用于肺功能检测的智能辅助系统

本技术涉及智能检测领域，且更为具体地，涉及一种用于肺功能检测的智能辅助系统。

背景技术：

1、随着社会的发展和人们健康意识的提升，肺功能检测逐渐成为日常健康管理的重要组成部分。肺功能检测能够帮助诊断呼吸系统疾病，如哮喘、慢性阻塞性肺病（copd）、肺纤维化等，对于疾病的早期发现与治疗具有重要意义。

2、传统的肺功能检测方法主要依赖于医生的经验和手动操作，不仅耗时费力，而且准确性受多种因素影响，难以满足现代社会快速、精准的医疗需求。具体来说，传统的肺功能检测通常需要专业的医疗人员来进行操作，并依赖于医生的经验和判断，这使得检测结果容易受到个人因素的影响，导致结果的不一致性。尽管现有的肺功能检测设备已经相当先进，但由于缺乏智能化的数据处理和分析手段，某些细微的变化或早期症状可能无法被及时准确地捕捉，从而影响了医生诊断的准确性。

3、因此，期望一种用于肺功能检测的智能辅助系统。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，提出了本技术。

2、本技术提供了一种用于肺功能检测的智能辅助系统，包括：

3、肺活量数据采集模块，用于获取由峰流速计和肺活量计采集的肺活量的时间队列；

4、肺活量数据分解模块，用于对所述肺活量的时间队列进行经验模态分解以得到肺活量固有模态函数的集合和呼气流速固有模态函数的集合；

5、肺活量固有模态频域语义特征提取模块，用于对所述肺活量固有模态函数的集合进行特征提取以得到肺活量固有模态频域语义编码特征的集合；

6、肺活量分解内核特征动态聚合模块，用于对所述肺活量固有模态频域语义编码特征的集合进行内核特征动态聚合分析以得到肺活量时序内核特征；其中，所述肺活量分解内核特征动态聚合模块，包括：固有模态频域语义内核因子计算单元，用于计算所述肺活量固有模态频域语义编码特征的集合中的各个肺活量固有模态频域语义编码特征的静态能势因子和动态能势因子以得到肺活量固有模态频域语义静态能势因子的集合和肺活量固有模态频域语义动态能势因子的集合；肺活量时序内核特征聚合单元，用于基于所述肺活量固有模态频域语义静态能势因子的集合和所述肺活量固有模态频域语义动态能势因子的集合，对所述肺活量固有模态频域语义编码特征的集合进行内核语义聚合以得到所述肺活量时序内核特征；

7、肺功能检测模块，用于基于所述肺活量时序内核特征进行肺功能检测以确定检测结果。

8、基于上述的用于肺功能检测的智能辅助系统，，所述肺活量固有模态频域语义特征提取模块，用于：将所述肺活量固有模态函数的集合输入基于1d-cnn模型的固有模态特征提取器以得到肺活量固有模态频域语义编码特征向量的集合作为所述肺活量固有模态频域语义编码特征的集合。

9、基于上述的用于肺功能检测的智能辅助系统，所述固有模态频域语义内核因子计算单元，包括：

10、均值计算子单元，用于计算所述肺活量固有模态频域语义编码特征向量的集合的按位置均值向量以得到肺活量固有模态频域语义初始聚合表示向量；

11、肺活量固有模态频域语义静态能势因子计算子单元，用于计算所述肺活量固有模态频域语义编码特征向量的集合中的各个肺活量固有模态频域语义编码特征向量的静态能势因子以得到所述肺活量固有模态频域语义静态能势因子的集合；

12、肺活量固有模态频域语义动态能势因子计算子单元，用于计算所述肺活量固有模态频域语义编码特征向量的集合中的各个肺活量固有模态频域语义编码特征向量相对于所述肺活量固有模态频域语义初始聚合表示向量的动态能势因子以得到所述肺活量固有模态频域语义动态能势因子的集合。

13、基于上述的用于肺功能检测的智能辅助系统，所述肺活量固有模态频域语义静态能势因子计算子单元，用于：

14、计算所述肺活量固有模态频域语义编码特征向量的均值和标准差以得到肺活量固有模态频域语义均值和肺活量固有模态频域语义标准差；

15、计算所述肺活量固有模态频域语义编码特征向量与所述肺活量固有模态频域语义均值之间的按位置差值后再与所述肺活量固有模态频域语义标准差进行按位置点除以得到肺活量固有模态频域语义分布表示向量；

16、计算所述肺活量固有模态频域语义分布表示向量中的各个位置特征值的四次方后，再计算得到的四次方调制向量的均值以得到肺活量固有模态频域语义静态能势因子。

17、基于上述的用于肺功能检测的智能辅助系统，所述肺活量固有模态频域语义动态能势因子计算子单元，用于：

18、计算所述肺活量固有模态频域语义初始聚合表示向量与肺活量固有模态频域语义初始聚类权重矩阵之间的乘法以得到肺活量固有模态频域语义初始聚合表示调制向量；

19、计算所述肺活量固有模态频域语义编码特征向量与肺活量固有模态频域语义权重矩阵之间的乘法以得到肺活量固有模态频域语义调制向量；

20、将所述肺活量固有模态频域语义初始聚合表示调制向量与所述肺活量固有模态频域语义调制向量进行按位置点乘后再与肺活量固有模态频域语义偏置向量进行按位置点加以得到肺活量固有模态频域语义动态调制表示向量；

21、计算所述肺活量固有模态频域语义动态调制表示向量的frobenius范数的平方以得到肺活量固有模态频域语义动态能势因子。

22、基于上述的用于肺功能检测的智能辅助系统，所述肺活量时序内核特征聚合单元，包括：

23、肺活量固有模态频域语义叠加态能势因子计算子单元，用于基于所述肺活量固有模态频域语义编码特征向量的集合中的各个肺活量固有模态频域语义编码特征向量的肺活量固有模态频域语义静态能势因子和肺活量固有模态频域语义动态能势因子，确定所述肺活量固有模态频域语义编码特征向量的集合中的各个肺活量固有模态频域语义编码特征向量的叠加态能势因子以得到肺活量固有模态频域语义叠加态能势因子的集合；

24、能势因子门控权重化子单元，用于将所述肺活量固有模态频域语义叠加态能势因子的集合输入能势因子门控权重化网络以得到肺活量固有模态频域语义特征叠加能势权重系数的集合；

25、肺活量时序内核特征计算子单元，用于基于所述肺活量固有模态频域语义特征叠加能势权重系数的集合，计算所述肺活量固有模态频域语义编码特征向量的集合的按位置加权和以得到肺活量时序内核特征向量作为所述肺活量时序内核特征。

26、基于上述的用于肺功能检测的智能辅助系统，所述肺活量固有模态频域语义叠加态能势因子计算子单元，用于：

27、计算以自然常数e为底，以所述肺活量固有模态频域语义编码特征向量的肺活量固有模态频域语义静态能势因子作为指数幂的自然指数函数值以得到肺活量固有模态频域语义静态能势类支持因子；

28、计算以自然常数e为底，以所述肺活量固有模态频域语义编码特征向量的肺活量固有模态频域语义动态能势因子的平方作为指数幂的自然指数函数值以得到肺活量固有模态频域语义动态能势类支持因子；

29、计算所述肺活量固有模态频域语义静态能势类支持因子和所述肺活量固有模态频域语义动态能势类支持因子的加和以得到肺活量固有模态频域语义叠加态能势因子。

30、基于上述的用于肺功能检测的智能辅助系统，所述能势因子门控权重化子单元，包括：

31、肺活量固有模态频域语义叠加态能势类支持因子计算二级子单元，用于计算以自然常数e为底，以所述肺活量固有模态频域语义叠加态能势因子的负数作为指数幂的自然指数函数值以得到肺活量固有模态频域语义叠加态能势类支持因子；

32、肺活量固有模态频域语义特征叠加能势归一化表示系数计算二级子单元，用于计算所述肺活量固有模态频域语义叠加态能势类支持因子与常数一之和的倒数以得到肺活量固有模态频域语义特征叠加能势归一化表示系数；

33、掩码化二级子单元，用于对所述肺活量固有模态频域语义特征叠加能势归一化表示系数进行掩码化处理以得到肺活量固有模态频域语义特征叠加能势权重系数；

34、其中，所述掩码化二级子单元，进一步用于：响应于所述肺活量固有模态频域语义特征叠加能势归一化表示系数大于预定阈值，取所述肺活量固有模态频域语义特征叠加能势归一化表示系数为原值，否则置为0，以得到所述肺活量固有模态频域语义特征叠加能势权重系数。

35、基于上述的用于肺功能检测的智能辅助系统，所述肺功能检测模块，用于：将所述肺活量时序内核特征向量输入基于分类器的肺功能检测模块以得到检测结果，所述检测结果用于表示是否存在异常。

36、与现有技术相比，本技术提供的一种用于肺功能检测的智能辅助系统，其通过集成峰流速计和肺活量计来采集用户的肺活量时序数据，并利用基于人工智能和深度学习的数据处理和分析算法来对该肺活量时序数据进行分析，从而在分离出不同频率成分的固有模态函数后再捕获到肺活量的频域语义时序聚合特征，以此来自动进行用户的肺功能检测，并给出肺功能是否存在异常的检测结果。这样，能够实现对用户肺功能状态的自动化和智能化检测，以此来辅助用户自身或是医疗人员，以便他们能够及时发现早期或隐藏的肺功能异常，为临床诊断和个人健康管理提供有力支持。