[发明专利]一种电子听诊器的实时心肺音自动分离方法

权利要求书

1.一种电子听诊器的实时心肺音自动分离方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、建立3个数据队列分别为待分离心肺音队列Q_x、已分离心音队列Q_c以及已分离肺音队列Q_r，对待分离心肺音队列Q_x、已分离心音队列Q_c以及已分离肺音队列Q_r进行初始化，初始化成空队列；

步骤2、持续读取当前缓存数据样本插入队列Q_x中，且Q_x中保留的数据向量x总时长不超过0.2秒；

步骤3、采用熵谱判断队列Q_x中是否有第一心音成分S1或第二心音成分S2，若队列Q_x中无第一心音成分S1或者第二心音成分S2，将数据向量x经通带为[60 1000]Hz的Butterworth滤波器进行滤波，滤波后插入队列Q_r中，并将与数据向量x同等长度的全零数据向量插入队列Q_c中，删除队列Q_x中的数据，若队列Q_x的尾部有不完整的第一心音成分S1或者第二心音成分S2，则将该心音成分前的数据经带宽为[60 1000]Hz的滤波器滤波，滤波后插入队列Q_r中，并将与该心音成分前的数据同等长度的全零数据向量插入队列Q_c中，删除队列Q_x中心音成分前的数据，若队列Q_x中有完整的第一心音成分S1或者第二心音成分S2，进入步骤4；

步骤4、若队列Q_x中有完整的Si，将x中以Si成分的中心点对称分布的一段连续数据向量表示为x_Si，则x表示为

步骤5、若队列Q_x中有完整的Si，检查队列Q_c中是否也有完整的Si，若队列Q_c中无完整的Si，将x经通带为[60 1000]Hz的滤波器进行滤波，滤波后插入队列Q_r中，x_Si经Butterworth滤波器滤波得到其中，Butterworth滤波器i＝1时通带为[10 300]Hz，i＝2时通带为[50 320]Hz；并将x₀₁与x₀₂分别赋值为全零向量0₀₁与0₀₂,将全零向量0₀₁与0₀₂插入队列Q_c中，删除队列Q_x中的数据；

步骤6、判断队列Q_c中Si成分的数量，若只有1个Si成分，复制出以该成分的中心点对称分布的一段连续数据向量c₁，利用x_Si与c₁计算其各自的协方差矩阵R₀与R₁以及参考协方差矩阵R_ref0与R_ref1，对R₀与R₁作广义特征值分解得到广义特征向量矩阵U和广义特征值向量d，对R_ref0与R_ref1作广义特征值分解得到广义特征向量矩阵U_ref和广义特征值向量d_ref；若有2个或者2个以上的Si成分，选择最近的2个Si成分，复制出以2个Si成分的中心点对称分布的两段连续数据向量c₁与c₂，利用x_Si、c₁与c₂计算其各自的协方差矩阵R₀、R₁与R₂以及参考协方差矩阵R_ref0、R_ref1与R_ref2，对R₀、R₁与R₂作联合对角化得到特征向量构成的矩阵U和三个对应特征值向量d₀、d₁与d₂，对R_ref0、R_ref1与R_ref2作联合对角化得到特征向量构成的矩阵U_ref和三个对应特征值向量d_ref0、d_ref1与d_ref2；

步骤7、将特征向量矩阵U与U_ref各列按各自对应特征值从大到小顺序重新排列，选择占总能量99.5％的特征值所对应的特征向量分别构成待选特征向量矩阵U_S与参考特征向量矩阵U_S,ref；

步骤8、利用待选特征向量矩阵U_S与参考特征向量矩阵U_S,ref之间的相关性，选择与心音Si成分对应的特征向量构成心音特征矩阵U_Si；

步骤9、利用心音特征矩阵U_Si构成投影矩阵P_Si，并由P_Si求得分离后的心音信号向量x_c与肺音信号向量x_r；

步骤10、将心音信号向量x_c插入队列Q_c中，将肺音信号向量x_r插入队列Q_r中，删除队列Q_x中的数据；若仍有数据进入缓存，执行步骤2，若再无数据进入缓存，任务结束，退出。