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計(jì)算服務(wù)支撐呼吸監(jiān)控，識(shí)別率大于90%

發(fā)布時(shí)間: 2022-01-19


世界衛(wèi)生組織曾進(jìn)行過一項(xiàng)社會(huì)調(diào)查，調(diào)查發(fā)現(xiàn)超過2億3500萬人患有哮喘,每年有超過300萬人死于慢性阻塞性肺病。

呼吸疾病在全世界廣泛發(fā)生。目前，已有專家學(xué)者開展對(duì)于呼吸狀態(tài)的監(jiān)控與分析，通過對(duì)呼吸狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)測(cè)量，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人類及其他哺乳動(dòng)物生理和心理雙重狀態(tài)的評(píng)估，從而有效、及時(shí)地制定相應(yīng)干預(yù)措施或治療手段。

依托曙光計(jì)算服務(wù)，開發(fā)便攜式呼吸監(jiān)控系統(tǒng)

近期，華東師范大學(xué)一課題組結(jié)合曙光計(jì)算服務(wù)平臺(tái)的算力資源，開發(fā)出了一套便攜式呼吸監(jiān)控系統(tǒng)。據(jù)悉，該系統(tǒng)可遠(yuǎn)程、非接觸采集測(cè)量對(duì)象的原始呼吸圖像，再?gòu)膱D像序列中提取呼吸信號(hào)，最后對(duì)呼吸信號(hào)進(jìn)行智能分析和智能診斷。便攜式呼吸監(jiān)控系統(tǒng)在圖1中展示。

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圖1.便攜式呼吸監(jiān)控系統(tǒng)

通過攝像頭系統(tǒng)將追蹤用戶身上粘貼的標(biāo)志物，從用戶的胸腹移動(dòng)中提取呼吸信號(hào)，對(duì)呼吸信號(hào)進(jìn)行濾波處理，自動(dòng)計(jì)算用戶的呼吸速率，判斷呼吸模式，最后利用曙光計(jì)算服務(wù)平臺(tái)加速計(jì)算后將結(jié)果發(fā)送至微信小程序端。

相較于傳統(tǒng)的檢測(cè)方法，此套監(jiān)控系統(tǒng)無需儀器與測(cè)試者接觸，減少了被測(cè)人員的生理與心理負(fù)擔(dān)。

基于曙光計(jì)算服務(wù)平臺(tái)的支撐，呼吸監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過海量圖像處理和信號(hào)處理技術(shù)后獲取呼吸信號(hào)、計(jì)算呼吸速率等關(guān)鍵指標(biāo)，并使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型實(shí)現(xiàn)對(duì)異常呼吸的識(shí)別和分類，不僅可以實(shí)時(shí)獲取并顯示呼吸波形，還能定時(shí)將呼吸模式的診斷結(jié)果發(fā)送至用戶的手機(jī)。圖2展示了便攜式呼吸監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景下運(yùn)行的效果。


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圖2.在實(shí)際應(yīng)用中的便攜式呼吸監(jiān)控系統(tǒng)

此外，系統(tǒng)將配置去噪和去除移動(dòng)干擾、呼吸速率估計(jì)和呼吸模式分類模塊等更多模塊，以優(yōu)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能力。諸類技術(shù)的實(shí)現(xiàn)都需要更大的算力支撐。

正確率增加至85%，識(shí)別率大于90%

在未來，華東師范大學(xué)某課題組還對(duì)該呼吸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開展更長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃。課題組將依托曙光計(jì)算服務(wù)強(qiáng)大的算力支撐，進(jìn)一步增強(qiáng)此套便攜式呼吸監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用能力：將呼吸測(cè)量距離增加至最遠(yuǎn)4米，并實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)量人數(shù)大于2人；優(yōu)化呼吸狀態(tài)診斷正確率增加至85%以上，實(shí)現(xiàn)異常呼吸模式的識(shí)別率大于90%等多項(xiàng)指標(biāo)的提升。

便攜式呼吸監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景，將包括但不僅限于辦公場(chǎng)景、健身房、養(yǎng)老院、醫(yī)院、畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)、體育競(jìng)技等多個(gè)領(lǐng)域。通過對(duì)人群進(jìn)行非接觸式的呼吸狀態(tài)測(cè)量，輔助開展公共衛(wèi)生疾病的篩查與監(jiān)控，為人類健康增添一道安全屏障。此外，人類及其他哺乳動(dòng)物是高度復(fù)雜的空間和時(shí)間有機(jī)融合體，該技術(shù)及其將來的擴(kuò)展系統(tǒng)可以有效地、非接觸地捕獲復(fù)雜環(huán)境下的生理信號(hào)信息，故可以為其他基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究提供非常有效的技術(shù)解決方案。


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