2014 年 10 月 Journal on Communications October 2014
第 35 卷第 10 期
通 信 学 报
Vol.35
No. 10
基于 SVM 方法的神经网络呼吸音识别算法
刘国栋,许静
(南开大学 计算机与控制工程学院,天津 300071)
摘 要:提出了一种神经网络的 SVM(支持向量机)呼吸音识别算法,将通过小波分析得到的呼吸音特征输入神经
网络,作为 SVM 方法的特征输入,对训练样本进行训练,再对测试样本进行分类识别。对于呼吸音反映的 3 种
状态(正常、轻度病变和重度病变)进行了识别,同时与 K 最近邻(KNN)方法进行比较。实验结果表明,SVM 方
法具有较高的识别精度,能够对呼吸音状态进行识别,同时在此领域也验证了在神经网络方法中无法避免的局部
极值问题。提示基于 SVM 方法的神经网络呼吸音识别算法有较好的精度,可为身体局域网技术提供信息处理的
有效算法。
关键词:支持向量机;呼吸音;小波分析;神经网络;身体局域网
中图分类号:TP311.134.3 文献标识码:A 文章编号:1000-436X(2014)10-0218-05
Neural network recognition algorithm of
breath sounds based on SVM
LIU Gou-dong, XU Jing
(College of
Computer and Control Engineering, Nankai University,TianJin 300071,China)
Abstract: A SVM neural network (support vector machines) for breath sounds recognition algorithm was advanced,
breath sounds feature obtained through wavelet analysis were input into neural networks and carried on the training to the
training samples as a feature of SVM method input in order to classify the test samples. Three States (normal, mild and
severe lesions) of breath sounds were recognized, and K nearest neighbor (KNN) methods are compared . The results
show that SVM method has a higher recognition accuracy and can be used to recognize different breath sounds, which
settled the local extremum problem that cannot be avoided in the neural network method and provide an effective algo-
rithm for information processing in body area network technology.
Key words: support vector machine; breath sounds; wavelet analysis; neural network; body area network
1 引言
通过听取肺部的声音来判断肺部健康状况是
常用且十分重要的方法之一,判别不同呼吸音(简
称肺音,lung sounds)对肺部健康状况的判断有重
要指导意义。由于传统听诊器的频响限制以及个人
的听觉、经验、判断力的差异,主观性很强,听诊
者个体之间存在很大差异,所获得的异常呼吸音不
易保存交流,从而影响了呼吸音识别的客观性,甚
至常常会影响某些肺疾病的诊断。
呼吸音识别技术是模式识别研究领域中声音
识别的课题,也是生物信息采集及生物物联网研究
的热点问题,它旨在根据不同肺音信号特征判定不
同性质的肺音信号,进而根据不同性质肺间信号的
强弱、分布、组成等进行疾病肺音学判断,为疾病
的诊治提供参考信息。
对于呼吸音信号的分析大都采用时域和频域
方法
[1]
,主要有振幅分析、自相关函数法、功率谱
分析和同态滤波等,其中功率谱分析被广泛采用,
功率谱分析方法由经典谱估计和现代谱估计组成,
经典普估计方法通常采用离散傅立叶变换、快速傅
立叶变化算法,现代普估计方法中有双谱、高阶谱
等方法被采用
[2,3]
。
随着自回归分析、线性预测和小波技术等经典
收稿日期:2014-05-27;修回日期:2014-09-08
doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.10.025