[发明专利]基于Heaviside核函数的生理信号非平衡性分析方法

说明书

本发明公开了一种基于Heaviside核函数的生理信号非平衡性分析方法，本发明的方法通过生理序列重构空间中向量大小关系的差异性衡量生理系统的非平衡性特征，首先计算所有空间向量的最大距离，然后对这些距离和序列容差的关系进行比较，利用不同对应关系之间的概率分布差异性量化生理信号的非平衡性，有效地避免了核函数转化过程中无法实现时间序列对应向量比较的难题。在Heaviside核函数的概率估计中采用统一模板法，并且避免了自匹配的计算，有较高的鲁棒性，并且对参数的选择并不敏感，表征了模型数据的特征，可以有效地提取以及识别健康年轻和老年心率的非平衡性特征。

技术领域

本发明属于生物医学技术领域，涉及生理信号分析域，具体涉及生理信号的非平衡性分析和基于核函数的联合概率估计技术。

背景技术

现实中很多现象都是由复杂系统生成，如典型的复杂生理现象，其产生的复杂信号表现出多种特征，其中非平衡性是其本质特征之一。时间不可逆是描述非平衡性的一种方法，可通过正反序列或是对称向量的联合概率差异性对时间不可逆进行量化分析。

当前对生理时间不可逆的量化分析多采用粗粒化的时间序列简化方法，如符号时间序列分析，将序列转化为仅有个别取值的符号序列，从而实现时间不可逆分析中对应向量联合概率的估计。然而时间序列粗粒化过程中，系统的动力学特征虽然有所保存，大量的细节的统计信息都被丢弃，并且会受到信号特征的影响，因而会带来偏差。在概率估计方法中，一些经典的核方法(如模糊核函数等)，对参数选择不敏感，并且通过相空间的转换能够有效地对序列的联合概率进行估计。然而核方法在序列转化的过程中，无法将对称向量和转换序列进行对应，因而无法有效地应用于生理系统的时间不可逆的量化分析。

发明内容

为了解决利用基于核方法概率估计衡量生理系统非平衡性的问题，本发明提出一种基于Heaviside核函数的生理信号非平衡性分析方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种基于Heaviside核函数的生理信号非平衡性分析方法，具体包含以下步骤：

S1.对生理时间序列进行m维相量重构，得到多维向量X(i)；

S2.计算每个空间向量之间的距离及生理时间序列的容差；

S3.计算向量距离和容差之间的Heaviside核函数，作为距离-容差关系；

S4.对距离-容差关系进行分类比较；

S5.计算对应关系之间的概率分布差异性。

本发明的有益效果：本发明的方法通过生理序列重构空间中向量大小关系的差异性衡量生理系统的非平衡性特征，首先计算所有空间向量的最大距离，然后对这些距离和序列容差的关系进行比较，利用不同对应关系之间的概率分布差异性量化生理信号的非平衡性，有效地避免了核函数转化过程中无法实现时间序列对应向量比较的难题。在Heaviside核函数的概率估计中采用统一模板法，并且避免了自匹配的计算，有较高的鲁棒性，并且对参数的选择并不敏感，表征了模型数据的特征，可以有效地提取以及识别健康年轻和老年心率的非平衡性特征。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的Logistic和高斯序列的NeH示意图；

图3为本发明实施例提供的健康年轻和老年心率的NeH示意图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本发明的技术内容，下面结合附图对本发明内容进一步阐释。