基于深度学习的心音检测方法研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:marinehope
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
心血管疾病是导致人类死亡的首要病症,而心脏活动状况通常可以反映身体的病理信息。心音是由心脏瓣膜突然关闭或湍流而产生的,其是评估心脏功能的重要线索。目前,听诊器是心血管疾病临床上常用的诊断用具,其在采集心音时,易受环境噪声和体内伪迹(如肺音)的干扰,从而影响医生听诊有效性。由于对心脏准确听诊需要广泛持久的训练,因此利用计算机辅助心音分析是非常有必要的。对此,本文提出基于注意力机制的卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)与双向门限循环神经网络(Bidirectional Gated Recurrent Unit,Bi GRU)的心音分割方法和基于心肺音分离的心音分类方法并设计了智能数字听诊系统,研究内容如下:(1)传统的隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model,HMM)分割方法,其统计建模依赖初始化及灵活性不足,而基于深度学习的方法中,单独的Bi GRU不能很好地提取信号局部特征,U-net分割方法存在下采样丢失信息、无法对所需关注的目标赋予更多权重、难以学习上下文信息的问题和交叉熵损失函数(Cross Entropy Loss,CE)难以克服心音样本状态类别及各状态分类难度不平衡的缺陷。针对以上问题,本文提出一种心音分割方法。首先通过CNN对心音包络信号特征提取,然后利用注意力机制对深层特征分配不同权重,实现扩大和自适应调整感受野,接着使用Bi GRU捕捉上下文信息和采用Focal Loss(FL)解决样本不平衡问题,最后时序建模得到状态序列。实验结果表明,本方法取得了优于上述已有方法的心音分割性能。(2)鉴于心音信号中存在肺音干扰和读取心音特征时频繁的梅尔频谱I/O操作问题,本文提出一种心音分类方法。首先借助辅助数据集,学习先验知识,通过心肺音分离网络消除心音信号中的肺音,然后构建梅尔频谱等效网络,避免反复地梅尔频谱读取,最后使用心音分类网络分类,实现三个网络端到端的联合优化。实验结果表明,当心音中存在肺音重度污染时,使用心肺音分离网络能有效提升心音分类精度。另外本文将上述心音检测算法嵌入智能数字听诊系统以提供辅助诊断。
其他文献
现有制造车间的大型设备复杂度高,越来越依赖监控系统对其进行实时性管理。而伴随着车间智能终端设备的迅速增加,目前依靠云计算的设备监控系统所需传输的数据量越来越大,车间需要紧急响应的告警信息容易出现延迟,导致设备不能正常运行,严重会造成设备停机等问题,进而影响车间生产线的生产效率。因此,加入边缘计算模型的云边协同数据处理方式逐渐得到重视。当前基于云计算的智能车间设备监控通常把监控数据全部传输到云端进行
超分辨技术是计算机视觉等领域的重要与热门研究方向,在医疗成像等众多领域有广泛的应用。基于深度学习的超分辨重建技术在近几年中发展迅速,神经网络模型对高分辨图像的重构性能越来越强,充分体现了使用深度学习解决超分辨任务的优势。但基于深度学习的超分辨重建技术在提升系统性能时很多是依靠堆叠大量神经网络和设计各种复杂的网络来实现的。同时训练后得到的部署模型存在推理时间长、参数量多等问题。这导致了设计的许多神经
深度预测和相机姿态估计一直以来是计算机视觉领域重要的研究方向之一,是指计算机通过二维图像估计出场景的深度信息和相机姿态信息,广泛应用于自动驾驶、服务型机器人和无人机等人工智能领域。传统基于几何的深度预测方法和相机姿态估计方法虽然在一定程度上能得到场景的深度信息和相机的姿态信息,但是存在计算过程复杂、场景适应性差等问题。目前,基于深度学习的深度预测和相机姿态估计方法一般以卷积神经网络和循环神经网络为
受脑科学、神经计算科学研究的启发,脉冲神经网络作为模仿生物大脑机理的计算模型,在仿生视觉、嗅觉、记忆等应用场景中暂露头角,并逐渐成为脑模型研究的主流。脑科学研究表明,生物大脑的神经元突触个数比其神经元数量大3-4个数量级,生物大脑每周期的生物实时处理时间大概为1-10 ms,大脑工作过程伴随着大量脉冲信号的传递。因此,脑模型的生物实时仿真可抽象为超大规模的图计算和海量微小脉冲包的通信问题,给传统冯
随着大数据时代的飞速发展,现实生活中的许多数据呈现出高数据量和高维度的特点。由于这些现实数据含有特定的物理意义,通常都具有非负性,被统称为非负张量数据。现实的非负张量数据经常呈现“高维,大规模和异构”等形态,其有价值的信息蕴含在复杂的潜在结构中,随着数据规模的不断增大,数据分析所需的存储和计算成本也相应增加。此外,流形学习技术指出,观测到的数据实际上是通过内在流形结构映射到高维空间的。但现有的经典
由于可以制成体积小、重量轻、能量密度大的可穿戴便携产品为数码设备、动力汽车等提供能量,锂离子成为了是当下应用最广泛的储能设备。电极材料是锂离子电池的重要组成部分,其容量也是决定电池性能的关键因素。为满足新能源汽车、航空航天及国防等高耗能场合对于动力电池的需求,研发高容量、环保且性价比高的负极材料显得尤为重要。锡基材料因为价格低廉、无毒且具有高理论比容量(Sn:994m Ah/g,SnO2:1494
在当今的大数据时代,个人隐私数据的丢失尤为严重,这给个人和社会产生了非常恶劣的影响。因此,研究在大数据环境下如何保护数据安全已经成为最重要的问题之一。只有处理好信息安全的瓶颈,信息技术才能讯速、广泛地发展。本文旨在研究如何快速将敏感数据从成千上万的数据中区分出来,并对敏感的私有数据进行加密以实现保护的目的。目前,对于大数据加密算法领域,普遍存在着较短的密钥长度、加密速度慢等缺点。本文在研究原有的数
在信息化时代,每个互联网用户都可以在网上发布内容。但是这导致各大应用程序上信息过载,人们难以在内容丰富的应用中很快找到自己感兴趣的内容,于是各大视频应用开始使用推荐系统。推荐系统能够主动推送用户可能会喜欢的内容,进而解决视频应用内信息过载,以及用户不知道自己想看什么的问题。推荐系统需要根据已有的用户数据进行推荐,但是一旦数据难以收集,就会出现数据稀疏的问题。传统的视频推荐算法在面对稀疏的数据时表现
商标作为知识产权中重要的一环,在社会经济发展中发挥着无可替代的作用。作为商品和厂家的重要标志,商标不仅象征着商品的质量,也代表了商家的名誉,因此受到越来越多的重视。与此同时,随着商标图像数量的爆炸性增长,如何有效且高效地对商标进行检索已然成为知识产权保护和应用领域的难题。现有的商标检索方法还存在数据标注成本高、有效特征提取难等问题,为了更好地学习商标特征信息,获得更好的检索结果,本文提出了一种基于
随着“中国制造2025”、“制造强国战略”、“再工业化战略”等制造业相关政策的提出,信息化制造成为了各个制造企业关注的重点。各企业进行信息化建设与信息化管理的目的都是为实现低成本、高效率地完成制造生产任务,实现生产计划与制造作业执行之间的高度同步。现阶段,市面上大部分的制造执行系统可以实现制造企业的制造资源管理需求。但随着全球市场经济竞争的加剧,企业在制造管理的红利已经挖掘殆尽,定制化生产的时代到