[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

说明书

本发明公开一种多路同步采集心音信号的并行压缩感知方法，方法首先根据同步采集的多路心音信号时频域性质，选定一路主信号并分析其它各路信号与主信号的相关性，然后利用测试矩阵对主信号进行压缩，再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，实现主信号的重建，最后根据主信号与其它各路信号的相关性重建其它各路信号，从而实现多路心音信号的并行压缩感知。本发明通过对主信号进行处理，进而实现对多路心音信号的并行压缩感知，大大提高了多路心音信号的重建和特征提取速率以及准确度，可实现心音信号的长期监测存储，提高基于心音信号的各类预测可靠性。本发明可保障穿戴设备在节能状态下超长时间运行，进而可推广并行压缩感知处理技术应用于其它多路同步采集的生物信号。

技术领域

本发明涉及心血管疾病的监测和心衰猝死预防等有关疾病的初筛监测技术领域，特别是一种多路同步采集心音信号的并行压缩感知方法。

背景技术

随着现在生活水平的提高，智能技术的发展，心血管疾病不再是老年人的代名词，据国家心血管病中心发布的《中国心血管病报告2017》数据显示，中国心血管病现患人数已高达2.9亿，即每10个成年人中就有2人患心血管病，每年约350万人死于心血管病。因此，对心血管疾病的监测是就显得十分重要。近年来，为了使得对心脏病监测方便、快捷，互联网、物联网和穿戴式传感器技术的发展为监测心脏病提供了一种新的途径——通过对人体生理信号的监测实现心衰发展趋势分析、猝死预测达到辅助诊断的目的。

目前，心电、脑电、心音等多种生理信号都已经成功应用于心血管疾病的监测。单路心电信号产生数据量小，识别心脏病种类少，对心血管疾病的监测有所局限。不同听诊区的单路心音信号只能针对单一病理杂音的异常心音分类识别检测，心脏病病理识别有限，无法进行较全面的心脏病监测。

与心电信号相比，心音信号所含数据量大、能够对心脏病实现分类识别、采集成本低等特点。特别是对主动脉瓣听诊区(Aortic,A)、肺动脉瓣听诊区(Pulmonic,P)、二尖瓣听诊区(Mitral,M)、三尖瓣听诊区(Tricuspid,T)这四个部分产生的心音信号进行长期同步采集时，产生的数据量更大。因此，如何存储心音信号数据、使诊断设备长时间待机并保证稳定运行等问题有待解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题为，对多路心音信号进行同步采集，并行压缩感知，以便于多路心音信号的重建和特征提取，从而分类识别异常心音，实现心音信号的长期监测存储，提高预测可靠性。

本发明采取的技术方案为：一种多路同步采集心音信号的并行压缩感知方法，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；

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；

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。

进一步的，S2还包括对欠采样处理后的各路心音信号进行傅里叶变换，S3选择主信号后，计算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。

优选的，S3中，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。由此，最终选择的主信号可能为一路或多路，更加便于相关性的分析，提高信号重建的效率。