[发明专利]一种多路同步采集心音信号的并行压缩感知方法有效

专利信息
申请号: 201810668763.1 申请日: 2018-06-26
公开(公告)号: CN109199432B 公开(公告)日: 2021-09-03
发明(设计)人: 成谢锋;冯珊;刘佳;单煦 申请(专利权)人: 南京邮电大学
主分类号: A61B7/00 分类号: A61B7/00;A61B5/00
代理公司: 南京纵横知识产权代理有限公司 32224 代理人: 董建林;张倩倩
地址: 210003 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 同步 采集 心音 信号 并行 压缩 感知 方法
【权利要求书】:

1.一种多路同步采集心音信号的并行压缩感知方法,其特征是,包括:

S1,同步采集多路心音信号;

S2,对采集的多路心音信号进行欠采样处理,对欠采样处理后的各路心音信号进行傅里叶变换;

S3,根据心音信号的时频域特性,选择至少一路心音信号作为主信号,进而计算其它路心音信号与主信号之间的相似关系数据;在选择主信号时,根据心音信号中第一心音与第二心音的幅值大小关系,选择幅值大小关系一致的多路心音信号中的一路作为主信号;所述相似关系数据为主信号的傅里叶变换形式与其它信号的傅里叶变换形式之间的相似系数;

S4,对主信号进行稀疏变换;

S5,选择测试矩阵对主信号进行线性投影,得到主信号的观测矩阵以及感知矩阵;

S6,进行主信号重建:将从观测矩阵中恢复主信号原始信号的问题,转化为最小范数的求解问题,求解得到主信号的原始信号稀疏解,即重建的主信号原始数据;

S7,根据S3得到的相似关系数据,以及S6重建的主信号原始数据,计算得到其它各路心音信号的原始数据。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征是,S3中,所述相似关系数据包括平移变换系数或者相似系数。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征是,S4中,采用傅里叶变换或者小波变换对主信号进行稀疏变换:

Az=Ψρ

其中,Az为主信号,ρ是主信号Az在Ψ基下的稀疏变换后的矩阵。

4.根据权利要求3所述的方法,其特征是,S5中,利用哈达玛矩阵测试矩阵Φ(M×N,M<<N)对主信号Az进行线性投影,以实现对主信号的压缩,得到:

y=ΦAz

其中y是主信号的观测矩阵,由于心音信号具有稀疏性,则公式进一步变换为:

y=ΦAz=ΦΨρ=Θρ,其中Θ(M×N)是主信号的感知矩阵。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征是,S6进行主信号重建时,将从观测矩阵中恢复原始信号的问题,转化为L0范数的最优化问题,优化方程为欠定方程:

min||ρ||0s.t.y=ΦΨρ

利用L1范数min||ρ||1s.t.y=ΦΨρ限制将上述欠定方程的求解转化为一个凸优化问题,进而得到原始信号Az的稀疏解。

6.根据权利要求4所述的方法,其特征是,S6进行主信号重建时,将Tikhonov正则化与L1-范数最小二乘法相结合,则求解心音信号的模型为:

其中λ称为正则化参数,且λ0;

Tikhonov正则化问题由下式计算以将L1范数转为正交化结果:

上式中,是Az正交化后的结果,上标T代表转置,I是矩阵中的特殊矩阵。

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