Адаптивная обработка сигналов дыхания при ограниченной априорной информации

Abstract

В рамках статистического подхода рассмотрена задача синтеза адаптивного алгоритма обнаружения и классификации звуков дыхания в сложных помеховых условиях. Для оценки характеристик помех используется обучающая выборка данных. Проанализированы варианты рационального формирования обучающей выборки фоновой помехи на основе записей, содержащих участки с паузами дыхания. Определена достаточная статистика адаптивного обнаружителя звуков дыхания и выполнен анализ ее структуры. Показано, что препроцессорная обработка звуков дыхания адаптивным фильтром синтезированного обнаружителя позволяет использовать традиционные методы оценки информативной полосы частот, а также ряда других параметров, важных для классификации сигналов. Предложена процедура адаптивной иерархической классификации звуков дыхания. Представлены результаты экспериментальной проверки эффективности адаптивного обнаружения типичных узко- и широкополосных звуков дыхания. Проведена экспериментальная оценка эффективности использования процедуры адаптивной классификации для разделения респираторных сигналов на классы, характеризующие норму и патологию органов дыхания. Предложены схемы иерархической классификации основных и дополнительных звуков дыхания.

У рамках статистичного підходу розглянуто задачу синтезу адаптивного алгоритму виявлення й класифікації звуків дихання у складних умовах дії перешкод. Для оцінки характеристик перешкод використано навчальну вибірку даних. Проаналізовано варіанти раціонального формування навчальної вибірки фонової перешкоди на базі записів, які містять ділянки з паузами дихання. Визначено достатню статистику адаптивного детектора звуків дихання і виконано аналіз її структури. Показано, що препроцесорна обробка звуків дихання адаптивним фільтром синтезованого детектора дозволяє використати традиційні методи оцінки інформативної смуги частот, а також ряду інших параметрів, важливих для класифікації сигналів. Запропоновано процедуру адаптивної ієрархічної класифікації звуків дихання. Представлено результати експериментальної перевірки ефективності адаптивного виявлення типових вузько- і широкосмугових звуків дихання. Проведено експериментальну оцінку ефективності використання процедури адаптивної класифікації для розділення респіраторних сигналів на класи звуків, які характеризують норму й патологію органів дихання. Запропоновані схеми ієрархічної класифікації основних і додаткових звуків дихання.

A problem of synthesis of an adaptive algorithm for detection and classification of respiratory sounds in difficult interference conditions is considered within the limits of a statistical approach. To estimate the interference characteristics, a training data sample was used. We have analyzed the variants of rational forming of the training sample of a background interference on the basis of the records containing the intervals with pauses in respiration. The sufficient statistics of the adaptive respiratory sounds detector is determined and its structure is analyzed. It is shown that respiratory sound preprocessing by the adaptive filter of synthesized detector allows using of traditional methods for estimating of the informative frequency band and some other parameters important for signal classification. A procedure is offered for the adaptive hierarchical classification of respiratory sounds. The results of experimental verification are presented for the efficiency of adaptive detecting of typical narrow- and broadband respiratory sounds. The efficiency of use of the adaptive classification procedure for subdividing of respiratory signals into classes of the sounds, describing the norm and pathology of organs of respiration, is estimated experimentally. The schemes for hierarchical classifying of basic and complementary respiratory sounds are offered.