[发明专利]基于Android的智能心音听诊与识别系统

摘要

本发明涉及一种基于Android的智能心音听诊与识别系统。现有的系统体积较大，不利于携带。本发明包含心音采集设备以及Android手机应用客户端两部分，心音采集硬件设备由驻极体话筒、30Hz到500Hz滤波器、主控制芯片、蓝牙芯片模组、放大电路组成。Android系统中实现的心音采集、存储以及身份识别系统应用，包括四大模块：蓝牙配对模块、用户注册模块、用户辨识模块和系统管理模块。本发明使用Android智能手机完成心音信号的采集、存储、显示，简化了用户进行心音信号采集的过程。

主权项

基于Android的智能心音听诊与识别系统，其特征在于：包含心音采集设备以及Android手机应用客户端两部分，心音采集硬件设备由驻极体话筒、30Hz到500Hz滤波器、主控制芯片、蓝牙芯片模组、电源电路和放大电路组成；所述主控制芯片选用Microchip的dsPIC33FJ128MC706芯片；该芯片完成电源管理、按键控制、A/D转换的操作；所述电源电路为3.3V稳压电源；所述驻极体话筒作为传感器，采集心音信号；所述30Hz到500Hz滤波器由一个30Hz高通滤波器和一个500Hz低通滤波器构成，对心音信号进行带通滤波；所述蓝牙芯片模组用于将主控制芯片的数字信号通过蓝牙发送至Android智能手机，蓝牙芯片模组选用HC‑06蓝牙模块；所述放大电路采用LM4811，实现增益控制；经过放大后的信号经过双声道耳机插座驱动耳机，通过耳机能够清晰地听到采集的心音信号；心音硬件采集单元的采样频率为2000Hz，采用12位A/D转换，波特率为57600kbps；主控制芯片内部通过指令控制数据收发以及A/D转换的开始和停止；采样后的数据经过主控制芯片A/D转换，通过主控制芯片串口发送数据，利用蓝牙芯片模组将A/D转换后数据发至Android智能手机；Android系统中实现的心音采集、存储以及身份识别系统应用，包括四大模块：蓝牙配对模块、用户注册模块、用户辨识模块和系统管理模块；在蓝牙配对模块，完成Android智能手机和蓝牙采集硬件模块的配对；在用户注册模块，完成心音信号的采集、实时显示、存储以及码本的生成；首先，用户需注册基本信息，主要包括姓名、性别、年龄、联系方式；当手机完成与HC‑06蓝牙模块的配对后，便通过手机虚拟蓝牙串口获取A/D转换后的心音信号；通过SurfaceView显示控件不断显示接收到的心音信号波形并将采集到的心音信号保存至txt文档中；用户注册模块需采集50s心音信号，当采集完毕后，对采集到的心音信号提取其MFCC特征参数；并利用LBG算法获得该用户的码本，将码本保存至txt文档中；MFCC特征参数的提取主要包括去均值归一化、分帧、加Hamming窗、进行FFT、Mel滤波器组滤波，取ln对数以及离散余弦变换；通过LBG算法从所有特征矢量中训练出可以表征一个人身份的码本，LBG初始码本的生成采用分裂法，采用的分裂法并不是在分裂的过程中利用减去阈值的方法进行分裂，而是通过不断的寻找与质心的畸变最大的矢量，并以该矢量作为质心的分裂方法；利用SQLite数据库管理用户基本信息，SQLite数据库中的字段包括姓名、性别、年龄、联系电话、心音文件存储路径、码本文件存储路径；当用户完成心音信号的采集后，将用户的基本信息保存至SQLite数据库，并将采集到的心音数据保存到指定路径的txt文档中；通过LBG算法获得的码本保存至指定的“码本文件存储路径”；在txt文档中，用户心音数据以及码本数据均以制表符分隔；在用户辨识模块，完成心音信号的采集、显示、MFCC特征参数的提取以及基于VQ的用户辨识功能；当完成手机和HC‑06模块的蓝牙配对后，采集一段10s的心音信号，通过SurfaceView显示控件显示接收到的心音信号波形，并不断保存至txt文档中；当采集完毕后，提取该待识别用户的MFCC特征参数；通过查询SQLite数据库获得所有系统已注册用户的码本txt文件，并从中获取码本数据；分别计算该待识别用户的MFCC特征参数和保存在系统中的码本的平均量化误差；平均量化误差最小的便是系统的识别结果；在系统管理模块，管理员输入用户名和密码，进入系统管理操作界面；该用户名和密码经过MD5算法加密，由Shared Preferences管理；进入系统管理操作界面后，通过ListView显示系统中已注册用户，可以对系统中已有的心音注册用户进行管理操作。