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龍圖騰網(wǎng)獲悉哈爾濱理工大學(xué)申請的專利基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)的心電信號去噪方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號為：CN115429285B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-09-19發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為：202211178303.3，技術(shù)領(lǐng)域涉及：A61B5/318；該發(fā)明授權(quán)基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)的心電信號去噪方法是由張銳;張仁亮設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2022-09-26向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。

本基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)的心電信號去噪方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明涉及心電信號去噪處理領(lǐng)域，尤其是基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)的心電信號去噪方法。心電信號去噪處理是歷年來心臟疾病的臨床診斷和遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)用中極具挑戰(zhàn)的問題，本發(fā)明通過生成器網(wǎng)絡(luò)和鑒別器網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行心電信號去噪，其中生成器網(wǎng)絡(luò)基于全卷積掩碼多層去噪自編碼器的結(jié)構(gòu)，結(jié)合了全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與掩碼去噪自編碼器的特性進(jìn)行心電信號去噪，網(wǎng)絡(luò)共有11層，由5層卷積層與6層反卷積層組成。鑒別器網(wǎng)絡(luò)使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，由5層卷積層與1層全連接層組成。利用對抗性訓(xùn)練的思想進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，使生成器獲得去噪能力，且在去噪效果顯著的情況下保留了更多的局部特征。

本發(fā)明授權(quán)基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)的心電信號去噪方法在權(quán)利要求書中公布了：1.心電信號的去噪方法，實(shí)現(xiàn)包括以下幾個步驟： 步驟一：進(jìn)行生成器訓(xùn)練 通過堆疊多個降噪掩碼編碼器形成的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；首先，輸入信號會根據(jù)降噪自編碼的基本原理，訓(xùn)練得到第一個隱含層，丟棄其中的解碼部分；然后，用訓(xùn)練得到的隱含層作為輸入信號，再次使用降噪自編碼器的工作原理，訓(xùn)練得到第二個隱含層，并且再次丟棄解碼部分，直至完成堆疊自編碼器形成多層降噪自動編碼器； 生成器中采用掩碼自編碼器結(jié)構(gòu)，通過隨機(jī)屏蔽一段信號，來增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確性魯棒性，并且使用深監(jiān)督方法進(jìn)行損失計(jì)算，提高網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確度； 輸入信號經(jīng)過生成器，通過降低損失函數(shù)來優(yōu)化生成器參數(shù)；對于生成器的損失函數(shù)先使用了一個距離函數(shù)，L1～L6對應(yīng)的距離函數(shù)分量分別為ld1～ld6，ykdi表示第k輪Li層距離分量對應(yīng)的參考值原始干凈信號，y′代表生成器生成的去噪后的信號： 同時，由于心電信號本身的局部特征可能包含一些重要的醫(yī)學(xué)信息，盡可能保留這些局部特征，所以在生成器的損失函數(shù)中添加了下式： 該式表示去噪后心電信號和原始干凈心電信號之間的局部特征差異；L1～L6對應(yīng)的局部特征函數(shù)分量分別為lm1～lm6，根據(jù)生成對抗網(wǎng)絡(luò)的原理，我們將生成器的對抗性損失定義為下式： lr＝log1-DγGθX 式中GθX表示在輸入為X，參數(shù)為θ的情況下由生成器生成的去噪后的心電信號，而DrGθX表示在參數(shù)為γ的情況下，由鑒別器來評估GθX是來自原始干凈的心電信號而不是生成器生成結(jié)果的概率； 所以我們將生成器的損失函數(shù)定義為以下三部分組成，其中α和β為權(quán)重參數(shù)，根據(jù)損失函數(shù)的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，最終確定二者的值： LG＝lr+αld+βlm 步驟二：進(jìn)行鑒別器訓(xùn)練 將生成器生成的心電信號與干凈的心電信號作為鑒別器輸入，通過降低損失函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化鑒別器參數(shù)；對于鑒別器的損失函數(shù)，使用了生成對抗網(wǎng)絡(luò)的原始損失函數(shù)： LD＝-[logDγs+log1-DγGθX] 其中DγY表示在參數(shù)為γ的情況下，鑒別器評估輸入Y是來自原始干凈的心電信號的概率； 步驟三：進(jìn)行對抗性訓(xùn)練 以對抗性訓(xùn)練的思想交替訓(xùn)練生成器與鑒別器，直到兩者損失函數(shù)趨于穩(wěn)定；生成器與鑒別器形成對抗性的關(guān)系，生成器希望自己生成的心電信號可以騙過鑒別器的鑒別，而鑒別器希望自己可以準(zhǔn)確的判斷出輸入的心電信號數(shù)據(jù)是否是原始干凈的心電信號，兩者交替學(xué)習(xí)，提高自己的能力； 步驟四：生成信號 最后通過生成器生成去噪后的心電信號；通過生成器和鑒別器之間的對抗性訓(xùn)練，生成器不斷學(xué)習(xí)輸入的帶噪聲的心電信號和原始的干凈心電信號之間的差異，而這些差異正是噪聲的特征，鑒別器通過不斷學(xué)習(xí)，提高自己區(qū)分原始干凈心電信號的能力；當(dāng)生成器和鑒別器的損失函數(shù)逐漸收斂到合理的范圍內(nèi)時，生成器也就獲得了去噪的能力。

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