[发明专利]基于音频录取设备的呼吸模式判决方法

权利要求书

1.一种基于音频录取设备的呼吸模式判决方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、用音频设备采集各种模式下的呼吸音频信号，利用降噪算法对录取的音频信号进行降噪处理，保留呼吸音频；所述模式包括：正常呼吸、中央呼吸暂停、潮式呼吸、节律障碍型呼吸、共济失调型呼吸、比奥式呼吸、库玛式呼吸；

步骤2、将人体的一吸一呼定义为一次呼吸事件，对步骤1所得的呼吸信号进行呼吸事件检测；

步骤3、对步骤2检测到的呼吸事件进行特征提取，提取其时域特征和声学特征；

步骤4、利用步骤3得到的特征参数训练支持向量机；

步骤5、利用步骤4得到的支持向量机对未知呼吸信号进行模式判决，确定其呼吸模式。

2.根据权利要求1所述的基于音频录取设备的呼吸模式判决方法，其特征在于，步骤2对呼吸信号进行呼吸事件检测包括以下步骤：

步骤2-1、根据呼吸音频信号的能量确定自适应阈值T，若信号幅值大于阈值T，则将信号超出阈值的部分标记为一个声音事件；

步骤2-2、判断声音事件的长度是否在呼吸时长范围内，若在则记作一个呼吸事件，否则不将其记为呼吸事件；所述呼吸时长范围为1-5秒。

3.根据权利要求1所述的基于音频录取设备的呼吸模式判决方法，其特征在于，步骤3提取其时域特征和声学特征具体为：

步骤3-1、确定呼吸周期,即相邻呼吸事件的时间间隔，记为x₁；

步骤3-2、确定呼吸次数，即一分钟内呼吸事件发生次数，记为x₂；

步骤3-3、确定能量，即确定选中事件的能量，记为x₃；

步骤3-4、确定呼吸周期的方差，记为x₄；

步骤3-5、确定呼吸次数的方差，记为x₅；

步骤3-6、确定能量的方差，记为x₆；

步骤3-7、确定均方误差RMSE，即帧内平均均方误差，记为x₇，计算公式为：

RMSE=Σi=1l|s(i)|2l]]>

式中，s(i)为音频信号，l为呼吸事件长度；

步骤3-8、确定能量差值累积EDA，记为x₈，即为相邻选中段能量绝对差值的帧内累加，计算公式为：

EDA=Σn=1num-1|e(n)-e(n+1)|]]>

其中，e(n)是第n个选中呼吸事件的能量，num为帧内总事件数；

步骤3-9、确定呼吸次数差值BVP，记为x₉，即为相邻帧呼吸次数的差值，其公式为：

BVP＝|N_i-N_i-1|

式中，N_i为第i帧内的呼吸事件数；

步骤3-10、确定信号过零率，记为x₁₀；

步骤3-11、确定共振峰特征Fm及其一阶导数△Fm：采用LPC求根法提取共振峰特征，特征选取前三个共振峰，记作x₁₁-x₁₃，以及前三个共振峰的一阶微分，记作x₁₄-x₁₆；

步骤3-12、确定梅尔倒谱系数MFCC及其一阶导数△MFCC：将信号进行短时傅里叶变换得到对应的频谱，通过梅尔滤波器组得到梅尔频谱后进行倒谱分析，获得梅尔频率倒谱系数，具体采用前12维的梅尔倒谱系数x₁₇-x₂₈，及其一阶微分参数，记为x₂₉-x₄₀。