초록
본 논문에서는 사람의 비정상적인 호흡과 정상적인 호흡 신호를 획득한 후, 이 신호들을 분석하고, 특히 비정상 호흡신호를 감지하는 방법과 정상 및 비정상 신호를 분류하는 방법을 제시한다. 본 연구에서 사람의 호흡신호는 BIOPAC 장비를 활용하여 획득하며, 사람의 호흡 상태를 정량적인 수치 정보를 활용하여 판단한다. 궁극적으로 본 논문에서는 일반 환경에서 사람의 호흡상태를 신호로 획득하여 분석하고, 호흡상태를 모니터링 할 수 있는 시스템을 개발하고자 하며, 무호흡 상태를 감지 할 수 있는 방법을 제안한다. 획득되는 호흡신호를 활용하여 정량적인 정보를 바탕으로 호흡신호를 상태에 따라 분류한다. 접촉식 의료장비를 활용하여 호흡신호를 획득하고 호흡상태를 분류하기 전에 잡음제거 알고리즘을 적용한다. 기존의 사비츠키-골레이 필터와 중간값 필터의 장점만을 활용하여 혼합필터를 사용하여 신호를 분석하기에 적절한 상태가 되도록 한다. 서로 다른 호흡 상태, 즉 서로 다른 클래스간 거리는 최대로 하고, 동일한 호흡상태, 즉 같은 클래스 간의 거리는 최소로 하기 위해 신호 획득후 신호의 특징값들 간의 상호상관 계수를 계산한다. 제안하는 알고리즘은 실제 호흡 환경에 적용할 수 있을 정도로 직관적이고, 제안하는 방법을 증명하기 위한 실험 결과들을 함께 제시한다.
This paper focuses on detecting abnormal patterns of respiration of humans. In this study, a contact-based device was used to acquire both normal and abnormal respiration signals. To this end, this paper reports the development of a monitoring system to investigate the respiratory status of humans in a normal environment. This work aims to classify the respiratory status, i.e., normal and abnormal status, quantitatively. The respiration signal is acquired using a contact-based medical device (BIOBPAC), and noise reduction is carried out before classifying the respiratory status. To reduce noise, a mixed filter that combines the Savitzky-Golay filter and Median filter is applied to the acquired respiration signals. The inter-class distance is maximized, and the intra-class distance is minimized. The proposed algorithm is straightforward and can be applied to a practical environment. In addition, the experimental results are provided to substantiate the proposed approach.