待分類樣本，低差異度森林分類器輸出的分類結(jié)果由每個決策樹的分類結(jié)果簡單投票決定。

6.如權(quán)利要求1所述的一種混合深度學(xué)習(xí)和低差異度森林的心音診斷系統(tǒng)，其特征是：所述濾波處理時，采用巴特沃斯帶通濾波進行過濾。

7.如權(quán)利要求1所述的一種混合深度學(xué)習(xí)和低差異度森林的心音診斷系統(tǒng)，其特征是：所述下采樣處理時，利用二階譜分析法進行下采樣。