一种基于鼾声信号的睡眠呼吸监测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于鼾声信号的睡眠呼吸监测方法。
【背景技术】
[0002]呼吸状态是人体最重要的生命特征。对人体睡眠呼吸状态的实时监测，对于某些人群，例如睡眠呼吸暂停的病人，或者刚出生的婴儿，以及某些患有呼吸系统疾病、心脏疾病的病人都极为重要。
[0003]现有对人体睡眠呼吸状态监测的方法主要是利用多导睡眠仪采集患者睡眠过程中的脑电信号，心电图，血氧饱和度，口鼻气流，腿动和体位变化等信息，综合判断患者的睡眠呼吸状态。但这种方法成本高，陌生睡眠环境和接触性的信息采集会影响到患者的睡眠质量。
【发明内容】
[0004]针对上述技术问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种逻辑清晰，基于鼾声信号判定入睡者是否存在阻塞性呼吸的基于鼾声信号的睡眠呼吸监测方法。
[0005]本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案:本发明设计了一种基于鼾声信号的睡眠呼吸监测方法，包括如下步骤:
[0006]步骤001.按照预设采样频率连续录取获得单个待测入睡者的连续呼吸信号，进入步骤002 ；
[0007]步骤002.针对该待测入睡者的连续呼吸信号，将从第O时刻起、依次相邻n/2时长的各个时刻作为各个起始时刻，并将各个起始时刻分别对应时长为η的各个呼吸信号分别构成各个呼吸信号段，η > 0，进入步骤003 ;
[0008]步骤003.首先针对该待测入睡者的各个呼吸信号段分别进行预处理；然后，分别判断各个呼吸信号段中是否含有鼾声信号，若各个呼吸信号段中均不含有鼾声信号，则判定该待测入睡者在步骤001中连续呼吸信号的录取过程中不存在阻塞性呼吸，监测方法结束；若各个呼吸信号段中，存在至少一个呼吸信号段中含有鼾声信号，则获得所有该相应呼吸信号段中鼾声信号的位置，以及鼾声信号的时长，进入步骤004 ;
[0009]步骤004.针对获得的所有鼾声信号，根据鼾声信号的位置和鼾声信号的时长，判断是否存在相邻两段鼾声信号的间隔超过预设呼吸暂定间隔下限但小于预设呼吸暂定间隔上限，且这两段鼾声信号前预设判断时间内有连续鼾声信号，同时这两段鼾声信号后预设判断时间内有连续鼾声信号，若不存在，则判定该待测入睡者在步骤001中连续呼吸信号的录取过程中不存在阻塞性呼吸，监测方法结束；若存在，则进入步骤005 ;
[0010]步骤005.针对满足步骤004所述条件的各组相邻鼾声信号，按照步骤003中判断呼吸信号段中是否含有鼾声信号的方法，分别判断各组相邻鼾声信号中是否存在呼吸声信号，若各组相邻鼾声信号中均含有呼吸声信号，则判定该待测入睡者在步骤001中连续呼吸信号的录取过程中不存在阻塞性呼吸，监测方法结束；若各组相邻鼾声信号中，存在至少一组相邻鼾声信号中不含有呼吸声信号，贝1J判定该相应相邻鼾声信号中存在初级阻塞性呼吸，并针对该相应相邻鼾声信号中的重复部分进行数据合并，获得所有存在初级阻塞性呼吸的相邻鼾声信号，进入步骤006 ;
[0011]步骤006.针对所有存在初级阻塞性呼吸的相邻鼾声信号，分别提取各个相邻鼾声信号中的声学特征，并根据预先建立好的阻塞性呼吸模型，分别判断该各个相邻鼾声信号中是否存在阻塞性呼吸，进而判断该待测入睡者在步骤001中连续呼吸信号的录取过程中是否存在阻塞性呼吸。
[0012]作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤001中，当同时处理多个待测入睡者的呼吸信号且待测入睡者主动配合预录呼吸信号时，首先分别录取各个待测入睡者的呼吸信号，分别提取其中的声学特征，并训练获得分别对应各个待测入睡者的呼吸声音模型；然后连续录取获得多个待测入睡者的连续呼吸信号，并通过分别对应各个待测入睡者的呼吸声音模型，获得分别对应各个待测入睡者的连续呼吸声音，最后分别针对各个待测入睡者的连续呼吸声音，分别执行后续全部步骤。
[0013]作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤001中，当录取待测入睡者连续呼吸信号的所在环境中，存在其他未入睡者或待测入睡者不主动配合预录呼吸信号时，根据预设待测入睡者的人数，针对连续录取获得的连续呼吸信号，实现各个待测入睡者呼吸信号自动聚类，获得分别对应各个待测入睡者的连续呼吸声音，最后分别针对各个待测入睡者的连续呼吸声音，分别执行后续全部步骤。
[0014]作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤003中，首先针对该待测入睡者的各个呼吸信号段分别进行预处理，去除其中非呼吸信号的部分。
[0015]作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤001中，按照预设采样频率实时连续录取获得单个待测入睡者的连续呼吸信号；
[0016]所述步骤003中，在针对该待测入睡者的各个呼吸信号段分别进行预处理之后，实时在第η时刻起、依次相邻n/2时长的各个时刻，针对以该各个时刻作为结束时刻所对应的呼吸信号段实时进行处理，即继续执行后续所有步骤，实现针对各个呼吸信号段的实时处理。
[0017]作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤003中，在执行完针对该待测入睡者的各个呼吸信号段分别进行预处理的操作后，分别针对各个呼吸信号段的后续操作，分别按照如下步骤执行，针对每一个呼吸信号段进行操作:
[0018]步骤003-1.获得该呼吸信号段的平均能量作为基准能量，动态设置该呼吸信号段的能量门限；同时获得该呼吸信号段的最高过零率作为基准过零率，动态设置该呼吸信号段的过零率门限；
[0019]步骤003-2.利用一个平滑窗针对该呼吸信号段，计算获得平滑窗内的短时平均能量作为当前实际能量；同时利用一个平滑窗针对该呼吸信号，计算获得平滑窗内的短时平均过零率作为当前实际过零率；
[0020]步骤003-3.针对该呼吸信号段进行分帧，针对该呼吸信号上的每一个呼吸信号帧，分别判断呼吸信号帧的当前实际能量和当前实际过零率是否均分别对应超过该呼吸信号段的能量门限和过零率门限，是则判定该呼吸信号帧为鼾声信号，并根据将该鼾声信号第一帧对应的时刻作为该鼾声信号的起始时刻，最后一帧对应的时刻作为该鼾声信号的结束时刻，进而得到该鼾声信号在对应呼吸信号段中的位置，以及该鼾声信号的时长；否则判定该呼吸信号帧不是鼾声信号。
[0021]作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤005中，在获得所有存在初级阻塞性呼吸的相邻鼾声信号之后，将该所有存在初级阻塞性呼吸的相邻鼾声信号进行数据存储。
[0022]作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤006中，分别判断该各个相邻鼾声信号中是否存在阻塞性呼吸，若不存在，则判定该待测入睡者在步骤001中连续呼吸信号录取过程中不存在阻塞性呼吸；若存在则继续统计获得该相邻鼾声信号中阻塞性呼吸的次数和单次时长，由此进而根据统计该待测入睡者在步骤001中连续呼吸信号录取过程中阻塞性呼吸的次数和单次时长，并以此根据预设睡眠质量判定规则，判定获得该待测入睡者在步骤001中连续呼吸信号录取过程中的睡眠质量。
[0023]作为本发明的一种优选技术方案:所述睡眠呼吸监测方法基于客户端和服务器实现，其中，所述步骤001至步骤005在客户端中执行，步骤006在服务器中执行，客户端与服务器之间通过无线通信网络进行相互通信；其中，所述步骤006中，服务器在获得该待测入睡者在步骤001中连续呼吸信号录取过程中的睡眠质量之后，服务器通过无线通信网络将该睡眠质量反馈给客户端，客户端将接收到的睡眠质量，结合对应存储的初级阻塞性呼吸的相邻鼾声信号反馈给用户。
[0024]作为本发明的一种优选技术方案:所述呼吸监测方法基于客户端和服务器实现，其中，所述步骤001至步骤005在客户端中执行，步骤006在服务器中执行，客户端与服务器之间通过无线通信网络进行相互通信。
[0025]本发明所述一种基于鼾声信号的睡眠呼吸监测方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:本发明设计的基于鼾声信号的睡眠呼吸监测方法，逻辑清晰，基于鼾声信号判定入睡者是否存在阻塞性呼吸，可针对入睡者实现实时性监测，为入睡者提供科学、准确的睡眠呼吸监测，实时关注入睡者睡眠时的健康；并且基于客户端和服务器作为硬件载体，实现本发明设计方法，有效控制了该方法实际应用中的成本，其中，不仅实现了数据分析的分层处理架构，而且同时保证了数据分层处理彼此之间数据通信的质量，易于在市场上推广。
【附图说明】
[0026]图1为本发明设计中应用程序消息推送代理系统实现方案模块流程图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合说明书附图针对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0028]如图1所示，本发明设计的一种基于鼾声信号的睡眠呼吸监测方法在实际应用中，具体可参见如下步骤进行执行:
[0029]步骤001.由于人的发声频率在300?3400Hz，因此采用客户端(智能手机