喘鸣音检测装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物医学信号处理技术领域，尤其涉及喘鸣音检测装置和方法。
【背景技术】
[0002] 随着生物医学信号处理技术的不断发展，其应用领域日益广泛，如异常心肺音检 测、肺部气流成像等。近年来随着空气污染和其他环境因素，呼吸系统疾病患病率持续增 长，肺部疾病诊断得到了更多的关注。其中，喘鸣音是一种常见的肺部异常音，与慢性阻 塞性肺疾病、哮喘等肺部疾病密切相关。目前，临床医学对喘鸣音的诊断主要依靠听诊，这 取决于医生的听诊技术和临床经验，主观性较强。
[0003] 为此，采用信号处理技术客观地检测喘鸣音具有重要意义。目前，采用信号处理技 术检测喘鸣音主要包含两种方法：时频分析和模式识别。其中，采用模式识别技术进行检测 需要大量患者数据进行训练。采用时频分析技术进行检测中，目前采用较多的方法有以下 几种：基于峰值的检测、基于能量特性的检测、基于熵的检测、基于音调持续时间的检测等。 但是目前大部分方法，其检测过程较为复杂，计算量较大，限制了实时性、便携型设备的发 展。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种喘鸣音检测装置和方法，该方法可以有效降低喘鸣音检测的计算 量，检测准确度较高。
[0005] 第一方面，提供了一种喘鸣音检测装置，所述装置包括：
[0006] 时频分析单元，用于对肺音信号进行时频变换，根据时频变换后的信号得到肺音 的幅度谱或功率谱信号；
[0007] 大信号检测单元，用于对所述时频分析单元获得的幅度谱或功率谱信号分频带与 每个频带内的第一阈值比较，当所述幅度谱或功率谱信号大于该频带的第一阈值时，输出 所述幅度谱或功率谱信号，否者输出零，得到大信号；
[0008] 相关系数计算及判断单元，用于将所述大信号检测单元得到的大信号中每个时间 窗的信号与其前一时间窗的信号进行互相关计算，得到相关系数，并将所述相关系数与第 二阈值进行比较，若所述相关系数大于等于第二阈值，则输出所述相关系数，否则输出零， 得到一组处理后的相关系数；
[0009] 时长检测及判断单元，用于对所述相关系数计算及判断单元获得的一组处理后的 相关系数中的非零数的持续时长进行检测，并将所述持续时长与第三阈值进行比较，若所 述持续时长大于等于第三阈值时，则输出所述持续时长对应的非零数，否则输出零，得到 一组最终相关系数；
[0010] 喘鸣音判定单元，用于当所述时长检测及判断单元得到的一组最终相关系数中存 在非零数时，判定所述非零数持续时间长度内对应的大信号为喘鸣音信号。
[0011] 第二方面，提供了一种喘鸣音检测方法，所述方法包括：
[0012] 对肺音信号进行时频变换，根据时频变换后的信号得到肺音的幅度谱或功率谱信 号；
[0013] 对所述幅度谱或功率谱信号分频带与每个频带内的第一阈值比较，当所述幅度谱 或功率谱信号大于该频带的第一阈值时，输出所述幅度谱或功率谱信号，否者输出零，得到 大信号；
[0014] 将所述大信号中每个时间窗的信号与其前一时间窗的信号进行互相关计算，得到 相关系数，并将所述相关系数与第二阈值进行比较，若所述相关系数大于等于第二阈值，则 输出所述相关系数，否则输出零，得到一组处理后的相关系数；
[0015] 对所述一组处理后的相关系数中的非零数的持续时长进行检测，并将所述持续时 长与第三阈值进行比较，若所述持续时长大于等于第三阈值时，则输出所述持续时长对应 的非零数，否则输出零，得到一组最终相关系数；
[0016] 当所述一组最终相关系数中存在非零数时，判定所述非零数持续时间长度内对应 的大信号为喘鸣音信号。
[0017] 本发明实施例中，首先对肺音信号进行时频变换，并对其进行大信号检测预处理， 然后针对大信号进行相关系数计算，获取相关系数连续大于预设数值对应的时间长度，当 时间长度超过时间阈值时，判定该时间长度内的大信号为喘鸣音。该方法根据相关系数来 判定喘鸣音，在保证喘鸣音检测准确度的同时有效降低计算量，具有良好的应用前景。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明实施例中的喘鸣音检测装置结构框图；
[0019] 图2为本发明实施例中的喘鸣音检测方法流程图；
[0020] 图3为本发明实施例中的时长检测判断示意图。
【具体实施方式】
[0021] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0022] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附 图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分 实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创 造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0023] 为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例做进一步的解释说 明，实施例并不构成对本发明实施例的限定。
[0024] 现有的喘鸣音自动检测方法主要包括时频分析和模式识别，本发明实施例中， 根据喘鸣音的特点，采用基于相关系数计算的方法来检测喘鸣音。该方法首先对信号进 行时频分析，得到信号的时频谱。在时频分析中，主要方法有短时傅里叶变换（STFT， Short-Time Fourier Transform)、Hi Ibert 变换、Hi Ibert-Huang 变换、小波变换、S 变换 等，其中，优选地选用STFT来对采集到的肺音信号进行时频分析，这是由于相比于上述其 他时频变换方法，STFT具有快速算法，适合于快速实时检测喘鸣音。离散STFT公式如下所 示，其中w[n]代表时间窗函数：
【主权项】
1. 一种喘鸣音检测装置，其特征在于，所述装置包括： 时频分析单元，用于对肺音信号进行时频变换，根据时频变换后的信号得到肺音的幅 度谱或功率谱信号； 大信号检测单元，用于对所述时频分析单元获得的幅度谱或功率谱信号分频带与每个 频带内的第一阈值比较，当所述幅度谱或功率谱信号大于该频带的第一阈值时，输出所述 幅度谱或功率谱信号，否者输出零，得到大信号； 相关系数计算及判断单元，用于将所述大信号检测单元得到的大信号中每个时间窗的 信号与其前一时间窗的信号进行互相关计算，得到相关系数，并将所述相关系数与第二阈 值进行比较，若所述相关系数大于等于第二阈值，则输出所述相关系数，否则输出零，得到 一组处理后的相关系数； 时长检测及判断单元，用于对所述相关系数计算及判断单元获得的一组处理后的相关 系数中的非零数的持续时长进行检测，并将所述持续时长与第三阈值进行比较，若所述持 续时长大于等于第三阈值时，则输出所述持续时长对应的非零数，否则输出零，得到一组 最终相关系数； 喘鸣音判定单元，用于当所述时长检测及判断单元得到的一组最终相关系数中存在非 零数时，判定所述非零数持续时间长度内对应的大信号为喘鸣音信号。
2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括： 滤波处理单元，用于在所述大信号检测单元对所述时频分析单元获得的幅度谱或功率 谱信号进行大信号检测之前，对所述时频分析单元获得的幅度谱或功率谱信号进行平滑滤 波，得到平滑谱信号，然后将所述幅度谱或