基于CEEMDAN的脉搏波数据增强双层SMOTE算法

来源：电子测量技术杂志2025年第15期北京时间：

作者：李辉，李振华，李瑞杰，张志东，薛晨阳

单位：中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室 太原 030051

摘要：针对SMOTE算法在处理脉搏波数据不平衡问题中存在噪声干扰敏感及生成样本物理特性失真等问题。本文提出了一种基于CEEMDAN改进的CP-SMOTE算法，将预处理的脉搏波分解为主波层与次波层分别生成样本，可有效去除残余噪声。同时，在生成新样本时，本算法结合脉搏波信号特征，设计了自适应距离度量和约束监督机制，确保生成样本在保持数据物理特性的同时增强类间区分度。基于自建数据集和公开PPG-BP数据集，结合四种分类器对改进算法进行了全面实验。在自建数据集中，CP-SMOTE在AUC、G-mean、F1等关键指标上全面超越SMOTE系列算法，最低提升1.51%，最高提升18.25%。在公开数据集中对比其他改进算法准确率、G-mean和AUC分别提升2.24%、1.47%和1.43%以上。结果表明，该算法显著优于传统SMOTE及其他变种算法，研究结果验证了该算法生成的样本有效避免了物理特性失真问题与噪声干扰问题。

关键词：数据不平衡;CEEMDAN;自适应距离;约束监督机制;过采样算法

基金资助：山西省重点研发计划(202102130501011)、海南省重点研发计划（ZDYF2022SHFZ304）项目资助