基于無監(jiān)督學(xué)習(xí)的心沖擊信號(hào)心率變異性檢測(cè)方法研究

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1、分類號(hào)學(xué)號(hào)M201676166學(xué)校代碼10487密級(jí)碩士學(xué)位論文基于無監(jiān)督學(xué)習(xí)的心沖擊信號(hào)心率變異性檢測(cè)方法研究學(xué)位申請(qǐng)人：楊明祺學(xué)科專業(yè)：軟件工程指導(dǎo)教師：沈剛教授答辯日期：2018.12.27AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringBallistocardiogram-BasedHeartRateVariationMonitoringUsingUnsupervisedLearnin

2、gCandidate:YangMingqiMajor:SoftwareEngineeringSupervisor:Prof.ShenGangHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaDecember,2018獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研宄工作及取得的研宄成果。盡我所知，除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中以

3、明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：＞口曰曰期：７年／月ｆ學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華中科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。庫進(jìn)行檢索，可保密□，在年解密后適用本授權(quán)書。本論文屬于不保密沭“”內(nèi)打Ｖ）（請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇蛑笇?dǎo)教師簽名

4、：軋Ｉｆ學(xué)位論文作者簽名：楊朝４名Ｈ｜日日期上丨?。痹氯眨崳娔辏?？７日期華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要連續(xù)的心率變異性（HRV）監(jiān)測(cè)是診斷和預(yù)防致命性心血管疾病的重要措施。傳統(tǒng)的心率檢測(cè)設(shè)備往往需要專業(yè)的人士進(jìn)行操作，將電機(jī)放置在患者的身體部位，并且需要患者進(jìn)行配合。由于最近可穿戴裝置的發(fā)展，可以在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)收集心沖擊（BCG）信號(hào)，而不使患者的正?；顒?dòng)收到限制。然而，患者的身體活動(dòng)可能會(huì)嚴(yán)重干擾BCG信號(hào)的采樣，從而導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量下降。這給識(shí)別信號(hào)的心跳周期和心率變異性帶來很大的困難。提出了一種使用無監(jiān)督學(xué)習(xí)框

5、架來估計(jì)每一個(gè)心跳間隔的方法。在預(yù)處理階段，使用支持向量機(jī)（SVM）去除異常信號(hào)，然后用巴特沃茲帶通濾波器來獲得去除呼吸分量后的BCG信號(hào)。接下來將通過聚類的方式學(xué)習(xí)到信號(hào)的心跳周期模式。首先通過高斯混合模型的方法找到包涵局部峰信號(hào)段的聚類中心，然后利用極差找出候選心跳尖峰所在的簇，并且根據(jù)候選心跳尖峰得到BCG信號(hào)的心跳模式。接下來根據(jù)學(xué)習(xí)到的心跳模型對(duì)BCG信號(hào)做相關(guān)性分析，使用相關(guān)系數(shù)來對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，以期望突出信號(hào)中的心跳尖峰。最后根據(jù)滑動(dòng)局部最大值的持續(xù)時(shí)間來預(yù)測(cè)心跳尖峰，同時(shí)可以得到心率變異性（HRV），并且可

6、以在中值濾波的幫助下，去除一些明顯的異常值。通過對(duì)10個(gè)具有不同性別，年齡，體重，身高的測(cè)試者同時(shí)采集BCG信號(hào)與ECG（心電圖）信號(hào)，共得到10組數(shù)據(jù)。以對(duì)BCG信號(hào)提取的心率變異性作為估計(jì)值，用ECG信號(hào)得到的心率變異性作為參考值，以此來驗(yàn)證所提出的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法能夠提供準(zhǔn)確、可靠的估計(jì)值，并且能夠處理輕微體動(dòng)信號(hào)。與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比，其平均絕對(duì)誤差為14.73ms，準(zhǔn)確率為95.3%，查全率為96.2%。關(guān)鍵詞：心沖擊無監(jiān)督學(xué)習(xí)心率變異性I華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractContinuousheartr

7、atevariability(HRV)monitoringisanimportantmeasuretodiagnoseandpreventfatalcardiovasculardisease.Traditionalheartratetestingdevicesoftenrequireprofessionalpersonneltooperatethemotoronthepatient'sbodyandrequirethepatienttocooperate.Duetotherecentdevelopmentofwearabl

8、edevices,heartattack(BCG)signalscanbecollectedoveralongperiodoftimewithoutlimitingthepatient'snormalactivities.However,thepatient'sphysicalactivitymayse