10、基于ECG和PPG信号的无袖带血压估计的数据驱动模型

基于ECG和PPG信号的无袖带血压估计的数据驱动模型

1 特征提取与分析

1.1 特定特征介绍

  • 大动脉僵硬度指数(LASI) :LASI是动脉僵硬度的一个指标,它与收缩期峰值和曲率为零的点(第一个拐点)之间的时间间隔成反比。
  • 拐点面积(IPA) :IPA定义为PPG曲线在选定的点(标记为S1、S2、S3和S4)之间的面积,它提供了关于全身总阻力的信息。这些点是PPG二阶导数(SDPPG)为零的拐点。

1.2 回归方法

将提取的43个特征输入到各种机器学习(ML)模型中,以分析特征与血压(BP)之间的可能关系。针对收缩压(SBP)、舒张压(DBP)和平均血压(MBP)分别训练不同的模型,考虑的回归方法包括线性回归、岭回归、支持向量回归、Adaboost回归和随机森林(RF)回归。

1.3 特征选择

将所有43个手工特征输入到RF模型中,其平均绝对误差(MAE)优于其他回归方法。但可能存在对模型准确性贡献不大的无关特征,因此使用二进制遗传算法(GA)来识别这些特征,以降低计算成本。GA返回种群中最适合的个体,与产生最小MAE的ML算法结合,分别为SBP、DBP和MBP获得特征子集。

GA的具体操作如下:
1. 初始时随机生成种群,并在每次迭代时更新。
2. 染色体长度为43,由0和1组成,分别表示特征的缺失和存在。
3. 单点交叉和变异的概率分别为1和0.25。
4. 使用Nvidia V - 100工作站(配备Quadro G

通过短时倒谱(Cepstrogram)计算进行时-倒频分析研究(Matlab代码实现)内容概要:本文主要介绍了一项关于短时倒谱(Cepstrogram)计算在时-倒频分析中的研究,并提供了相应的Matlab代码实现。通过短时倒谱分析方法,能够有效提取信号在时间与倒频率域的特征,适用于语音、机械振动、生物医学等领域的信号处理与故障诊断。文中阐述了倒谱分析的基本原理、短时倒谱的计算流程及其在实际工程中的应用价值,展示了如何利用Matlab进行时-倒频图的可视化与分析,帮助研究人员深入理解非平稳信号的周期性成分与谐波结构。; 适合人群:具备一定信号处理基础,熟悉Matlab编程,从事电子信息、机械工程、生物医学或通信等相关领域科研工作的研究生、工程师及科研人员。; 使用场景及目标:①掌握倒谱分析与短时倒谱的基本理论及其与傅里叶变换的关系;②学习如何用Matlab实现Cepstrogram并应用于实际信号的周期性特征提取与故障诊断;③为语音识别、机械设备状态监测、振动信号分析等研究提供技术支持与方法参考; 阅读建议:建议读者结合提供的Matlab代码进行实践操作,先理解倒谱的基本概念再逐步实现短时倒谱分析,注意参数设置如窗长、重叠率等对结果的影响,同时可将该方法与其他时频分析方法(如STFT、小波变换)进行对比,以提升对信号特征的理解能力。
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