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专利号: 2019107982013
申请人: 广东工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于自适应交叉重构的生命信号降噪提取方法,其特征在于,包括下述步骤:S1,对生命信号做初次分离,得到心跳信号和呼吸信号,并计算出心跳信号和呼吸信号的最大信噪比为SNRh和SNRb;

S2,对S1中的心跳信号和呼吸信号分别做自适应分离处理,并分别计算出处理后所有分量的信噪比;

S3,选择出S2中心跳信号分量和呼吸信号分量的最大信噪比为SNRu和SNRv,若|SNRh-SNRu|<β或|SNRb-SNRv|<β,则执行S4,否则进行信号交叉重构;

S4,根据S3中信噪比之差小于阈值β,得到低噪生命信号。

2.根据权利要求1所述的基于自适应交叉重构的生命信号降噪提取方法,其特征在于,所述S1对生命信号做初次分离,包括以下具体步骤:S11,寻找生命信号x(n)的所有局部极大值点和所有局部极小值点,拟合出x(n)的上包络线xup(n)和下包络线xlow(n);

S12,求出包络线的均值m(n)=[xup(n)+xlow(n)]/2,初始化i=1,用生命信号x(n)减去包络线均值m(n)得到一个新信号:hi(n)=x(n)-m(n);

S13,计算标准差 N是生命信号序列的总时间,若SD小于预设值ε,ε取[0.2,0.3]范围的值,则执行S14,否则令x(n)=hi(n),i=i+1,返回执行S11;

S14,用生命信号x(n)减去新信号hi(n)得到剩余分量:ri(n)=x(n)-hi(n);

S15,若剩余分量ri(n)的极值点个数不大于2,则执行S16,否则令x(n)=ri(n),返回执行S11;

S16,生命信号x(n)可以用以下公式表示: hi(n)为生命信号分解得到的第i个分量,M为生命信号分解得到的总分量个数,ri(n)为生命信号分解得到的剩余分量;

S17,对全部的hi(n)进行频谱分析得到hi(ω),找出hi(ω)的频谱峰值,选择出频谱峰值在0.8Hz到3Hz的心跳信号分量和频谱峰值在0.2Hz到0.8Hz的呼吸信号分量;

S18,分别计算出S17中全部心跳信号分量和全部呼吸信号分量的信噪比pi(l)为信号的频谱峰值,∑pi2(f)为信号的频谱总能量;

S19,选择出S18中心跳信号分量的最大信噪比为SNRh和呼吸信号分量的最大信噪比为SNRb;

S110,将S17中选择出的心跳信号分量和呼吸信号分量分别进行重构,得到一个新的心跳信号H(n)和一个新的呼吸信号B(n)。

3.根据权利要求2所述的基于自适应交叉重构的生命信号降噪提取方法,其特征在于,所述S2对心跳信号和呼吸信号分别做自适应分离处理,其中:(1)对心跳信号做自适应分离处理,包括以下具体步骤:S211,寻找心跳信号H(n)的所有局部极大值点和所有局部极小值点,拟合出H(n)的上包络线Hup(n)和下包络线Hlow(n);

S212,求出包络线的均值m1(n)=[Hup(n)+Hlow(n)]/2,初始化j=1,用心跳信号H(n)减去包络线均值m1(n)得到一个新信号:cj(n)=H(n)-m1(n);

S213,计算标准差 N为心跳信号序列的总时间,若SD小于预设值ε,ε取[0.2,0.3]范围的值,则执行S214,否则令H(n)=cj(n),j=j+1,返回执行S211;

S214,用心跳信号H(n)减去新信号cj(n)得到剩余分量:pj(n)=H(n)-cj(n);

S215,若剩余分量pj(n)的极值点个数不大于2,则执行S216,否则令H(n)=pj(n),返回执行S211;

S216,心跳信号H(n)可以用以下公式表示: cj(n)为心跳信号分解得到的第j个分量,J为心跳信号分解得到的总分量个数,pj(n)为心跳信号分解得到的剩余分量;

S217,对全部的cj(n)进行频谱分析得到cj(ω),找出cj(ω)的频谱峰值,选择出频谱峰值在0.8Hz到3Hz的心跳信号分量和频谱峰值在0.2Hz到0.8Hz的呼吸信号分量;

S218,对S217中选择出的心跳信号分量和呼吸信号分量分别进行重构,得到一个新的心跳信号Hu(n)和一个新的呼吸信号Hv(n);

S219,计算S217全部心跳信号分量的信噪比

2

pj(l)为心跳信号分量的频谱峰值,∑pj(f)为心跳信号分量的频谱总能量;

(2)对呼吸信号做自适应分离处理,包括以下具体步骤:S221,寻找呼吸信号B(n)的所有局部极大值点和所有局部极小值点,拟合出B(n)的上包络线Bup(n)和下包络线Blow(n);

S222,求出包络线的均值m2(n)=[Bup(n)+Blow(n)]/2,初始化e=1,用呼吸信号B(n)减去包络线均值m2(n)得到一个新信号:be(n)=B(n)-m2(n);

S223,计算标准差 N为呼吸信号序列的总时间,若SD小于预设值ε,ε取[0.2,0.3]范围的值,则执行S224,否则令B(n)=be(n),e=e+1,返回执行S221;

S224,用呼吸信号B(n)减去新信号be(n)得到剩余分量:qe(n)=B(n)-be(n);

S225,若剩余分量qe(n)的极值点个数不大于2,则执行S226,否则令B(n)=qe(n),返回执行S221;

S226,呼吸信号B(n)可以用以下公式表示: be(n)为呼吸信号分解得到的第e个分量,E为呼吸信号分解得到的总分量个数,qe(n)为呼吸信号分解得到的剩余分量;

S227,对全部的be(n)进行频谱分析得到be(ω),找出be(ω)的频谱峰值,选择出频谱峰值在0.8Hz到3Hz的心跳信号分量和频谱峰值在0.2Hz到0.8Hz的呼吸信号分量;

S228,对S227中选择出的心跳信号分量和呼吸信号分量分别进行重构,得到一个新的心跳信号Bu(n)和一个新的呼吸信号Bv(n);

S229,计算S227全部呼吸信号分量的信噪比

pe(l)为呼吸信号分量的频谱峰值,∑pe2(f)为呼吸信号分量的频谱总能量。

4.根据权利要求3所述的基于自适应交叉重构的生命信号降噪提取方法,其特征在于,所述S3包括以下具体步骤:S31,选择出S219中心跳信号分量最大信噪比SNRu和S229中呼吸信号分量最大信噪比SNRv;

S32,若|SNRh-SNRu|<β或|SNRb-SNRv|<β,则终止信号交叉重构,执行S4,否则执行S33;

S33,将S218的心跳信号Hu(n)和S228的心跳信号Bu(n)进行交叉重构得到一个新的心跳信号:Yu(n)=Hu(n)+Bu(n),S218的呼吸信号Hv(n)和S228的呼吸信号Bv(n)进行交叉重构得到一个新的呼吸信号:Zv(n)=Hv(n)+Bv(n);

S34,更新S2的心跳信号和呼吸信号:H(n)=Yu(n),B(n)=Zv(n)。

5.根据权利要求4所述的基于自适应交叉重构的生命信号降噪提取方法,其特征在于,所述S4输出低噪信号,包括以下具体步骤:在S3中,若信噪比之差小于阈值,则输出低噪的心跳信号和呼吸信号。