一种心音信号预处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种心音信号预处理方法及装置，通过设置了噪声处理子模块利用阈值筛选的方法对心音信号中的噪声进行去除，设置了削顶失真处理子模块利用对称三角形重塑的方法对心音信号中的削顶失真信号进行塑形，获得了准确的心音信号，从而提高了心音特征提取的准确性，从而提高了心音检测的准确率。

A preprocessing method and device of heart sound signal

【技术实现步骤摘要】
一种心音信号预处理方法及装置
本专利技术涉及信号预处理方法及装置，具体涉及一种心音信号预处理方法及装置。
技术介绍
随着现代社会物质生活水平的改善，心血管疾病在我国呈上升趋势，统计资料表明，心血管疾病死亡者占总死亡人数的比例是最大的，心脏检测和分析是了解心脏和血管状态的一种不可缺少的手段，心电图检查是心脏变时性和变传导性的最佳监测方法，但不能用来监测心脏的变力性，心音检查有无创性、重复性好的优点，具有心电图、超声心动图不可取代的诊断优势，随着心音的发生机理、心胸传播特性等方面研究工作的深入开展以及现代数字信号处理技术的广泛应用，越来越多的研究结果表明心音信号的测量及处理在实际应用中具有重要意义，心音检测方法已经从以前模拟心音图上进行的时域分析、频域分析、功率谱分析发展为现在数字心音图上的时频分析。由于在心音信号的分析中，所要面对的一个问题就是噪声干扰，它们直接影响着心音检测的准确性，在实际环境对被采样人进行心音的采集过程中，由于传感器和被采样人皮肤的摩擦声(偶发)/被采样人身体内出现的异常肺部呼吸噪声/采样环境突发的大的电器噪声/人的咳嗽声等(身体内及环境的偶发噪声)，以及由于被采样人的特殊身体情况(如身体瘦弱/心脏跳动特别有力/采样时紧张，胸口起伏很大等等)，都可能导致心音信号有大噪声信号混入或者心音信号产生部分或周期性的削顶失真，如果在预处理时，不对心音信号中的大噪声以及削顶噪声进行处理，则会导致后期心音检测不准确。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种心音信号预处理方法及装置，用以解决现有技术中心音预处理方法及装置中没有对心音信号大噪声信号混入或者心音信号产生部分或周期性的削顶失真进行预处理，从而造成不能准确的对心音信号准确检测的问题。为了实现上述任务，本专利技术采用以下技术方案：一种心音信号预处理方法，用于对初始心音信号序列中的大噪声以及削顶噪声进行处理，所述的方法按照以下步骤执行：步骤1、获得初始心音信号序列；步骤2、对所述的初始心音信号序列进行去噪，获得去噪后的心音信号序列；步骤3、对所述的去噪后的心音信号序列中的削顶失真进行处理，获得预处理后的心音信号序列，按照以下步骤执行：步骤3.1、检测所述的去噪后的心音信号序列中每个数据点的幅值，若存在相邻多个数据点的幅值相同，则将幅值相同的相邻多个数据点组成失真信号集合，执行步骤3.2；将除失真信号集合以外的所有数据点作为正常信号集合，执行步骤3.3；否则直接将去噪后的心音信号序列作为正常信号集合，执行步骤3.3；步骤3.2、对失真信号集合进行对称三角塑形，获得塑形后的信号集合，具体包括：获得失真信号集合中的两个端点数据点，将两个端点数据点的幅值置0；获得失真信号集合中的中点数据点，将中点数据点的幅值置为其中M为失真信号集合中数据点的总数，d为增加值，单位为，0.001≤d＜1；连接所述的两个端点数据点与中点数据点，形成一个对称三角形，所述的失真信号集合中除两个端点数据点以及中点数据点以外的所有数据点的幅值均在所述的对称三角形的两条斜边上，获得塑形后的信号集合；步骤3.3、整合正常信号集合以及塑形后的信号集合，获得预处理后的心音信号。进一步地，所述的步骤2具体包括：步骤2.1、根据心跳周期数对初始心音信号序列进行周期分段，获得多个心音信号子序列；步骤2.2、获取每个心音信号子序列中所有数据点的幅值绝对值，获得每个心音信号子序列中所有幅值绝对值的最大值后，求取平均值，获得门限阈值；步骤2.3、判断每个心音信号子序列中幅值绝对值的最大值是否大于门限阈值，将大于门限阈值的心音信号子序列作为正常心音信号子序列，执行步骤2.5；将小于等于门限阈值的心音信号子序列作为噪声心音信号子序列，执行步骤2.4；步骤2.4、对噪声心音子序列进行去噪，获得去噪后的心音信号子序列，具体包括：在噪声心音信号子序列中寻找一段包含幅值绝对值的最大值的数据点Xn的连续数据点的噪声集合，噪声集合中每一个数据点的幅值的符号均与数据点Xn相同；若噪声集合处于噪声心音信号子序列的序列首端或者尾端，则将噪声集合中每一个数据点的幅值置0，保持噪声心音信号子序列中除噪声集合以外的所有数据点的幅值不变后，获得去噪后的心音信号子序列；否则提取噪声集合所在的噪声心音信号子序列相邻两侧的噪声心音信号子序列中与噪声集合位置相同的两个数据点集合，求取这两个数据点集合中所有数据点幅值的平均值，获得修正幅值，将噪声集合中每一个数据点的幅值均设置为修正幅值，保持噪声心音信号子序列中除噪声集合以外的所有数据点的幅值不变后，获得去噪后的心音信号子序列；步骤2.5、将去噪后的心音信号子序列以及正常心音信号子序列进行整合，获得整合后的心音信号序列；步骤2.6、将整合后的心音信号序列作为初始心音信号序列返回步骤2.1，直至所述的初始心音信号序列中不存在大于门限阈值的心音信号子序列后，获得去噪后的心音信号序列。进一步地，所述步骤2.2中获得的门限阈值为平均值的整数倍。一种心音信号预处理装置，用于实现心音信号预处理方法，所述的装置包括信号获取模块、噪声处理模块以及削顶失真处理模块；所述的信号获取模块用于获得初始心音信号序列；所述的噪声处理模块用于对所述的初始心音信号序列进行去噪，获得去噪后的心音信号序列；所述的削顶失真处理模块用于对所述的去噪后的心音信号序列中的削顶失真进行处理，获得预处理后的心音信号序列；所述的削顶失真处理模块包括判断子模块、塑形子模块以及整合子模块；所述的判断子模块用于检测所述的去噪后的心音信号序列中每个数据点的幅值，若存在相邻多个数据点的幅值相同，则将幅值相同的相邻多个数据点组成失真信号集合输入至塑形子模块；将除失真信号集合以外的所有数据点作为正常信号集合，输入整合子模块；否则直接将去噪后的心音信号序列作为正常信号集合，输入整合子模块；所述的塑形子模块用于对失真信号集合进行对称三角塑形，获得塑形后的信号集合，具体包括：获得失真信号集合中的两个端点数据点，将两个端点数据点的幅值置0；获得失真信号集合中的中点数据点，将中点数据点的幅值置为其中M为失真信号集合中数据点的总数，d为增加值，单位为，0.001≤d＜1；连接所述的两个端点数据点与中点数据点，形成一个对称三角形，所述的失真信号集合中除两个端点数据点以及中点数据点以外的所有数据点的幅值均在所述的对称三角形的两条斜边上，获得塑形后的信号集合；所述的整合子模块用于整合正常信号集合以及塑形后的信号集合，获得预处理后的心音信号。进一步地，所述的噪声处理模块包括周期分段子模块、阈值获得子模块、判断子模块、去噪子模块以及信号整合子模块；所述的周期分段子模块用于根据所述的心跳周期数对所述的初始心音信号序列进行周期分段，获得多个心音信号子序列；所述的阈值获得子模块用于获取每个心音信号子序列中所有数据点的幅值绝对值，获得每个心音信号子序列中所有幅值绝对值的最大值后，求取平均值，获得门限阈值；所述的判断子模块用于判断每个心音信号子序列中幅值绝对值的最大值是否大于门限阈值，将大于门限阈值的心音信号子序列作为正常心音信号子序列输入至去噪单元；将小于等于门限阈值的心音信号子序列作为噪声心音信号子序列输入至信号整合单元中；所述的去噪子模块用于对噪声心音子序列进行去噪，获得去噪本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种心音信号预处理方法，其特征在于，所述的方法按照以下步骤执行：步骤1、获得初始心音信号序列；步骤2、对所述的初始心音信号序列进行去噪，获得去噪后的心音信号序列；步骤3、对所述的去噪后的心音信号序列中的削顶失真进行处理，获得预处理后的心音信号序列，按照以下步骤执行：步骤3.1、检测所述的去噪后的心音信号序列中每个数据点的幅值，若存在相邻多个数据点的幅值相同，则将幅值相同的相邻多个数据点组成失真信号集合，执行步骤3.2；将除失真信号集合以外的所有数据点作为正常信号集合，执行步骤3.3；否则直接将去噪后的心音信号序列作为正常信号集合，执行步骤3.3；步骤3.2、对失真信号集合进行对称三角塑形，获得塑形后的信号集合，具体包括：获得失真信号集合中的两个端点数据点，将两个端点数据点的幅值置0；获得失真信号集合中的中点数据点，将中点数据点的幅值置为

【技术特征摘要】
1.一种心音信号预处理方法，其特征在于，所述的方法按照以下步骤执行：步骤1、获得初始心音信号序列；步骤2、对所述的初始心音信号序列进行去噪，获得去噪后的心音信号序列；步骤3、对所述的去噪后的心音信号序列中的削顶失真进行处理，获得预处理后的心音信号序列，按照以下步骤执行：步骤3.1、检测所述的去噪后的心音信号序列中每个数据点的幅值，若存在相邻多个数据点的幅值相同，则将幅值相同的相邻多个数据点组成失真信号集合，执行步骤3.2；将除失真信号集合以外的所有数据点作为正常信号集合，执行步骤3.3；否则直接将去噪后的心音信号序列作为正常信号集合，执行步骤3.3；步骤3.2、对失真信号集合进行对称三角塑形，获得塑形后的信号集合，具体包括：获得失真信号集合中的两个端点数据点，将两个端点数据点的幅值置0；获得失真信号集合中的中点数据点，将中点数据点的幅值置为其中M为失真信号集合中数据点的总数，d为增加值，单位为，0.001≤d＜1；连接所述的两个端点数据点与中点数据点，形成一个对称三角形，所述的失真信号集合中除两个端点数据点以及中点数据点以外的所有数据点的幅值均在所述的对称三角形的两条斜边上，获得塑形后的信号集合；步骤3.3、整合正常信号集合以及塑形后的信号集合，获得预处理后的心音信号。2.如权利要求1所述的心音信号预处理方法，其特征在于，所述的步骤2具体包括：步骤2.1、根据心跳周期数对初始心音信号序列进行周期分段，获得多个心音信号子序列；步骤2.2、获取每个心音信号子序列中所有数据点的幅值绝对值，获得每个心音信号子序列中所有幅值绝对值的最大值后，求取平均值，获得门限阈值；步骤2.3、判断每个心音信号子序列中幅值绝对值的最大值是否大于门限阈值，将大于门限阈值的心音信号子序列作为正常心音信号子序列，执行步骤2.5；将小于等于门限阈值的心音信号子序列作为噪声心音信号子序列，执行步骤2.4；步骤2.4、对噪声心音子序列进行去噪，获得去噪后的心音信号子序列，具体包括：在噪声心音信号子序列中寻找一段包含幅值绝对值的最大值的数据点Xn的连续数据点的噪声集合，噪声集合中每一个数据点的幅值的符号均与数据点Xn相同；若噪声集合处于噪声心音信号子序列的序列首端或者尾端，则将噪声集合中每一个数据点的幅值置0，保持噪声心音信号子序列中除噪声集合以外的所有数据点的幅值不变后，获得去噪后的心音信号子序列；否则提取噪声集合所在的噪声心音信号子序列相邻两侧的噪声心音信号子序列中与噪声集合位置相同的两个数据点集合，求取这两个数据点集合中所有数据点幅值的平均值，获得修正幅值，将噪声集合中每一个数据点的幅值均设置为修正幅值，保持噪声心音信号子序列中除噪声集合以外的所有数据点的幅值不变后，获得去噪后的心音信号子序列；步骤2.5、将去噪后的心音信号子序列以及正常心音信号子序列进行整合，获得整合后的心音信号序列；步骤2.6、将整合后的心音信号序列作为初始心音信号序列返回步骤2.1，直至所述的初始心音信号序列中不存在大于门限阈值的心音信号子序列后，获得去噪后的心音信号序列。3.如权利要求2所述的心音信号预处理方法，其特征在于，所述步骤2.2中获得的门限阈值为平均值的整数倍。4.一种心音信号预处理装置，其特征在于，用于实现权利要求1-3任一项权利要求所述的心音信号预处理方法，所述的装置包括信号获取模块、噪声处理模块以及削顶失真处理模块；所述的信号获取模块用于获得初始心...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹学良，王勇，邱洪，聂涛，
申请(专利权)人：北京必安必恒科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11