本文選題：心拍識別　切入點(diǎn)：高層特征　出處：《吉林大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：心電圖的心拍心律失常種類和頻率是反應(yīng)心臟活動質(zhì)量的重要指標(biāo),也是診斷心血管疾病的主要依據(jù)。自動分析系統(tǒng)以信號的頻率分量、形態(tài)學(xué)的數(shù)學(xué)抽象、關(guān)鍵點(diǎn)的指標(biāo)等信息為依據(jù)對心拍進(jìn)行分類,而醫(yī)生則是結(jié)合經(jīng)驗(yàn)對信號所含的語義概念進(jìn)行理解后作出判斷,因此導(dǎo)致了計(jì)算機(jī)與人在對目標(biāo)的理解方式上存在“語義鴻溝”。提取高層特征從而深度挖掘信號中的信息可以有效地跨越“語義鴻溝”,提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性。圍繞面向心拍識別的心電圖高層特征,論文的主要研究工作如下:1.提出了心拍矢量量化編碼(Beats Vector Quantization,BVQ)特征,實(shí)現(xiàn)了心拍的高層特征提取。矢量量化編碼特征已在離散時(shí)間序列識別問題中展現(xiàn)了其準(zhǔn)確率與計(jì)算量方面的優(yōu)越性,但是由于存在波形“鑒別性”弱的缺陷,因此現(xiàn)有的矢量量化編碼特征不適用于心拍識別。為解決該問題,提出了一種波形標(biāo)準(zhǔn)化方法,檢測心拍的組成波形,并將其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,提升了編碼特征的波形“鑒別性”,從而建立了BVQ特征及基于BVQ的心拍識別系統(tǒng)。使用QTDB為心拍數(shù)據(jù)源,固定心拍識別系統(tǒng)中的其他環(huán)節(jié),通過特征替換的方式建立實(shí)驗(yàn),將提出的BVQ特征與傳統(tǒng)的時(shí)域特征、頻域特征展開對比。結(jié)果表明BVQ特征在維度遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)特征的前提下可以取得較高的識別準(zhǔn)確率,從而證實(shí)提出的方法可以有效提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性。2.提出了高性能心拍編碼詞典,改進(jìn)了心拍編碼特征詞典構(gòu)造原理。詞典直接決定了高層特征的分類性能,現(xiàn)有的詞典學(xué)習(xí)算法以所有詞典訓(xùn)練樣本的組合作為詞典分量,存在對“臟數(shù)據(jù)(dirty data)”敏感的問題。為了解決該問題,提出了一種高性能心拍編碼詞典,其構(gòu)造原理為選取有代表性的樣本作為詞典分量,有效地避免了詞典學(xué)習(xí)過程中“臟數(shù)據(jù)”的影響,從而提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。為了驗(yàn)證詞典的有效性,將提出的高性能心拍編碼詞典應(yīng)用到BVQ特征中,使用QTDB為心拍數(shù)據(jù)源,固定心拍識別系統(tǒng)中的其它環(huán)節(jié),通過特征替換的方式建立實(shí)驗(yàn)。與傳統(tǒng)的時(shí)域特征、頻域特征展開對比,結(jié)果表明基于高性能詞典的BVQ特征可以在維度遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)特征的前提下取得最高的識別準(zhǔn)確率,證實(shí)提出的高層特征可以提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性;與采用傳統(tǒng)詞典學(xué)習(xí)方法的BVQ特征展開對比,結(jié)果表明提出的特征可以顯著提高識別準(zhǔn)確率,證實(shí)提出的高效詞典學(xué)習(xí)方法可以提高編碼特征的有效性。3.提出了心拍目標(biāo)屬性特征,改進(jìn)了高層特征的提取準(zhǔn)則。目前高層特征以編碼特征為主,編碼特征的提取準(zhǔn)則是對底層信息進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘得到高層信息,存在難以同時(shí)表達(dá)形態(tài)信息和空間信息的問題。為了解決該問題,提出了心拍目標(biāo)屬性特征,其提取準(zhǔn)則是以信號中的關(guān)鍵目標(biāo)為屬性直接生成高層信息,進(jìn)一步對高層信息建模得到特征,可以有效的同時(shí)表達(dá)形態(tài)信息和空間信息。為驗(yàn)證目標(biāo)屬性特征的有效性,使用QTDB為心拍數(shù)據(jù)源,固定心拍識別系統(tǒng)中的其他環(huán)節(jié),通過特征替換的方式建立實(shí)驗(yàn),與底層特征、編碼特征展開了對比,結(jié)果表明提出的目標(biāo)屬性特征可以顯著提高識別準(zhǔn)確率,證實(shí)提出的目標(biāo)屬性高層特征可以改善心拍識別系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。
[Abstract]:In order to solve the problem , this paper proposes a waveform standardization method , which can effectively improve the accuracy and real - time performance of the system . In order to solve the problem , a high - performance heart - beat coding dictionary is proposed . The structure principle is to select a representative sample as a dictionary component to effectively avoid the influence of " dirty data " in the process of dictionary learning , and to improve the accuracy of the system . The results show that the proposed high - performance dictionary learning method can improve the accuracy and real - time of the system . The results show that the proposed high - level characteristic can improve the accuracy and real - time of the system .

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R540.4;TN911.7

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本文編號：1726271