1.一种基于SaO2信号多种基线特征的自动识别SAHS方法,其特征在于,包括步骤:S1、采集SHHS数据库中SHHS1部分的前X个受试者睡眠多导图中的SaO2信号,选用最近赋值法对SaO2信号进行去伪影处理,获取预处理后的SaO2信号;
S2、对预处理后的SaO2信号进行分段处理,提取时域特征、频域特征和非线性特征,选用mRMR方法对提取的特征进行处理,并筛选出最优特征;
S3、对预处理后的SaO2信号进行分段处理,并自定义每片段数据基线值,提取多种与基线相关特征,即基线过零率特征、SaO2信号下降至基线预设百分比以下的长度及面积特征,并与步骤S2中所获取的最优特征合并成特征数据集;
S4、依据SHHS数据库中提取数据对应的注释文件,计算AHI值,根据AHI值对特征数据集进行分类,选取随机平衡数据法对不平衡数据集进行处理,得到平衡数据集;
S5、将平衡数据集作为随机森林分类器的输入,对数据集进行训练和测试,得到最终分类结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于SaO2信号多种基线特征的自动识别SAHS方法,其特征在于,步骤S1中,具体包括:
S1.1、采集SHHS数据库中SHHS1部分的前1000个首个数据非零受试者的SaO2信号,并提取每位受试者前16000个采样点;
S2.2、选用最近赋值法对已提取数据进行去零电平伪影处理,以获取预处理后的SaO2信号,处理方式如下:
其中n为零电平伪影所对应采样点数值,w(n)为原始信号数据,x(n)为预处理之后信号数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于SaO2信号多种基线特征的自动识别SAHS方法,其特征在于,步骤S2中:
时域特征包括SaO2信号的平均值、方差、能量、均方根;一阶求导的最大值、均值、中值、标准差;二阶求导的最大值、均值、中值、标准差,峰值系数、波形系数特征;
频域特征包括信号频谱、能量谱、功率谱、小波能量、小波系数、平均频率、重心频率、频率均方根、频率标准差特征;
非线性特征包括各片段间的自相关系数、信号波动频率特征。
4.根据权利要求3所述的一种基于SaO2信号多种基线特征的自动识别SAHS方法,其特征在于,步骤S2中,所述选用mRMR方法对提取的特征进行处理,并筛选出最优特征,具体为:给定两个随机连续变量x和y,它们的概率密度函数为p(x)、p(y)、p(x,y),则互信息为:D(S,c)表示特征集S与类c的相关性,由各个特征fi和类c之间的所有互信息值的平均值定义如下:
R(S)表示集合S中所有特征的冗余性,由特征fi和fj之间的所有互信息值的平均值定义如下:
mRMR标准为两种措施的组合,即相关性和冗余性的trade‑off,定义如下:并选用mRMR方法筛选出具有最大相关性、最小冗余性特征。
5.根据权利要求1所述的一种基于SaO2信号多种基线特征的自动识别SAHS方法,其特征在于,步骤S3中,具体包括:
S3.1、对预处理后的SaO2信号进行分段处理,自定义正常片段内的基线值为该片段的第
54个采样点对应数值,若该片段内有呼吸事件的产生,则定义该片段的基线值与上一正常片段的基线值相等;
S3.2、提取基线过零率特征,每片段数据减去对应片段的基线值,得到一组新的数据,基线过零率特征即为新数据集的过零点数;
S3.3、分别提取SaO2信号下降至基线值2%、3%、4%以下的长度及面积特征;
S3.4、将基线相关特征与步骤S2中筛选出的最优特征合并为特征数据集。
6.根据权利要求5所述的一种基于SaO2信号多种基线特征的自动识别SAHS方法,其特征在于,步骤S3.3中,提取SaO2信号下降至基线值2%以下的长度及面积特征的具体方法为:设Tj为每分钟片段下降至基线值2%以下的SaO2信号幅值,且该信号幅值的采样点个数为N,则SaO2信号下降至基线值2%以下的长度即为每分钟片段下降至基线值2%以下的SaO2信号幅值的采样点个数N,SaO2信号下降至基线值2%以下的面积即为:提取SaO2信号下降至基线值3%、4%以下的长度及面积特征的方法与所述提取SaO2信号下降至基线值2%以下的长度及面积特征的方法一致。
7.根据权利要求1所述的一种基于SaO2信号多种基线特征的自动识别SAHS方法,其特征在于,步骤S4中,具体包括以下步骤:S4.1、依据SHHS数据库中提取数据对应的注释文件,计算AHI值,根据AHI值对特征数据集进行分类并打上标签:
其中受试者AHI值小于5,打标签为0,为未患病受试者;受试者AHI值在5到15之间,打标签为1,为轻度患病受试者;受试者AHI值在15到30之间,打标签为2,为中度患病受试者;受试者AHI值大于30,打标签为3,为重度患病受试者;
S4.2、随机平衡数据法将平衡阈值M设置为M=L/4,其中L为计划最终进行实验使用的数据条数;
S4.3、分别有放回地随机抽M次未患病受试者SaO2信号特征数据和轻度患病受试者SaO2信号特征数据;
S4.4、分别无重复地随机抽取M个SAHS中度患病受试者SaO2信号特征数据、重度患病受试者SaO2信号特征数据;
S4.5、将步骤S4.3以及S4.4抽取数据集中在一起,即得到包含N条SaO2信号特征数据的平衡数据集。
8.根据权利要求1所述的一种基于SaO2信号多种基线特征的自动识别SAHS方法,其特征在于,步骤S5中,具体包括以下步骤:S5.1、用Bagging方法对给定训练数据集进行有放回自助抽样,以形成多个子训练数据集{θ′k};
S5.2、生成针对每个子训练集所对应的决策树;
S5.3、将所有形成的决策树结合,组成随机森林分类器;
S5.4、将平衡数据集输入随机森林分类器,并通过投票法对平衡数据集中样本进行分类,以得到分类结果,且结果如下:式中ntree表示决策树的数量,I(·)表示指示器函数,c表示得到票数最多的样本类别,随机森林分类器设为S(x,θk),{θk}为测试数据集。
9.根据权利要求8所述的一种基于SaO2信号多种基线特征的自动识别SAHS方法,其特征在于,步骤S5.2中生成决策树的具体步骤包括:S5.2.1、从{θ′k}的H个属性特征中任意选出h个特征做分类的候选属性特征,其中且向下取整;
S5.2.2、计算所选h个特征的节点Gini不纯度;
S5.2.3、选择Gini不纯度中最小的属性特征作为分类特征属性,并依据所选出的属性特征将所在节点分为两类;
S5.2.4、从剩余的属性特征中选出Gini不纯度最小的属性特征作为分类特征属性,并依据所选出的属性特征将所在节点分为两类;
S5.2.5、重复操作步骤S5.2.4,直到生成的决策树可以准确地将训练集T中的样本进行分类,或者是将所有的属性特征用完为止。
10.根据权利要求1所述的一种基于SaO2信号多种基线特征的自动识别SAHS方法,其特征在于,随机森林分类器的决策树个数为100、最小采样点数为5、最小并行数为5,且随机森林分类器设为自动平衡权重。