摘要：睡眠质量评估是现代医学诊断与健康监测的重要组成部分，准确的睡眠分期是睡眠障碍筛查、神经系统疾病辅助诊断以及日常健康管理的基础。传统睡眠分期主要依赖睡眠技师对整夜脑电图（EEG）、眼电图（EOG）与肌电图（EMG）等多导睡眠信号进行人工判读，存在效率低、耗时长、主观性强以及判读结果一致性差等问题，难以满足大规模临床应用与家庭健康监测的实际需求。因此，研究高效、准确、易用的睡眠分期自动化方法具有重要的理论价值与临床应用意义。
内容简介
本文设计并实现了一个基于最小二乘支持向量机（Least Squares Support Vector Machine，LS-SVM）的睡眠分期智能监测系统，实现了对清醒期（W）、浅睡眠期（N1、N2）、深睡眠期（N3）以及快速眼动期（REM）共五个睡眠阶段的自动分类识别。系统以 LS-SVM 作为核心分类算法，支持 RBF 径向基核、线性核与多项式核三种核函数，并集成了耦合模拟退火（Coupled Simulated Annealing，CSA）与单纯形法（Simplex）相结合的两阶段混合参数优化策略，实现了正则化参数与核参数的自动寻优。针对五类睡眠分期这一典型多分类问题，系统采用一对一（One-vs-One）多分类编码方案，将五分类问题分解为十个二分类子问题，通过投票机制融合子分类器结果，有效提高了整体分类准确率。
系统基于 MATLAB App Designer 平台开发，采用数据层、业务逻辑层与表示层三层松耦合架构，提供了完整的中文图形用户界面（GUI），集成了数据加载、数据验证与预处理、参数配置、模型训练、性能评估、结果可视化以及模型与报告导出等功能模块。实验在包含 600 个样本、12 维特征、5 个类别的睡眠数据集上进行，结果表明：采用 RBF 核时系统训练准确率达 99.5%，测试准确率达 99.44%，平均精确率、召回率与 F1 分数均达到 99.4% 以上，单次训练时间约 20 秒，能够满足准实时监测需求；三种核函数的对比实验进一步验证了系统在不同核映射下的鲁棒性与有效性。
文档概述
文档信息
版本：初稿
页数：39页
字数：16731个字
格式：word（可编辑）
图表：12张图、6张表、15个公式
文档目录
第1章 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 本文主要工作 3
1.4 论文组织结构 3
第2章 相关理论与技术 5
2.1 睡眠分期标准 5
2.2 支持向量机理论 5
2.3 最小二乘支持向量机 6
2.4 核函数理论 7
2.5 参数优化方法 8
第3章 系统设计 10
3.1 系统总体架构 10
3.2 数据处理模块 11
3.3 特征提取模块 11
3.4 分类识别模块 12
3.5 用户界面设计 12
第4章 系统实现 14
4.1 开发环境与工具 14
4.2 核心算法实现 15
4.3 参数优化实现 16
4.4 多分类策略实现 16
4.5 GUI 界面实现 17
第5章 实验与分析 19
5.1 数据集介绍 19
5.2 实验设置 20
5.3 性能评估指标 20
5.4 实验结果分析 21
5.5 不同核函数对比 24
第6章 总结与展望 29
6.1 工作总结 29
6.2 创新点 29
6.3 不足与改进 30
6.4 未来工作展望 30
参考文献 31
致 谢 33
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作者信息
原创作者：bob（可提供二次开发有偿修改服务）
项目编号：AI-20-Doc
原创声明：本项目为原创作品