专利名称：一种构造心音子波函数族的方法
技术领域：
本发明涉及一种构造心音子波函数族的方法。
背景技术：
心音信号是一种自然信号，应用于听诊辅助治疗已经有了相当悠久的历史。它是人体最重要的生理信号之一，它含有心脏各个部分如心房、心室、大血管、心血管及各个瓣膜功能状态的大量的生理信息，具备普遍性、独特性和可采集性的生物特征，它又是来自于人体内部的信号，不容易被模仿或复制，提供了一种生物特征认证的信息，因此研究心音信号的特征提取即可用于心音身份识别还可以应用于心脏疾病的诊断。本发明提出一种构造心音子波族的方法，包括心音子波族的构成原则和具体的构 造办法，获得由心音子波函数2 (双峰子波)、心音子波函数3 (三峰子波)、心音子波函数4(四峰子波)所组成的心音子波族，它们可以很好的用于表征心音信号的细节特征，不仅可以用于个人身份鉴别，而且对心血管系统疾病的诊断具有重要的意义，有助于对心音信号产生机制的深入理解。
发明内容
技术问题本发明提出一种构造心音子波函数族的方法，包括心音子波函数族的构成原则和具体的构造办法。技术方案本发明构造心音子波函数族的方法为
任取一个周期的sl、s2信号，对其时域波形的细节进行分析，按正半周+负半周为一个周期分段进行比较，发现Si、s2信号主要由三种类型的子波组成双峰子波、三峰子波、四峰子波。其中Si主要由7个双峰子波，5个三峰子波，I个四峰子波组成；s2主要由9个双峰子波，I个三峰子波，3个四峰子波组成。因此心音子波函数族主要由由心音子波函数2(双峰子波)、心音子波函数3 (三峰子波)、心音子波函数4 (四峰子波)所组成；
心音子波函数族主要由心音子波函数2即双峰子波、心音子波函数3即三峰子波、心音子波函数4即四峰子波所组成；
它们的构成原则是
1、相似原则心音子波函数要和心音的双峰子波、三峰子波、四峰子波在波形、频率、幅值上具有尽可能大的相似性；
2、重构最优原则用心音子波函数重构一组正常心音信号应该快速、简单，同一性好；
3、不相关原则心音子波函数间应该具有很好的不相关性，用它们对心音信号进行分解所产生的冗余信息要尽可能的少；
它们的构成方法是从dbN、symN、coifN小波基中选择多种小波族进行组合,获得了一组心音子波函数族，心音子波函数2是用(db3+ coif2) /k获得的，心音子波函数3是用(db5+ sym4)/k获得,心音子波函数4是用(db2+ coif2+ sym5)/k获得的；其中K是比例系数，dbN是Daubechies系列的小波简写，symN是SymletsA系列的小波简写，coifN是Daubechies提出的另一个小波系的简写。有益效果心音子波函数族可以很好的用于表征心音信号的细节特征，不仅可以用于个人身份鉴别，而且对心血管系统疾病的诊断具有重要的意义，有助于对心音信号产生机制的深入理解，实现心音的自动解释和自动诊断。
图I 一组心音信号和它的周期分段信号图，其中(a) —段心音信号，(b)周期分段后的心音信号；
图2心音信号的子波分解图，其中Si是第一心音，s2是第二心音，a是双峰子波波形，b是三峰子波波形，c是四峰子波波形；
图3 —组心音子波函数族图，其中a是用(db5+ sym4)/k获得尺度函数，b是其分解低通、高通滤波器，它包含三峰子波波形，命名为心音子波函数3 ; c是用(db3+ coif2)/k获得的尺度函数，它包含了双峰子波波形，命名为心音子波函数2 ; d是(db2+ coif2+ sym5)/k获得的尺度函数，它包含了四峰子波波形，命名为心音子波函数4。
具体实施例方式心音信号是一种具有周期性的时变信号，通常能听到是第一心音Si和第二心音s2，第一、二心音SpS2信号是具有明显的开始与终止特征，在SpS2期间，不会产生突变，第三、四心音S3、S4较弱，一般不用考虑。如果把观察时间缩短到一个很短的范围内，则可以得到一系列近似稳定的周期信号，如附图I所示，其中(a) —段心音信号，(b)周期分段后的心音信号，因此可用一组心音子波函数族去合成模拟心音信号。任取一个周期的Si、s2信号，对其时域波形的细节进行分析，按正半周+负半周为一个周期分段进行比较，发现Si、s2信号主要由三种类型的子波组成双峰子波、三峰子波、四峰子波。如附图3所示，其中Si是第一心音，主要由7个双峰子波，5个三峰子波，I个四峰子波组成；s2是第二心音，主要由9个双峰子波，I个三峰子波，3个四峰子波组成。
因此心音子波函数族应该包含这三种形式的子波，附图3 a是双峰子波波形，b是三
峰子波波形，c是四峰子波波形。在小波变换的多分辨率分析中，尺度函数Φ( χ)与小波函数Ψ( x)满足双尺度方程
....k)
kZ
式中系数hk、gk分别称为低通、高通滤波器系数，由尺度函数与小波函数决定。两者之间满足正交镜像关系，即*^ = (.... I) k \ r根据双尺度方程，小波基的构造即可以通过计
算低通滤波器系数获得，也可以直接构造尺度函数Φ( X)，由尺度函数生成小波。我们提出构造心音子波函数的原则是1、相似原则。心音子波函数要和心音的双峰子波、三峰子波、四峰子波在波形、频率、幅值上具有尽可能大的相似性。2、重构最优原贝U。用心音子波重构一组正常心音信号应该快速、简单，同一性好。3、不相关原则。心音子波函数间应该具有很好的不相关性，用它们对心音信号进行分解所产生的冗余信息要尽可能的少。按照上述构造心音子波函数的原则,从dbN、symN、coifN等小波基中选择多种小波族进行组合，获得了一组心音子波函数族，如附图3所示。其中图3 a是用(db5+ sym4)/k获得尺度函数，图3 b是其分解低通、高通滤波器，它明显包含了三峰子波波形，命名为心音子波函数3;图3 c是用(db3+ coif2)/k获得的尺度函数，它明显包含了双峰子波波形，命名为心音子波函数2 ;图3 d是(db2+ coif2+ sym5)/k获得的尺度函数，它明显包含了四峰子波波形，命名为心音子波函数4。对心音信号进行频带分解时，分别用心音子波函数
2、3、4对心音信号进行分解，就可得到了三组心音信号的低频粗略部分和高频细节部分，它们能明显表征出心音信号的细节特征。心音信号是一种自然信号，应用于听诊辅助治疗已经有了相当悠久的历史。它是人体最重要的生理信号之一，它含有心脏各个部分如心房、心室、大血管、心血管及各个瓣 膜功能状态的大量的生理信息，具备普遍性、独特性和可采集性的生物特征，它又是来自于人体内部的信号，不容易被模仿或复制，提供了一种生物特征认证的信息，因此研究心音信号的特征提取出即可用于心音身份识别还可以应用于心脏疾病的诊断。本发明提出一种构造心音子波族的方法，包括心音子波族的构成原则和具体的构造办法，获得由心音子波2(双峰子波)、心音子波3 (三峰子波)、心音子波4 (四峰子波)所组成的心音子波族，它们可以很好的用于表征心音信号的细节特征，不仅可以用于个人身份鉴别，而且对心血管系统 疾病的诊断具有重要的意义，有助于对心音信号产生机制的深入理解。
权利要求
1.一种构造心音子波函数族的方法，其特征在于 心音子波函数族主要由心音子波函数2即双峰子波、心音子波函数3即三峰子波、心音子波函数4即四峰子波所组成； 它们的构成原则是 1、相似原则心音子波函数要和心音的双峰子波、三峰子波、四峰子波在波形、频率、幅值上具有尽可能大的相似性；2、重构最优原则用心音子波函数重构一组正常心音信号应该快速、简单，同一性好；3、不相关原则心音子波函数间应该具有很好的不相关性，用它们对心音信号进行分解所产生的冗余信息要尽可能的少； 它们的构成方法是从dbN、symN、coifN小波基中选择多种小波族进行组合,获得了一组心音子波函数族，心音子波函数2是用(db3+ coif2) /k获得的，心音子波函数3是用 (db5+ sym4)/k获得,心音子波函数4是用(db2+ coif2+ sym5)/k获得的；其中K是比例系数，dbN是Daubechies系列的小波简写，symN是SymletsA系列的小波简写，coifN是Daubechies提出的另一个小波系的简写。
全文摘要
心音信号是一种自然信号，应用于听诊辅助治疗已经有了相当悠久的历史。它是人体最重要的生理信号之一，它含有心脏各个部分如心房、心室、大血管、心血管及各个瓣膜功能状态的大量的生理信息，具备普遍性、独特性和可采集性的生物特征，提供了一种生物特征认证的信息，本发明提出一种构造心音子波族的方法，包括心音子波族的构成原则和具体的构造办法，获得由心音子波函数2(双峰子波)、心音子波函数3(三峰子波)、心音子波函数4(四峰子波)所组成的心音子波族，它们可以很好的用于表征心音信号的细节特征，不仅可以用于个人身份鉴别，而且对心血管系统疾病的诊断具有重要的意义，有助于对心音信号产生机制的深入理解。
文档编号G06F19/00GK102722646SQ201210173108
公开日2012年10月10日 申请日期2012年5月30日 优先权日2012年5月30日
发明者成谢锋, 成雨含, 马勇 申请人:南京邮电大学