長春理工大學李興廣獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉長春理工大學申請的專利一種融合角域特征與時序信息的單通道脈搏信號增強方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120561466B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-23發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510983083.9,技術領域涉及:G06F18/10;該發明授權一種融合角域特征與時序信息的單通道脈搏信號增強方法是由李興廣;王亮;劉廿;張睿哲;李洋設計研發完成,并于2025-07-17向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種融合角域特征與時序信息的單通道脈搏信號增強方法在說明書摘要公布了:本發明屬于生物醫學信號處理技術領域,尤其為一種融合角域特征與時序信息的單通道脈搏信號增強方法,包括:S1:使用安裝有壓力傳感器的單指脈診仿生手采集腕部脈搏信號;S2:使用改進的Teager能量算子和自適應加權融合策略進行脈搏信號的去噪;S3:采用改進的歐氏距離加權格拉姆角場方法進行脈搏信號的格拉姆場轉換;S4:使用改進的注意力得分加權與局部標準差調節方法進行GASF圖與GADF圖融合增強。本發明通過改進的Teager能量算子和自適應加權融合策略,有效提升脈搏信號的去噪性能,通過改進的歐氏距離加權格拉姆角場和改進的GASF和GADF融合方法,使得融合圖像保留了時域動態特征與結構性方向信息,從而構建了一種兼具角域與時序信息的結構化增強表示方式。
本發明授權一種融合角域特征與時序信息的單通道脈搏信號增強方法在權利要求書中公布了:1.一種融合角域特征與時序信息的單通道脈搏信號增強方法,其特征在于,具體步驟如下: S1:使用安裝有單通道壓力脈搏傳感器的單指脈診仿生手采集腕部橈動脈處的壓力脈搏信號; S2:使用改進的Teager能量算子和自適應加權融合策略進行單通道脈搏信號的去噪; 所述S2的具體步驟為,使用Teager能量算子計算脈搏信號xt在時刻t的瞬時能量TEOxt;根據脈搏信號瞬時能量TEOxt的均值μ1和標準差σ1,對脈搏信號xt進行自適應濾波,得到濾波后的脈搏信號xdenoisedt;將脈搏信號xt通過傅里葉變換轉到頻域,并通過高通和低通濾波器濾除0.2Hz以下和8Hz以上的噪聲,通過逆傅里葉變換將去噪后的頻域脈搏信號Xfilteredf轉回時域xfilteredt;最后,通過自適應加權融合的方法將兩者結合,得到最終濾波后的脈搏信號xcombinent; 引入自適應加權融合模型,使其在基于能量的時域去噪和頻域去噪中獲得更優的去噪性能,融合后的信號表示如下: xcombinent=λ1SNR·xdenoisedt+λ2SSIM·xfilteredt 式中,SNR是信號的信噪比,SSIM是結構相似性指數; S3:采用改進的歐氏距離加權格拉姆角場方法進行脈搏信號的格拉姆場轉換; 所述S3的具體步驟為,首先對脈搏信號xcombinent進行歸一化處理,采用sigmoid非線性壓縮函數進行角度映射θt;隨后計算每對時間點之間的歐氏距離DEuclidti,tj,結合高斯核和局部加權機制,得到改進的基于歐氏距離加權的相似度,并用于計算GASF圖和GADF圖;在GASF圖和GADF圖中,分別采用加權余弦相似度和加權正弦相似度;最后,經過改進的二維平滑處理,消除高頻噪聲并增強信號的主要特征,從而得到平滑且富有表現力的GASF圖和GADF圖; 改進的加權相似度的具體表現為,計算高斯核權重: 式中,d=0.2是高斯核的寬度,隨后,引入局部加權機制,定義一個局部加權窗口,大小為W=8: 局部加權根據時間點ti和其臨近點tj的距離來決定權重; 通過結合高斯核加權和局部加權,得到最終的改進后的加權系數: S4:使用改進的注意力得分加權與局部標準差調節方法進行GASF圖與GADF圖融合增強; 所述S4的具體步驟為,根據S3得到的GASF圖和GADF圖,使用余弦相似度衡量兩個圖像的每個像素之間的相似度Si,j;通過相似度Si,j結合Softmax函數計算每個像素的注意力得分Attentioni,j,并進一步結合局部標準差抑制機制stdxi,xj,自適應調整融合權重;最后利用加權系數ωi,j對GASF圖和GADF圖進行自適應加權融合,得到最終增強圖像; 自適應調整融合權重的具體表現為,引入基于去噪后的脈搏時間序列的局部標準差項: 式中,xi和xj分別為對應于位置i,j的時間序列數值;結合注意力得分,計算最終的加權系數: 式中,γ=0.2是調節系數,控制局部標準差對加權系數的影響; 自適應加權融合的具體表現為,利用自適應調整融合權重得出的加權系數ωi,j對GASF圖和GADF圖進行加權融合:
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