[发明专利]一种基于短时能量的肺音吸呼比和呼吸频率计算方法

说明书

本发明公开了一种基于短时能量的肺音吸呼比和呼吸频率计算方法，包括以下步骤：(1)获取电子听诊器的肺音信号向量X；(2)对肺音信号向量X进行预处理；(3)对预处理后的肺音信号向量X进行归一化处理，得到向量X₁；(4)对向量X₁进行音频信号分帧处理；(5)计算各子帧的短时能量值e(i)，得到与时间相对应的短时能量向量E；(6)对短时能量向量E进行样条插值；(7)设置合适的阈值th，划分吸气间期y_xq(i)和呼气间期y_hq(i)，得到该段时间内的吸气间期向量Y_xq和呼气间期向量Y_hq；(8)计算吸气间期向量Y_xq和呼气间期向量Y_hq的平均值和得到吸呼比数值R_a和呼吸频率数值Fr。本发明能够根据肺音信号计算吸呼比和呼吸频率，方法简单，高效便捷。

技术领域

本发明涉及生物医学信号处理领域，具体涉及一种基于短时能量的肺音吸呼比和呼吸频率计算方法。

背景技术

近年来，由于历史工业发展的遗留问题，空气污染一直存在。因环境问题导致呼吸系统疾病的发病率也越来越高，肺部又是呼吸系统疾病诊断的关键。

目前，临床上大量的呼吸系统疾病都需要通过呼吸音来诊断。呼吸音信号是人体重要的生理信号之一，它是由正常人呼吸时，气流通过呼吸道和肺泡，产生湍流引起振动而产生。随着国内外电子听诊设备的研究与发展，为呼吸音的定量分析与呼吸音信号的特征值提取提供了便利。

常规吸呼比和呼吸频率的计算多采用肺功能测试仪，在病人病情不严重，或不方便去医院的情况下，采用电子听诊器进行远程辅助监测既操作简单又节省了病人开销。因此，可以开发一种计算吸呼比和呼吸频率的新方法，能更好的利用电子听诊器采集的呼吸音数据，为临床诊断提供更多的生理参数信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于短时能量的肺音吸呼比和呼吸频率计算方法，能够根据肺音信号计算吸呼比和呼吸频率，方法简单，高效便捷。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于短时能量的肺音吸呼比和呼吸频率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、获取电子听诊器的肺音信号向量X；

(2)、对肺音信号向量X进行预处理；

(3)、对预处理后的肺音信号向量X进行归一化处理，得到向量X₁；

(4)、对向量X₁进行音频信号分帧处理；

(5)、计算各子帧的短时能量值e(i)，得到与时间相对应的短时能量向量E；

(6)、对短时能量向量E进行样条插值；

(7)、对短时能量向量E进行峰值检测，检测出短时能量向量E的峰值点，然后设置合适的阈值th，划分吸气间期y_xq(i)和呼气间期y_hq(i)，得到该段时间内的吸气间期向量Y_xq和呼气间期向量Y_hq；

(8)、计算吸气间期向量Y_xq和呼气间期向量Y_hq的平均值和得到吸呼比数值R_a和呼吸频率数值Fr，其中吸呼比数值和呼吸频率数值

进一步地，所述步骤(1)中肺音信号向量X为电子听诊器采集的数字音频信号向量X。

进一步地，所述步骤(2)中预处理包括带通滤波、毛刺噪声消除、低频噪声消除、高频噪声消除。

进一步地，所述步骤(3)中归一化处理为对肺音信号数字信号向量X的第i值x(i)归一化的值v为：