1.一种智能语音识别腕式睡眠呼吸暂停监护系统,其特征在于:所述系统包括:正常鼾声记录模块(S1)、鼾声数据库(S2)、鼾声精准采集模块(S3)、睡眠呼吸监测模块(S4)、音频特征识别模块(S5)和呼吸暂停预警模块(S6);
所述正常鼾声记录模块(S1)将用户在过往不同睡眠阶段正常打鼾的声音音频录入到所述音频特征识别模块(S5)中,由于鼾声具有一定的周期性,截取不同睡眠阶段的一个周期音频数据传输到所述音频特征识别模块(S5)中,所述音频特征识别模块(S5)识别不同的音频段并提取用户鼾声的两个特征值:音频短时能量和音频过零率,将提取的鼾声特征值数据传输到所述鼾声数据库(S2)中,所述鼾声数据库(S2)将整理过后的特征值数据传输到所述呼吸暂停预警模块(S6)中,所述鼾声精准采集模块(S3)建立模拟睡眠环境,通过定位鼾声来源和用户手腕位置调整鼾声采集设备接收声音的角度,在调整好角度后固定接收声音的范围,将不同角度的采集方式发送到所述睡眠呼吸监测模块(S4)中,所述睡眠呼吸监测模块(S4)开始监测用户睡眠中的呼吸情况,将监测到的鼾声音频传输到所述音频特征识别模块(S5)中,所述音频特征识别模块(S5)识别提取监测到的当前音频特征值,将其传输到所述呼吸暂停预警模块(S6)中,所述呼吸暂停预警模块(S6)比较历史正常音频特征值和当前音频特征值,分析当前音频是否存在与之匹配的历史正常音频:若存在,判断当前监测到的鼾声为正常鼾声;若不存在,判断用户睡眠时存在呼吸异常的可能性,所述呼吸暂停预警模块(S6)发出预警信号。
2.根据权利要求1所述的一种智能语音识别腕式睡眠呼吸暂停监护系统,其特征在于:所述正常鼾声记录模块(S1)包括正常鼾声音频录入单元和鼾声截取中断单元,所述正常鼾声音频录入单元依据睡眠阶段将用户正常打鼾的声音音频全部录入到所述鼾声截取中断单元中,所述鼾声截取中断单元截取对应睡眠阶段一个周期的音频至所述音频特征识别模块(S5)中,所述音频特征识别模块(S5)对鼾声音频进行识别,提取用户在不同睡眠阶段的鼾声特征值组成向量形式,将提取的数据通过所述鼾声数据库(S2)传输到所述呼吸暂停预警模块(S6)中。
3.根据权利要求1所述的一种智能语音识别腕式睡眠呼吸暂停监护系统,其特征在于:所述鼾声精准采集模块(S3)包括睡眠环境模拟单元、声源定位单元、用户手腕定位单元、采集设备角度调整单元和声音通道接收调整单元,所述睡眠环境模拟单元建立模拟睡眠环境,通过所述声源定位单元定位用户打鼾声音源头位置,通过所述用户手腕定位单元定位用户睡眠时的手腕位置,将声源位置和手腕位置数据传输到所述采集设备角度调整单元中,所述采集设备角度调整单元调整鼾声采集设备接收声音的角度,在调整好角度后通过所述声音通道接收调整单元固定接收声音的范围,将不同角度的采集方式发送到所述睡眠呼吸监测模块(S4)中,所述睡眠呼吸监测模块(S4)开始监测用户睡眠中的呼吸情况,将监测到的鼾声音频传输到所述音频特征识别模块(S5)中,所述音频特征识别模块(S5)识别提取监测到的当前音频特征值并组成向量形式,将其传输到所述呼吸暂停预警模块(S6)中。
4.根据权利要求1所述的一种智能语音识别腕式睡眠呼吸暂停监护系统,其特征在于:所述呼吸暂停预警模块(S6)包括特征匹配单元和呼吸异常预警单元,通过所述特征匹配单元比较用向量表示的历史正常音频特征值和当前音频特征值,分析当前音频是否存在与之匹配的历史正常音频:若存在,判断当前监测到的鼾声为正常鼾声;若不存在,判断用户在对应睡眠阶段存在呼吸异常的可能性,所述呼吸暂停预警模块(S6)发出预警信号。
5.根据权利要求2所述的一种智能语音识别腕式睡眠呼吸暂停监护系统,其特征在于:所述正常鼾声音频录入单元采集到用户在过往不同睡眠阶段正常打鼾的声音音频集合为’ ’ ’ ’
a={a1 ,a2 ,...,an },将采集到的音频传输到所述鼾声截取中断单元中,所述鼾声截取中断单元截取到不同睡眠阶段一个周期的音频集合为a={a1,a2,...,an},其中,n表示睡眠阶段数,将截取到的历史正常音频数据传输到所述音频特征识别模块(S5)中,所述音频特征识别模块(S5)对鼾声音频进行识别,提取所有音频的两个特征值:音频短时能量集合为W={W1,W2,...,Wn},音频过零率集合为Z={Z1,Z2,...,Zn},组成向量形式为 ={(W1,Z1),(W2,Z2),...,(Wn,Zn)},将提取的数据通过所述鼾声数据库(S2)传输到特征匹配单元中。
6.根据权利要求3所述的一种智能语音识别腕式睡眠呼吸暂停监护系统,其特征在于:利用所述睡眠环境模拟单元建立模拟睡眠环境,通过所述声源定位单元定位到用户打鼾声音源头位置坐标为(x,y,z),通过所述用户手腕定位单元定位到用户睡眠时的手腕位置坐标为(X,Y,Z),将定位数据传输到所述采集设备角度调整单元中,所述采集设备角度调整单元调整鼾声采集设备接收声音的角度:根据下列公式计算采集设备接收声音的角度 :,
确定采集设备接收声音的角度后,通过所述声音通道接收调整单元固定接收声音的范围:沿角度 建立声音通道,将声音通道的宽度设定为沿角度 上下距离d/2,根据下列公式计算接收声音的范围s:
,
将固定接收范围传输到所述睡眠呼吸监测模块(S4)中,所述睡眠呼吸监测模块(S4)开始监测用户睡眠中的呼吸情况,将监测到的鼾声音频传输到所述音频特征识别模块(S5)中,所述音频特征识别模块(S5)识别提取监测到的当前音频特征值:当前音频短时能量为w,当前音频过零率为z,组成的向量形式为 =(w,z),将其传输到特征匹配单元中。
7.根据权利要求6所述的一种智能语音识别腕式睡眠呼吸暂停监护系统,其特征在于:通过所述特征匹配单元分析当前音频是否存在与之匹配的历史正常音频:根据下列公式计算当前音频与历史正常音频之间的相似度Ji:,
其中,Wi表示随机一段历史正常音频的短时能量,Zi表示对应音频的波形过零率,得到当前音频与所有历史正常音频的相似度集合J={J1,J2,...,Jn},筛选出最高相似度Jmax,其中, ,设定最小差值为k,若Jmax与1的差值在k以内,说明当前音频与最高相似度对应的历史正常音频相匹配,判断当前监测到的鼾声为正常鼾声;若Jmax与1的差值超过k,说明当前音频没有与之匹配的历史正常音频,判断用户睡眠时存在呼吸异常的可能性,将匹配结果传输到呼吸异常预警单元中。
8.根据权利要求7所述的一种智能语音识别腕式睡眠呼吸暂停监护系统,其特征在于:所述呼吸异常预警单元接收到匹配结果后,若发现没有与当前音频相匹配的历史正常音频,判断用户当前呼吸是否存在异常,进一步判断用户是否有OSA病症,若有异常,通过所述呼吸异常预警单元发出预警信号。