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专利号: 202210253679X
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 医学或兽医学;卫生学
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.短时训练卷积神经网络的心电信号分类方法,其特征在于:具体包括如下步骤:步骤1,载入MIT‑BIH数据库中的心电信号g(n)并进行去噪,得到去噪后的心电信号f(n);

步骤2,对步骤1所得的心电信号f(n)进行R波检测并截取QRS波所处的心拍段w;

步骤3,根据MIT‑BIH数据库中心拍标签对步骤2截取的心拍段w进行分类,并在每一类中随机选取N个心拍得到心拍矩阵D和与心拍矩阵D对应的标签矩阵L;

步骤4,利用小波变换对步骤3中的心拍矩阵D进行特征系数提取得到特征矩阵F;

步骤5,对特征矩阵F进行随机切分得到训练集心拍train_F和测试集心拍test_F,并根据标签矩阵L生成训练集心拍对应的标签train_L和测试集心拍对应的标签test_L;

步骤6,建立卷积神经网络,利用步骤5中得到的训练集和测试集对建立的网络进行训练与测试,分别得到正常心拍准确度A1、左束支阻滞心拍准确度A2、右束支阻滞心拍准确度A3、早搏心拍准确度A4及整体准确度A。

2.根据权利要求1所述的短时训练卷积神经网络的心电信号分类方法,其特征在于:所述步骤2的具体过程为:

步骤2.1,利用动态双阈值法对心电信号f(n)进行R波检测,得到R波的位置向量p;

步骤2.2,以检测出R波的位置为基准,并根据Q波和S波相对于R波的时间位置分别向前向后截取,得到QRS波所在的心拍段w:w=[…,p(i)‑WQ*fs:p(i):p(i)+WS*fs,…];

其中,WQ代表Q波相对于R波的时间距离,WS代表S波相对于R波的时间距离,fs代表采样率,p(i)为第i个R波对应的采样点数,i=1,2,…,NR,NR表示步骤2.1检测出R波的总个数。

3.根据权利要求1所述的短时训练卷积神经网络的心电信号分类方法,其特征在于:所述步骤3中心拍矩阵D为:

其中,S1为正常心拍信号矩阵,S2为左束支阻滞信号矩阵,S3为右束支阻滞信号矩阵,S4为早搏信号矩阵;

所述步骤3中的标签矩阵L为:

其中,L1为与正常心拍信号矩阵S1对应的标签矩阵;L2为与左束支阻滞信号矩阵S2对应的标签矩阵;L3为与右束支阻滞信号矩阵S3对应的标签矩阵;L4为与早搏信号矩阵S4对应的标签矩阵。

4.根据权利要求1所述的短时训练卷积神经网络的心电信号分类方法,其特征在于:所述步骤4的具体过程为:

步骤4.1,利用离散化的多贝西小波对步骤3得到的心拍矩阵D进行小波分解,得到系数矩阵C:

C=wavedec(D,Nc,'name');

其中,wavedec(·)表示小波变换函数,Nc代表小波分解层数,name代表选取的小波类型。

步骤4.2,根据步骤4.1得到的系数矩阵C,选取前M个作为特征系数,得到新的特征矩阵F。

5.根据权利要求1所述的短时训练卷积神经网络的心电信号分类方法,其特征在于:所述步骤6的具体过程为:

步骤6.1,搭建CNN卷积神经网络;

步骤6.2,利用步骤5得到的训练集,使用随机梯度下降法对步骤6.1建立的CNN卷积神经网络进行训练;

步骤6.3,利用步骤5得到的测试集,对步骤6.2训练好的网络进行测试,分别得到正常心拍准确度A1、左束支阻滞心拍准确度A2、右束支阻滞心拍准确度A3、早搏心拍准确度A4、整体准确度A:

其中,Ntest为测试集心拍总数,TP1为正常心拍被分类为正常心拍的心拍数,TN1为非正常心拍被分类为非正常心拍的心拍数,TP2为左束支阻滞心拍被分类为左束支阻滞心拍的心拍数,TN2为非左束支阻滞心拍被分类为非左束支阻滞心拍的心拍数,TP3为右束支阻滞心拍被分类为右束支阻滞心拍的心拍数,TN3为非右束支阻滞心拍被分类为非右束支阻滞心拍到的心拍数,TP4为早搏心拍被分类为早搏心拍的心拍数,TN4为非早搏心拍被分类为非早搏心拍的心拍数。