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功能磁共振成像的基本尺度熵分析

物理学报 2013年第21期62卷 493-498页

作者：刘铁兵姚文坡宁新宝倪黄晶王俊南京军区南京总医院南京210002 南京大学近代声学教育部重点实验室南京大学电子科学与工程学院生物医学电子工程研究所南京210093 南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室南京210003

人体大脑活动的复杂度随年龄变化而变化,并且和性别有一定的联系,通过对功能磁共振成像复杂度的分析有助于发现人脑活动和性别年龄之间关系的规律.本文提出需要根据年龄段的变化对基本尺度熵的参数做适当的调整,以便获得良好的信号区分... 详细信息

人体大脑活动的复杂度随年龄变化而变化,并且和性别有一定的联系,通过对功能磁共振成像复杂度的分析有助于发现人脑活动和性别年龄之间关系的规律.本文提出需要根据年龄段的变化对基本尺度熵的参数做适当的调整,以便获得良好的信号区分效果.本文研究了人脑活动和性别年龄之间存在的关系.结果证明,同龄男女的基本尺度熵值存在一定的差异,并且随年龄段的不同发生相应的变化,另外基本尺度熵中的参数在数据分析中也随年龄变化存在一定规律的变化.通过对fMRI数据的分析表明,基本尺度熵能够有效地区分不同人群fMRI数据特征,为进一步信号复杂度分析提供方便.

关键词：功能磁共振成像基本尺度熵复杂度

基于基本尺度熵与GG模糊聚类的轴承性能退化状态识别

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振动与冲击 2019年第5期38卷 190-197,221页

作者：王冰胡雄李洪儒孙德建上海海事大学物流工程学院上海201306 陆军工程大学石家庄校区导弹工程系石家庄050003

针对轴承性能退化状态的识别问题,提出一种基于基本尺度熵与GG聚类的退化状态识别方法。首先分析轴承性能退化过程中的基本尺度熵演化规律,并分析该参数的单调性与敏感性。考虑到轴承退化状态在时间尺度的连续性,构建基本尺度熵、有效... 详细信息

针对轴承性能退化状态的识别问题,提出一种基于基本尺度熵与GG聚类的退化状态识别方法。首先分析轴承性能退化过程中的基本尺度熵演化规律,并分析该参数的单调性与敏感性。考虑到轴承退化状态在时间尺度的连续性,构建基本尺度熵、有效值以及退化时间的三维退化特征向量,并采用GG模糊聚类方法对轴承性能退化状态的不同阶段进行划分,实现对性能退化状态的识别。采用来自IEEE PHM 2012的轴承全寿命试验数据进行实例分析,并与FCM、GK算法进行对比,结果表明本文所提出的方法聚类效果更优,同一退化状态内的时间聚集度更高,能够为轴承性能退化状态的识别提供一种有效的途径。

关键词：基本尺度熵特征提取 GG模糊聚类滚动轴承状态识别

基于改进的本征时间尺度分解和基本尺度熵的齿轮故障诊断方法

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中南大学学报（自然科学版） 2015年第3期46卷 870-877页

作者：钟先友赵春华陈保家曾良才三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室湖北宜昌443002 武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室湖北武汉430081

针对齿轮振动信号的非线性、非平稳特征和难以获取大量故障样本的问题,提出改进的本征时间尺度分解方法(IITD)和基本尺度熵(BE)的齿轮故障诊断方法。采用IITD方法对齿轮振动信号进行分解,再对得到的前4个有意义的合理旋转(PR)分量计算... 详细信息

针对齿轮振动信号的非线性、非平稳特征和难以获取大量故障样本的问题,提出改进的本征时间尺度分解方法(IITD)和基本尺度熵(BE)的齿轮故障诊断方法。采用IITD方法对齿轮振动信号进行分解,再对得到的前4个有意义的合理旋转(PR)分量计算其基本尺度熵,并将熵值作为特征向量输入支持向量机分类器,从而实现齿轮故障类别的诊断。实验结果表明,该方法能有效地实现齿轮故障类型的诊断。

关键词：本征时间尺度分解基本尺度熵支持向量机样本熵

基本尺度熵方法用于短时心率变异性分析的临床应用研究

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南京大学学报（自然科学版） 2008年第4期44卷 361-370页

作者：杨希宁新宝何爱军庄建军卞春华南京大学电子科学与工程系生物医学电子工程研究所南京210093

心率变异信号能够体现神经对心脏节律的调节,其复杂性能够反映心脏的生理功能和健康状态.近十几年来,通过心率变异性来研究和诊断心血管疾病得到不断的提倡.本文作了以下工作:在分析短时心率变异信号特点的基础之上,运用基本尺度熵的方... 详细信息

心率变异信号能够体现神经对心脏节律的调节,其复杂性能够反映心脏的生理功能和健康状态.近十几年来,通过心率变异性来研究和诊断心血管疾病得到不断的提倡.本文作了以下工作:在分析短时心率变异信号特点的基础之上,运用基本尺度熵的方法来研究其动力学特性,从中提取出具有生理学意义的、能有效反应心率变异信号动力学特性的非线性参数;结合VC平台,编写出实现该基本尺度熵方法的分析软件,可对不同的心率变异信号进行分析处理,并将结果在PC机上直观地显示出来;运用这个软件分析了由本实验室与医院合作采集的五组不同健康状况的志愿者(包括50个健康年轻人和49个高血压、15个心绞痛、64个冠心病、37个心力衰竭患者)的心率变异信号,并对五组分析结果进行了医学统计.实验结果表明,从基本尺度熵方法提取出的非线性参数中:直方图的分布能反映心跳间隙的细节,直方图是否出现四个固定的最大值可作为初步诊断心脏是否健康的依据;基本尺度熵值和禁止状态个数则对不同的健康程度具有一定的区分效果.此外,对五组数据的分析统计结果还能够为临床诊断和心率变异信号的进一步研究提供参考.

关键词：心率变异短时基本尺度熵临床应用

以基于基本尺度熵的心率变异性指标表征生理和病理原因引起的自主神经活动变化

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中国生物医学工程学报 2014年第4期31卷 402-409页

作者：刘大钊李瑜李锦陕西师范大学物理学与信息技术学院西安710062

心率变异性(HRV)体现了自主神经对心脏节律的调节,其动力学特征能够反映心脏的生理功能和健康状态,从短时HRV信号中探测其生理和病理状态的变化具有重要的临床应用价值。本研究采用基本尺度熵中的mwords组合和forbidden words作为特征指... 详细信息

心率变异性(HRV)体现了自主神经对心脏节律的调节,其动力学特征能够反映心脏的生理功能和健康状态,从短时HRV信号中探测其生理和病理状态的变化具有重要的临床应用价值。本研究采用基本尺度熵中的mwords组合和forbidden words作为特征指标,研究健康年轻人和健康老年人之间以及各自昼夜间对比,以及健康老年人与充血性心力衰竭患者间的对比。首先将m-words组合、forbidden words分别应用于正弦周期信号、白噪声以及1/f噪声,以证明方法的有效性。25名健康年轻人和25健康老年人的数据分别选自PhysioBank中的Normal Sinus Rhythm RR Interval Database数据库和MIT-BIH Normal Sinus Rhythm数据库,20名充血性心力衰竭(CHF)患者选自PhysioBank中Congestive Heart Failure RR Interval Database。结果表明:m-words组合几率分布可以反映自主神经调控的变化;健康年轻人和健康老年人各自昼夜间的forbidden words存在显著差异(P<0.05),并且健康年轻人和健康老年人对应的时间段forbidden words也存在显著差异(P<0.05);相比于健康老年人,CHF患者的forbidden words显著降低(219.2±6.9 vs147.5±12.1,P<0.05)。相对于传统的非线性方法,所提出方法的计算只需500个心跳间隔的时间序列,为HRV的研究和应用提供了一种简便和有效的方法。

关键词：心率变异性基本尺度熵 m-words组合 forbidden words 自主神经

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窦性和房性心律失常的基本尺度熵检测

生物医学工程学杂志 2009年第6期26卷 1234-1236页

作者：鲁美红王俊南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室通信与信息工程学院南京210003

文献指出,基本尺度熵方法可以应用于短时心率变异信号的分析。本文利用该方法,从数据库中提取窦性心律、房性心律失常的ECG信号,以实现该两种心律失常的检测。本文对MIT-BIH标准数据库中的正常窦性心律、房性早搏、窦性心动过缓信号进... 详细信息

文献指出,基本尺度熵方法可以应用于短时心率变异信号的分析。本文利用该方法,从数据库中提取窦性心律、房性心律失常的ECG信号,以实现该两种心律失常的检测。本文对MIT-BIH标准数据库中的正常窦性心律、房性早搏、窦性心动过缓信号进行了分析和检测。结果表明,基本尺度熵方法能够检测窦性和房性心律失常。

关键词：基本尺度熵窦性心律失常房性心律失常

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短时高频心电图的基本尺度熵分析

中国生物医学工程学报 2007年第4期26卷 508-512页

作者：李锦宁新宝陕西师范大学物理学与信息技术学院西安710062 南京大学电子科学与工程系近代声学国家重点实验室生物医学电子工程研究所南京210093

采用心电信号对心脏活动进行检测和分析是医学临床实践中心脏功能检测和诊断的最重要的方法和手段。本研究提出一种基本尺度熵方法来探讨时间序列的复杂性。该方法不受波形模式的影响,可以用来分析任意波形模式的信号,并且在叠加白噪声... 详细信息

采用心电信号对心脏活动进行检测和分析是医学临床实践中心脏功能检测和诊断的最重要的方法和手段。本研究提出一种基本尺度熵方法来探讨时间序列的复杂性。该方法不受波形模式的影响,可以用来分析任意波形模式的信号,并且在叠加白噪声后依然显示方法的有效性。对于低维的混沌Lorentz序列,基本尺度熵值可以敏感的捕捉到动力学系统的复杂性的变化。将该方法用于心电图信号的分析,可有效地从短时序列中区分出不同的生理、病理信号。该方法简单、运算快速、抗干扰,能够给临床应用提供方便。

关键词：基本尺度熵高频心电图信号心肌梗塞

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基于LCD基本尺度熵的齿轮故障RVM识别

机械强度 2019年第4期41卷 828-832页

作者：陈庆泸州职业技术学院机械工程系

针对齿轮故障振动信号非线性、非平稳性等特点,以及其故障特征提取较为困难的实际,提出了基于LCD基本尺度熵的齿轮故障特征提取方法。该方法利用局部特征尺度分解(LCD)对齿轮振动信号进行自适应分解,获取原始信号不同尺度分量;根据基本... 详细信息

针对齿轮故障振动信号非线性、非平稳性等特点,以及其故障特征提取较为困难的实际,提出了基于LCD基本尺度熵的齿轮故障特征提取方法。该方法利用局部特征尺度分解(LCD)对齿轮振动信号进行自适应分解,获取原始信号不同尺度分量;根据基本尺度熵能有效区分不同故障信号的复杂度,计算LCD分解所得内禀尺度分量(ISC)基本尺度熵,获得原始信号多个尺度的复杂度特征作为齿轮不同故障下的特征参数;将该特征参数输入相关向量机(RVM)分类器中判断齿轮故障,实现故障诊断。齿轮故障诊断实验结果表明,所提方法能够有效地识别齿轮的典型故障,相比其他一些方法,具有一定的优势。

关键词：局部特征尺度分解基本尺度熵特征提取齿轮

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多尺度化基本尺度熵及其在故障诊断中的应用

机械强度 2018年第3期40卷 565-569页

作者：王照河南护理职业学院公共学科部安阳455000

针对机械故障振动信号非线性、非平稳性等特点,提出了一种新的时间序列复杂性度量的方法—多尺度化基本尺度熵(Multiscale base-scale entropy,MBSE)。MBSE是基于基本尺度熵(base-scale entropy,BSE)而定义的,BSE可以对时间序列复杂性... 详细信息

针对机械故障振动信号非线性、非平稳性等特点,提出了一种新的时间序列复杂性度量的方法—多尺度化基本尺度熵(Multiscale base-scale entropy,MBSE)。MBSE是基于基本尺度熵(base-scale entropy,BSE)而定义的,BSE可以对时间序列复杂性和无规则程度进行度量,而MBSE则在BSE的基础上引入了尺度因子,是对时间序列在不同尺度因子下复杂性的量度,包含有更多时间模式信息。介绍了BSE和MBSE的概念,并将其应用于滚动轴承故障振动信号复杂性度量中,由此提出了一种基于MBSE和相关向量机的滚动轴承故障诊断方法。实例分析表明该方法能有效地提取故障特征,实现故障类型的诊断。

关键词：多尺度基本尺度熵复杂性故障诊断