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基于CNN-LSTM模型的心电信号分类方法技术

技术编号:40472538 阅读:14 留言:0更新日期:2024-02-26 19:09
本发明专利技术公开了基于CNN‑LSTM模型的心电信号分类方法,包括以下步骤:获取心电信号;建立CNN模型,向CNN模型中加入LSTM层和注意力机制,得到CNN‑LSTM模型;采用CNN‑LSTM模型对心电信号进行特征提取和分类。本申请提出的基于CNN‑LSTM模型的心电信号分类方法,提高了心电信号分类识别的准确性和分类模型鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及心电信号分类识别,特别涉及基于cnn-lstm模型的心电信号分类方法。


技术介绍

1、心电信号分类一直是心电学领域的研究热点之一。心律失常是一种常见的心脏疾病,其诊断和治疗对于患者的生命健康具有至关重要的意义。因此,开发一种准确、高效的心电信号分类方法具有重要的临床应用价值。

2、现有的心电信号分类识别技术中,专利公开号为cn114451898a的《短时训练卷积神经网络的心电信号分类方法》提供的短时训练卷积神经网络的心电信号分类方法,相比于传统机器学习方法,由于采用卷积神经网络,可有效提高心电图的分类准确度;相比于卷积神经网络由于引入小波分解,提取心电信号的特征系数,降低了心电信号的数据维数,提高了网络的训练速度。

3、由于心电信号实质是一种时间序列信号,其在不同时间点的值之间存在长期依赖性,会对心电信号分类识别的准确性产生影响,然而,上述现有技术并未对心电信号的长期依赖性进行研究,分类识别的准确性较差;此外,在心电信号的分类识别任务中,不同输入特征与分类结果的相关度也是不同的,因此需要找出对分类结构影响更大的输入特征,然而,上述现有技术并未考虑到这一点,分类模型鲁棒性较差。


技术实现思路

1、本专利技术提供了基于cnn-lstm模型的心电信号分类方法,用以解决现有技术中没有比较可靠的针对心电信号分类识别的准确性较差,分类模型鲁棒性较差的问题。

2、一方面,本专利技术提供了基于cnn-lstm模型的心电信号分类方法,包括以下步骤:</p>

3、步骤一,获取心电信号。

4、步骤二,建立cnn模型,向所述cnn模型中加入lstm层和注意力机制,得到cnn-lstm模型。

5、步骤三,采用所述cnn-lstm模型对所述心电信号进行特征提取和分类。

6、在一种可能的实现方式中,步骤二中,所述建立cnn模型包括:

7、依次搭建卷积层、池化层和全连接层,所述卷积层和所述池化层构成卷积时空块,所述卷积时空块和所述全连接层构成所述cnn模型。

8、在一种可能的实现方式中,步骤二中,所述向所述cnn模型中加入lstm层和注意力机制,得到cnn-lstm模型包括:

9、向所述cnn模型的卷积时空块和全连接层之间加入lstm层,向所述lstm层和所述全连接层之间加入注意力机制,所述卷积时空块、所述lstm层、所述注意力机制和所述全连接层构成所述cnn-lstm模型。

10、在一种可能的实现方式中,步骤三包括:

11、采用所述cnn-lstm模型中的卷积时空块对所述心电信号进行局部特征提取。

12、采用所述cnn-lstm模型中的lstm层对所述心电信号进行时序特征提取。

13、采用所述cnn-lstm模型中的注意力机制对所述局部特征和所述时序特征进行自适应融合,并通过所述cnn-lstm模型中的全连接层进行分类输出。

14、在一种可能的实现方式中,步骤一和步骤二之间还包括:对所述心电信号进行去噪处理。

15、所述去噪处理包括:

16、对所述心电信号进行小波尺度分解,得到各尺度上的小波系数。

17、对所述各尺度上的小波系数进行阈值处理,得到阈值处理小波系数。

18、对所述阈值处理小波系数进行信号重构。

19、在一种可能的实现方式中,所述对所述各尺度上的小波系数进行阈值处理包括:

20、对不同尺度的小波系数分别采用硬阈值函数和软阈值函数进行阈值处理。

21、在一种可能的实现方式中,步骤二之后还包括:采用训练数据集对所述cnn-lstm模型进行训练。

22、所述训练数据集采用mit-bth数据集。

23、在一种可能的实现方式中,所述采用训练数据集对所述cnn-lstm模型进行训练之后还包括,采用验证数据集对所述cnn-lstm模型进行验证。

24、所述验证数据集采用ptb心电诊断数据集。

25、本专利技术中的基于cnn-lstm模型的心电信号分类方法,具有以下优点:

26、通过建立cnn模型,向cnn模型中加入lstm层和注意力机制,采用cnn-lstm模型对心电信号进行特征提取和分类,提高了心电信号分类识别的准确性和分类模型鲁棒性;通过对不同尺度的小波系数分别采用硬阈值函数和软阈值函数进行阈值处理,提高了去噪精准度。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于CNN-LSTM模型的心电信号分类方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于CNN-LSTM模型的心电信号分类方法,其特征在于,步骤二中,所述建立CNN模型包括:

3.根据权利要求2所述的基于CNN-LSTM模型的心电信号分类方法,其特征在于,步骤二中,所述向所述CNN模型中加入LSTM层和注意力机制,得到CNN-LSTM模型包括:

4.根据权利要求3所述的基于CNN-LSTM模型的心电信号分类方法,其特征在于,步骤三包括:

5.根据权利要求1所述的基于CNN-LSTM模型的心电信号分类方法,其特征在于,步骤一和步骤二之间还包括:对所述心电信号进行去噪处理;

6.根据权利要求5所述的基于CNN-LSTM模型的心电信号分类方法,其特征在于,所述对所述各尺度上的小波系数进行阈值处理包括:

7.根据权利要求1所述的基于CNN-LSTM模型的心电信号分类方法,其特征在于,步骤二之后还包括:采用训练数据集对所述CNN-LSTM模型进行训练;

8.根据权利要求7所述的基于CNN-LSTM模型的心电信号分类方法,其特征在于,所述采用训练数据集对所述CNN-LSTM模型进行训练之后还包括,采用验证数据集对所述CNN-LSTM模型进行验证;

...

【技术特征摘要】

1.基于cnn-lstm模型的心电信号分类方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于cnn-lstm模型的心电信号分类方法,其特征在于,步骤二中,所述建立cnn模型包括:

3.根据权利要求2所述的基于cnn-lstm模型的心电信号分类方法,其特征在于,步骤二中,所述向所述cnn模型中加入lstm层和注意力机制,得到cnn-lstm模型包括:

4.根据权利要求3所述的基于cnn-lstm模型的心电信号分类方法,其特征在于,步骤三包括:

5.根据权利要求1所述的基于cnn-lstm模型的心电信号分类方法,其...

【专利技术属性】
技术研发人员:白祥云董兴龙李亚兵
申请(专利权)人:西安邮电大学
类型:发明
国别省市:

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