呼吸氣體信號分析與識別.pdf

1、中醫(yī)有“望、聞、問、切”四診,是傳統(tǒng)文化的精華,具有簡單、方便、非侵入等優(yōu)點(diǎn),但比較主觀,缺乏客觀診斷標(biāo)準(zhǔn)。隨著信息科技領(lǐng)域的不斷發(fā)展,為中醫(yī)的數(shù)字化、科學(xué)化、現(xiàn)代化提供了可能。呼吸診斷作為中醫(yī)診斷數(shù)字化的一個(gè)關(guān)鍵部分,繼承了中醫(yī)的經(jīng)驗(yàn)和精華,并借助現(xiàn)代信號處理方法和模式識別方法,實(shí)現(xiàn)了對中醫(yī)聞診信息化和客觀化,推動(dòng)了中醫(yī)現(xiàn)代化發(fā)展。
　　現(xiàn)代醫(yī)學(xué)證明,人類呼出氣體中含有可以指示某種疾病的具有標(biāo)記作用的氣體。這些氣體可以作為特定疾

2、病的標(biāo)記物,例如大量丙酮出現(xiàn)在糖尿病病人的呼氣中,大量的氨氣出現(xiàn)在尿毒癥病人的呼氣中,等等。因此通過專有設(shè)備對呼吸成分進(jìn)行檢測,能夠?qū)崿F(xiàn)對這些疾病的檢測,這就為呼吸診斷提供了可能性。本文將借助呼吸氣體采集系統(tǒng),采集健康樣本和多種疾病樣本,完成了一套完整的,適用于呼吸診斷系統(tǒng)的氣體模式識別方法,期望在預(yù)測某些疾病方面能夠達(dá)到較高的準(zhǔn)確率。
　　對氣體信號的數(shù)據(jù)處理方法的研究是本文的主要研究內(nèi)容。主要包括氣體信號樣本的標(biāo)準(zhǔn)化方法,特征

3、提取方法,以及設(shè)計(jì)適用于呼吸診斷系統(tǒng)的分類方法等方面的研究。首先,對采集得到的氣體信號樣本進(jìn)行預(yù)處理是十分必要的一個(gè)環(huán)節(jié),因?yàn)轭A(yù)處理的結(jié)果能夠影響后期的樣本識別效果。此外,它可以消除采樣過程中的數(shù)據(jù)偏移以及環(huán)境干擾等問題,并減少由樣本濃度以及氣體壓力造成的樣本差異,有利于后期的分析處理工作。其次,在特征提取方法的研究中,根據(jù)氣體樣本的特點(diǎn),建立了基于高斯函數(shù)的數(shù)學(xué)模型,對氣體樣本進(jìn)行曲線擬合,提取模型中的系數(shù)作為特征,并比較了常見的幾種

4、特征提取方法。實(shí)驗(yàn)證明主成分分析方法可以很好的表達(dá)氣體信號本身的類別信息。最后,盡管現(xiàn)在已經(jīng)有許多典型的模式分類方法,但是這些方法都是在對樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上發(fā)展的,在樣本數(shù)量不夠多的情況下,其表現(xiàn)就不盡人意。因此提出一種新的基于稀疏表示的分類方法,將測試樣本表示為訓(xùn)練樣本的線性組合,通過建立最優(yōu)化模型,獲取線性組合的系數(shù),通過系數(shù)的稀疏性獲取待測樣本的分類信息。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這種分類方法在我們的數(shù)據(jù)集上的分類效果優(yōu)于其他常見的分類