用于监控传染疾病流行程度的声音监测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了用于监控传染疾病流行程度的声音监测方法及系统，其在监测区域内的若干监测点布置监测装置组成监控网络，该方法包括如下步骤：S1)通过各监测点的监测装置进行声音监测的步骤，包括：拾取声音信号，进行声音信号预处理后，从中检测和截取出人声信号，基于机器学习模型进行人声信号的疾病声音识别与疾病声音统计，从而获得该监测点的声音监测结果；S2)基于各监测点的声音监测结果，进行全监测区域的分析和统计，获得全监测区域内传染疾病流行程度的步骤。本发明专利技术统计速度快，可实现传染性、流行性疾病的实时监控和预警，覆盖面广泛，具有较高的应用推广意义，可广泛推广使用。

【技术实现步骤摘要】
用于监控传染疾病流行程度的声音监测方法及系统
本专利技术涉及声学处理
，具体涉及一种声音监测方法及系统。
技术介绍
现在的传染病监控的方式还相对比较传统，主要是通过医院监控前来看病的人，从而实现相应的统计和了解。但是医院的实地收集和统计，一般都是在疾病已经流行起来后才发现，而且统计面比较受限。现有的传染病监控的方式存在以下的缺点：医院统计反应比较缓慢、覆盖面较窄、代价昂贵。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中的问题，本专利技术的其中一个目的是提供一种用于监控传染疾病流行程度的声音监测方法，本专利技术的另一个目的是提供一种用于监控传染疾病流行程度的声音监测系统。技术方案：为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于监控传染疾病流行程度的声音监测方法，其在监测区域内的若干监测点布置监测装置组成监控网络，该方法包括如下步骤：S1)通过各监测点的监测装置进行声音监测的步骤，包括：拾取声音信号，进行声音信号预处理后，从中检测和截取出人声信号，基于机器学习模型进行人声信号的疾病声音识别与疾病声音统计，从而获得该监测点的声音监测结果；S2)基于各监测点的声音监测结果，进行全监测区域的分析和统计，获得全监测区域内传染疾病流行程度的步骤。进一步优选的，所述监测装置包括主要由若干麦克风组成的麦克风阵列；所述S1)通过各监测点的监测装置进行声音监测的步骤，具体包括：S11)声音信号拾取：通过主要由若干麦克风组成的多麦克风阵列拾取声音信号；>S12)声音信号预处理：对多麦克风阵列采集拾取到的声音信号进行消噪处理，得到消噪后的声音信号；S13)人声预检测：从消噪后的声音信号中检测和截取出人声信号；S14)疾病声音识别：将截取出的人声信号送入训练好的机器学习模型，识别出其中的若干疾病声音信号及其类别；S15)疾病声音统计：统计步骤S13)得到的人声信号的平均功率、步骤S14)得到的若干疾病声音信号的平均功率、以及步骤S14)得到的若干疾病声音信号与步骤S13)得到的人声信号的平均功率比；S16)信息传输：向汇集端传输该监测点的声音监测结果；所述声音监测结果包括步骤S15)得到的人声信号的平均功率，以及所述若干疾病声音信号与所述人声信号的平均功率比。进一步优选的，所述S2)基于各监测点的声音监测结果，进行全监测区域的分析和统计，获得全监测区域内传染疾病流行程度的步骤，具体包括：S21)将各监测点输出的声音监测结果与预设监控阈值进行比较，得到各监测点的传染疾病流行指标；S22)根据各监测点的传染疾病流行指标，统计全监测区域传染疾病的流行率；S23)判断步骤S22)得到的全监测区域传染疾病的流行率是否大于预设预警阈值，如是，则输出预警信息。进一步优选的，所述S15)疾病声音统计：统计步骤S13)得到的人声信号的平均功率、步骤S14)得到的若干疾病声音信号的平均功率、以及步骤S14)得到的若干疾病声音信号与步骤S13)得到的人声信号的平均功率比，具体包括：计算得到第n种疾病声音信号的平均功率：其中，t为时间，xn(t)为步骤S14)得到的若干疾病声音信号中的第n种疾病声音信号，为第n种疾病声音信号对应的平滑系数；计算得到上述若干疾病声音信号总的加权平均功率：其中，N为步骤S14)得到的若干疾病声音信号的类别总数，wn为第n种疾病声音信号的预设权值；计算得到人声信号的平均功率Ps(t)：Ps(t)＝αsPs(t-1)+(1-αs)s2(t)其中，s(t)为步骤S13)得到的人声信号，αs为平滑系数；统计得到所述若干疾病声音信号与所述人声信号的平均功率比R(t)为：R(t)＝Px(t)/Ps(t)；所述S16)信息传输中，向汇集端传输的该监测点的声音监测结果包括人声信号的平均功率Ps(t)，以及步骤S15)得到的所述若干疾病声音信号与所述人声信号的平均功率比R(t)。进一步优选的，所述步骤S21)将各监测点输出的声音监测结果与预设监控阈值进行比较，得到各监测点的传染疾病流行指标，具体包括：针对第m个监测点输出的声音监测结果Rm(t)和判断该监测点的若干疾病声音信号与人声信号的平均功率比Rm(t)是否大于第一预设监控阈值TR，同时判断该监测点人声信号的平均功率是否大于第二预设监控阈值TP，如两者同时为是，则将该监测点的传染疾病流行指标Fm(t)设为1，否则，则将该监测点的传染疾病流行指标Fm(t)设为0；所述步骤S22)根据各监测点的传染疾病流行指标，统计全监测区域传染疾病的流行率中，全监测区域传染疾病的流行率为：其中，M为全监测区域内/全监测区域监控网络内的监测点的总数；所述步骤S23)中，判断步骤S22)得到的全监测区域传染疾病的流行率E(t)是否大于预设预警阈值TE，如是，则输出预警信息。优选的，所述步骤S14)前，还包括：预先构建机器学习模型，通过短时傅里叶变换将预先采集获取的各类疾病声音作为样本处理成二维时频图，输入机器学习模型进行训练，得到训练好的机器学习模型；所述各类疾病声音包括咳嗽声和/或喷嚏声；所述步骤S14)中的疾病声音信号包括咳嗽声音信号和/或喷嚏声音信号。本专利技术同时提供了一种用于监控传染疾病流行程度的声音监测系统，该系统包括监控网络；所述监控网络包括云端服务器、在全监测区域内布置的若干监测点，以及在各监测点布置的监测装置；所述云端服务器包括：第一处理器；以及存储有计算机可执行指令的第一存储器，所述第一存储器的可执行指令在被第一处理器执行时，实现如上任一所述方法中属于步骤S2)的步骤；所述各监测装置包括主要由若干麦克风组成的麦克风阵列，以及第二处理器；以及存储有计算机可执行指令的第二存储器，所述第二存储器的可执行指令在被第二处理器执行时，实现如上任一所述方法中属于步骤S1)的步骤。优选的，所述汇集端为云端。也即各监测点信息传输的汇集端为云端。优选的，各监测点向云端传输该监测点的声音监测结果。有益效果：本专利技术提供的用于监控传染疾病流行程度的声音监测方法及系统，通过在监测区域内设置若干监测点，并在各监测点布置监测装置组成监控网络，通过各监测点的监测装置进行声音信号拾取、预处理后，从中检测和截取出人声信号，基于机器学习模型进行人声信号的疾病声音识别与疾病声音统计，从而获得该监测点的声音监测结果，进而通过云端汇集各监测点的声音监测结果，进行全监测区域的分析和统计，获得全监测区域内传染疾病流行程度。本专利技术统计速度快，可实现传染性、流行性疾病的实时监控和预警，覆盖面广泛，具有较高的应用推广意义，可广泛推广使用。附图说明图1为本实施例提供的用于监控传染疾病流行程度的声音监测系统的架构示意图；图2为本实施例提供的方法中通过各监测点的监测装置进行声音监本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于监控传染疾病流行程度的声音监测方法，其特征在于，在监测区域内的若干监测点布置监测装置组成监控网络，该方法包括如下步骤：/nS1)通过各监测点的监测装置进行声音监测的步骤，包括：/n拾取声音信号，进行声音信号预处理后，从中检测和截取出人声信号，基于机器学习模型进行人声信号的疾病声音识别与疾病声音统计，从而获得该监测点的声音监测结果；/nS2)基于各监测点的声音监测结果，进行全监测区域的分析和统计，获得全监测区域内传染疾病流行程度的步骤。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于监控传染疾病流行程度的声音监测方法，其特征在于，在监测区域内的若干监测点布置监测装置组成监控网络，该方法包括如下步骤：
S1)通过各监测点的监测装置进行声音监测的步骤，包括：
拾取声音信号，进行声音信号预处理后，从中检测和截取出人声信号，基于机器学习模型进行人声信号的疾病声音识别与疾病声音统计，从而获得该监测点的声音监测结果；
S2)基于各监测点的声音监测结果，进行全监测区域的分析和统计，获得全监测区域内传染疾病流行程度的步骤。


2.根据权利要求1所述的用于监控传染疾病流行程度的声音监测方法，其特征在于：所述监测装置包括主要由若干麦克风组成的麦克风阵列；
所述S1)通过各监测点的监测装置进行声音监测的步骤，具体包括：
S11)声音信号拾取：通过主要由若干麦克风组成的多麦克风阵列拾取声音信号；
S12)声音信号预处理：对多麦克风阵列采集拾取到的声音信号进行消噪处理，得到消噪后的声音信号；
S13)人声预检测：从消噪后的声音信号中检测和截取出人声信号；
S14)疾病声音识别：将截取出的人声信号送入训练好的机器学习模型，识别出其中的若干疾病声音信号及其类别；
S15)疾病声音统计：统计步骤S13)得到的人声信号的平均功率、步骤S14)得到的若干疾病声音信号的平均功率、以及步骤S14)得到的若干疾病声音信号与步骤S13)得到的人声信号的平均功率比；
S16)信息传输：向汇集端传输该监测点的声音监测结果；
所述声音监测结果包括步骤S15)得到的人声信号的平均功率，以及所述若干疾病声音信号与所述人声信号的平均功率比。


3.根据权利要求1所述的用于监控传染疾病流行程度的声音监测方法，其特征在于：
所述S2)基于各监测点的声音监测结果，进行全监测区域的分析和统计，获得全监测区域内传染疾病流行程度的步骤，具体包括：
S21)将各监测点输出的声音监测结果与预设监控阈值进行比较，得到各监测点的传染疾病流行指标；
S22)根据各监测点的传染疾病流行指标，统计全监测区域传染疾病的流行率；
S23)判断步骤S22)得到的全监测区域传染疾病的流行率是否大于预设预警阈值，如是，则输出预警信息。


4.根据权利要求2所述的用于监控传染疾病流行程度的声音监测方法，其特征在于：所述S15)疾病声音统计：统计步骤S13)得到的人声信号的平均功率、步骤S14)得到的若干疾病声音信号的平均功率、以及步骤S14)得到的若干疾病声音信号与步骤S13)得到的人声信号的平均功率比，具体包括：
计算得到第n种疾病声音信号的平均功率：



其中，t为时间，xn(t)为步骤S14)得到的若干疾病声音信号中的第n种疾病声音信号，为第n种疾病声音信号对应的平滑系数；
计算得到上述若干疾病声音信号总的加权平均功率：



其中，N为步骤S14)得到的若干疾病声音信号的类别总数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张铭，章雒霏，
申请(专利权)人：绍兴声科科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33