[发明专利]一种心音信号医学指标数据的获取方法

权利要求书

1.一种心音信号医学指标数据的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、心音信号采集与预处理

首先使用电子听诊器以采样频率F_s采集人体心音信号，得到离散的心音信号x₀(n)，然后对所采集到的离散心音信号x₀(n)进行预处理：

1.1)、分别使用截止频率为25Hz四阶巴特沃斯高通滤波器和截止频率为400Hz四阶巴特沃斯低通滤波器，对离散心音信号x₀(n)进行滤波处理，得到滤波后的心音信号x(n)；

1.2)、对滤波后的心音信号x(n)进行尖峰消除处理，消除心音信号x(n)中的尖峰；

1.3)、对消除尖峰的心音信号x(n)进行归一化处理，得到归一化的心音信号x(n)；

(2)、心音信号包络特征提取

对步骤(1)获得的归一化心音信号x(n)的绝对值取对数，得到心音信号ln|x(n)|，并通过一个线性的低通滤波器对心音信号ln|x(n)|进行低通滤波，得到除去心音信号中高频成分的信号L[ln|x(n)|]，将信号L[ln|x(n)|]作为e的指数，得到心音信号包络Env_homomorphic(n)；

(3)、心音信号分段

3.1)、设定两个阈值thr₁与thr₂，其中：

thr₁＝para₁*max(Env_homomorphic(n)),para₁∈[0.1,0.4]

thr₂＝para₂*mean(Env_homomorphic(n)),para₂∈[0,0.1]

max()函数为求最大值函数，mean()函数为求平均值函数；

3.2)、对步骤(2)提取到的心音信号包络Env_homomorphic(n)，按照时间顺序找出所有幅值大于阈值thr₁包络段的第一个点，并依次存入数组LargerThanThr₁中；

3.3)、从数组LargerThanThr₁中依次逐个取点，从该点前后两个方向，心音信号包络Env_homomorphic(n)找出小于thr₂的第一个点，前向找到的点依次存入数组thr2end，后向找到的点依次存入数组thr2start；

3.4)、计算时间间隔T₁、T₂：

T1＝thr2start[2]-thr2end[1]

T2＝thr2start[3]-thr2end[2]

其中，thr2start[2]为数组thr2start的第二个点对应的时刻点，thr2start[3]为数组thr2start的第二个点对应的时刻点，thr2end[1]为数组thr2end的第一个点对应的时刻点，thr2end[2]为数组thr2end的第二个点对应的时刻点；

如果T1T2，则数组thr2start的奇数项为第一心音的起始点，偶数项为第二心音的起始点，数组thr2end数组奇数项为第一心音的终止点，偶数项为第二心音的终止点；

如果T1T2，则数组thr2start的奇数项为第二心音的起始点，偶数项为第一心音的起始点，数组thr2end奇数项为第二心音的终止点，偶数项为第一心音的终止点；

3.5)、记录下第一、第二心音的起始与终止点，并根据第一、第二心音的起始与终止点得到心音信号中第一心音、第二心音以及收缩期、舒张期的确切位置，从而完成心音信号的分段工作；

(4)、心音信号医学指标数据提取

根据心音信号的分段，得到心音信号的第一心音、第二心音、收缩期以及舒张期的持续时间。

2.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述的截止频率为25Hz的四阶巴特沃斯高通滤波器传递函数为：

截止频率为400Hz的四阶巴特沃斯低通滤波器传递函数为：

3.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述的尖峰消除为：

1.1)以500ms的时长将心音信号x(n)分割成若干个心音片段，则每一片段的心音信号可表示为x_m(n)，m为心音片段序列号；

1.2)找出各心音片段中的最大绝对幅度，记作f_m(t)：

f_m(t)＝max[|x_m(n)|]；

其中，m表示的是第m个心音片段，t表示的是该心音片段的最大绝对幅度对应的横坐标即时刻；

1.3)如果存在某一即第i个心音片段的最大绝对幅度f_i(t)，大于其他各片段心音信号最大绝对幅度的中位数的三倍，则执行以下子步骤：

1.3.1)选定包含f_i(t)的第i段心音片段x_i(n)；

1.3.2)在心音片段x_i(n)中，最大绝对幅度f_i(t)的位置坐标(t,f_i(t))被认为是噪声尖峰的顶点；

1.3.3)将噪声尖峰的起始点N_start定义为在最大绝对幅度点(t,f_i(t))之前的最后一个过零点(N_start,0)；

1.3.4)将噪声尖峰的终止点N_end定义为在最大绝对幅度点(t,f_i(t))之后的第一个过零点(N_end,0)；

1.3.5)将噪声尖峰的起止范围内视作一个完整的噪声尖峰，并将范围内的幅值全部置0，即x(N_start:N_end)＝0；

1.4)返回继续处理，直到大于其他各片段心音信号最大绝对幅度的中位数的三倍心音片段全部处理完毕。