用于睡眠监测的BCG测量系统设计及睡姿识别方法研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lulufii
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
睡眠占据了人类生命的三分之一,目前,有超过30%的成年人存在不同程度的睡眠问题。传统多导睡眠监测是诊断和治疗睡眠障碍的金标准,但其检查程序复杂和舒适性不足等问题严重制约了睡眠监测的普及与推广。在睡眠过程中,心冲击信号(ballistocardiogram,BCG)能通过非接触式传感器进行便携式无扰动测量,同时该信号蕴含了大量与睡眠相关的生理信息,其中,睡姿信息的挖掘对于监测体位性睡眠障碍具有重要意义。论文在BCG测量系统研制的同时,对睡眠BCG信号的噪声处理与伪差识别算法展开了深入研究,并提出了两种基于BCG信号识别睡姿的机器学习方法。论文的主要研究内容及创新点如下:1)研制了低功耗高精度的BCG测量系统并应用于睡姿识别。基于柔性压电薄膜传感器开发了 BCG信号高精度调理与模数转换电路,基于超低功耗微控制器设计了 BCG信号采集系统的嵌入式软件,并初步验证了 BCG测量系统的安全性与可靠性,同时,利用该系统收集了 64名受试者共计80例的睡眠数据,通过类别标注建立了实验数据集,为论文睡姿识别方法的研究提供了保障。2)提出了一种基于统计信号处理的睡眠BCG运动伪差自动识别算法。通过特征生成与比较,选定BCG差分序列的窗口极差作为统计量,并基于Neyman-Pearson准则对特征明显的强伪差进行了优先识别;在此基础上,提出了结合峰态系数与硬阈值比较的策略,从而实现了对弱伪差的精细化检测。经实验数据集验证,算法取得了较好的伪差识别性能:灵敏度99.84%,特异度97.83%。3)围绕BCG信号“W”复合波的宽度WW、高度HW、面积AW、体质指数BW以及中心陡度CRW五个形态学特征,提出了两种睡姿识别的机器学习方法。一种是基于改进粒子群优化的非线性支持向量机(AAE-PSO-SVM)方法,提出了自适应加速因子的扩展粒子群优化算法来提高非线性支持向量机模型参数的搜索效率:另一种是基于半监督约束的改进模糊k均值聚类(SSE-FKM)方法,设定了校准程序来优化初始聚类划分,基于Shannon信息熵对欧氏距离进行了加权,改进了隶属度约束并引入了区间信息监督。实验结果表明,两种方法对睡姿识别的平均精度分别为96.28%和98.03%,与现有其它睡姿识别方法相比,论文提出的这两种睡姿识别方法不但能获得较高的准确度,同时还实现了无扰动睡眠监测。综上,论文研制了一种低功耗高精度的睡眠BCG测量系统,解决了 BCG信号分析中的运动伪差干扰问题,提出并验证了两种基于BCG信号间接识别睡姿的机器学习方法。这些研究为日常环境下的便携式睡眠监测提供了新的思路,对于促进睡眠障碍的筛查、诊断和治疗具有重要意义。
其他文献
<正> 大同铁路分局湖东电力机务段段长高春明在近日召开的职代会上,聘任了10名来自生产一线车间、后勤等不同部门、不同年龄段的段长联络员,这是该段为拓宽民主管理渠道,
7月5日,人民银行宣布,自2012年7月6日起下调金融机构人民币存贷款基准利率。其中,金融机构一年期存款基准利率下调0.25个百分点,一年期贷款基准利率下调0.31个百分点。此外,将金融
报纸
在镍基高温合金等难加工材料的磨削加工过程中,由于材料导热性差,磨削温度高,若不能及时将磨削弧区的热量转移出去,将会对零件表面造成损伤,例如磨削烧伤和表面裂纹等。同时,
随着我国经济实力的不断增强,在国际上有着举足轻重的地位与作用。我国在物探方面取得了显著的成绩,尤其陆上石油开采实力已经达到世界先进水平。但是我国油气资源勘探工作压
现代护理模式已由疾病护理模式向整体护理模式转变,即从以疾病为中心转向以病人为中心的整体护理。作者通过开展整体护理模式病房的实践,试以一例心肌梗塞病人的护理为例,说明
为准确判定烟叶采收成熟度,以不同成熟度中部烟叶为材料,利用机器视觉技术提取不同成熟度烟叶图像的颜色和纹理特征值,采用主成分分析法对3个颜色特征值(色调、饱和度、亮度)和
随着我国人民生活水平的提高,对于电力资源的使用也越来越多。发电厂方面为了降低运营成本,不仅需要提高发电技术,还需要降低厂用电率,以此来促使发电厂获得更好的经济效益。
旅游流是旅游目的地与客源地之间相互作用的结果。旅游客流空间特性是旅游地理学重要研究内容之一。在大量实地调研和资料基础上,本文研究了中国新型的旅游城市张家界旅游客流
该文研究离子交换和吸附相结合技术在降低、控制浓缩砀山酥梨汁褐变中的应用.将20&#176;Brix砀山酥梨汁依次经FPC-21阳离子交换树脂和XAD-16大孔吸附树脂处理后,减压浓缩至70
钢波纹管涵是一种柔性结构,波纹管在结构上具有横向补偿位移的优良特性,可充分发挥钢材抗拉性能强,具有较大的抗变形和抗沉降能力,施工过程中重量轻、安装方便快捷、施工简便等诸