基于多路搜索的时序突变异常快速分析

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1、硕士学位论文学校代码：10255学号：2161323基于多路搜索的时序突变异常快速分析AFASTANALYSISFORABRUPTCHANGEDETECTIONONTIMESERIESBASEDONMULTIPATHSEARCH学科专业：控制工程作者姓名：艾辣椒指导教师：齐金鹏答辩日期：2018年5月31日东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文

2、为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日基于多路搜索的时序突变异常快速分析摘要

3、随着人们物质生活水平的提高，心脏疾病的发生率一直在增加，而且一旦发生心脏疾病的致死率极高，它极大地威胁到了人们的健康。心电信号能反映心脏激动传导时各部位的生理状况，它是医生在临床上诊断心脏疾病的重要依据。所以，对于心电信号的深入研究和探索有着非常重要的意义。目前，对心电图的分析，大多数的医院还是采用人工分析的方式，这样不仅使得分析结果带有很强的主观性，而且随着病人的增多，工作量也是巨大的。随着计算机技术的飞速发展，人们急切的想要研究出一种准确性高，高效的心电信号自动分析技术。但是，目前由于心电信号本身的幅值小，频率低，数据量大的特性，而且它在采

4、集的过程中容易收到噪音的干扰，使得自动分析技术中还有很多需要研究和解决的问题。为了快速检测大规模心电信号的异常突变，本文首先提出了一种基于三叉搜索树（TST）的算法，即TSTKS算法。该算法是在Haar小波变换理论和改进的KS统计检验理论的基础上提出的。TSTKS算法的主要步骤是先用多级Haar小波变换分解待检测的时序数据，同时构建均值二叉树TcA和差值二叉树TcD，在两棵二叉树的基础上增加中间分支，推导出本文所需要的均值三叉树TSTcA和差值三叉树TSTcD。因此，将原始时序数据分割成更多的数据片段，从而提高了时序异常特征分析的搜索速度和精度

5、。然后，在改进的KS统计的I基础上，采用三种搜索准则，在两棵三叉树上从根到叶节点的多个搜索路径中检测到突变。在这个过程中，对TSTcA各层子节点对应的不同时序片段间的统计波动进行分析和度量，利用TSTcD各层子节点对应的差值参数，对不同时序片段的差值波动进行分析和度量。最后找到一条最优搜索路径，寻找原始时间序列的突变点。本文先通过仿真数据，将TSTKS算法与HWKS算法、K-S检验、和t检验三种方法从耗时、命中率、误差以及准确度四个方面进行了比较，仿真结果表明，与以前使用的HWKS、KS和T方法相比，所提出的TSTKS有较短的计算时间、较高的命

6、中率和较高的精度。特别地，TSTKS算法还解决了本文之前提出HWKS算法对于数据的中间部位和边界的出现异常数据不敏感等缺点。最后，本文利用数据库MIT-BIH，先是将正常心电图和不正常心电图合成待检测的数据，来验证TSTKS算法在心电信号上的突变点检测算法的可行性。然后再仿真一部分心律失常的心电信号，验证TSTKS算法的性能。对实际心电信号的研究结果表明，提出的TSTKS在诊断心电信号异常上有很好实际意义，对潜在的临床应用具有十分重要的意义，有助于心脏病的诊断和预测。关键词：突变点；时间序列；心电信号；三叉搜索树IIAFASTANALYSISF

7、ORABRUPTCHANGEDETECTIONONTIMESERIESBASEDONMULTIPATHSEARCHABSTRACTWiththeimprovementofpeople’slivingstandards,morbidityandmortalityofheartdiseasehasincreased.Itisagreatthreattopeople'shealth.Electrocardiogram(ECG)canreflectthephysiologicalstatusofvariouspartsoftheheartwhenthe

8、heartisexcited.Itisanimportantbasisfordoctorstodiagnoseheartdiseaseclinical