基于机器视觉的三部脉搏采集系统的研究
发布时间：2021-02-06 13:39
脉诊是中医辨证理论体系的重中之重。传统的脉诊过程中,中医根据主观感觉和长年累月的实践经验来分析脉搏特征。因此脉诊应当结合现代科技技术研发设计脉搏采集系统,推动脉诊的智能化和规范化发展。本课题基于中医“三部九候”理论,研究设计了一款适用在寸口三部脉的脉搏采集系统,该采集装置以STM32f030F4P6芯片作为微处理器,采用压电式传感器与薄膜传感器有效结合的方式分别获得脉搏信号与取脉压力信号;根据传感器输出信号的特点设计调理电路,并通过AD转换获得数字信号。该系统符合传统中医脉诊的“三部九候”理论,既能支持单部独立采集,又能支持三部同时采集。本文利用机器视觉算法进行了寸关尺三部定位的研究。采用六个步进电机以及丝杠导轨副构建寸关尺三部的水平运动结构,实现脉搏传感器在水平面上的运动;竖直方向的三个电机以及丝杠导轨结构实现传感器与皮肤接触的调节。腕托正上方安装摄像头以实现手腕图像的获取,采用OpenCV对手腕图像进行灰度化、直方图均衡化、皮肤分割、多边形轮廓拟合和角点检测等操作,识别出寸关尺三部位置。基于RS485通信技术驱动水平运动的步进电机,从而控制脉搏传感器移动到对应的位置。本文研究了基于...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１寸关尺位置示意图??Ｆｉ．?１．１?Ｌｏｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｕｎ，ｕａｎ?ａｎｄ?ｃｈｉｏｓｉｔｉｏｎ??
号采集，则需要??在按照传统中医体系对脉搏波处理分析前，转化和阐明光电传感器的实验结果。现在绝??大部分应用光电传感器的脉搏采集机构多用于手指或外耳轮廓采集，不能模拟传统老中??医“三部九候”理论在腕部桡动脉寸口区取脉，且缺少加压机构，从而不能得到取脉压??力。总而言之，由于实验机理不同和脉搏特征信息不足，光电传感器在脉搏采集系统研??发设计进程中的应用受到限制。??１．３．１．２脉象仪结构研宄??在国外，与脉搏采集装置相关的最早发明是由英国人设计而成的杠杆式脉搏采集装??置，如图１．２所示。采集装置结构中传感器设置弹簧为动力，通过记录弹簧的反作用力??反应手腕桡动脉寸口区的脉搏波［２４］。??图１．２国外第一款杠杆式脉象仪??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｆｉｒｓｔ?ｌｅｖｅｒ?ｓｐｈｙｇｍｏｇｒａｐｈ?ｉｎ?ｆｏｒｅｉｇｎ?ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ??
第６页?华东理工大学硕士毕业论文??的脉搏检测系统。??ｐｉ：．：：：…一??瞧??图１．３?ＺＭＨ－Ｉ脉诊仪机械结构??Ｆｉｇ．?１．３?Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＺＭＨ－Ｉ?ｓｐｈｙｇｍｏｇｒａｐｈ??１．３．２脉搏信号分析的研究发展趋势??１．３．２．１脉搏信号预处理??脉搏属于相对较强的一种准周期信号，然而特别容易受到干扰和影响。外部环境条??件的一点点改变、操作过程稍有不慎和人体的身体健康状态的变化都会影响脉搏波形。??脉搏信号中存在的大部分干扰包括５０Ｈｚ的工频、频率小于１Ｈｚ的基线漂移等低频干扰??和高频干扰，因此不仅需要在硬件电路设计时做低通滤波处理，而且需要在信号分析分??类前实行预处理操作把干扰减小到最校早期传统的滤波方法有无线和有线脉冲响应滤??波器、整系数数字滤波器［３８＿３９］，另外还有形态学滤波［４（）］、独立分量分解滤波［４１４２］和自适??应滤波［４３ｊ等方式。此外，小波变换［４４￣４６］的滤波算法与经验模态分解（ＥＭＤ）也经常用于??脉搏分析分类。况雪等［４７］人将脉搏信号先进行希尔伯特－黄变换（ＨＨＴ），然后结合时变??滤波（ＴＶＦ）对脉搏彳目号实行ＥＭＤ，消除了干扰因素的影响。ＹａｎｇＦａｎｇ．?Ｗａｎｇ等［４８］人??提出小波变换和ＨＨＴ相结合的滤波算法，获得了明显的成效。??１．３．２．２脉搏信号的特征提取方法??现代脉诊客观化中对脉搏信号的特征提取主要集中在时域和频域，脉搏信号的时域??特征能够反映心血管系统健康状态，而频域特征能够反映人体神经系统功能。长期以来，??主要的脉搏波分析方法如下［４９］：??（１）时域分析法。这是最早提出同时也是使用
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PID控制算法的二阶惯性纯滞后系统设计[J]. 霍婷婷. 现代电子技术. 2019(21)
[2]单片机STM32F103C8T6的红外遥控器解码系统设计[J]. 胡进德. 单片机与嵌入式系统应用. 2019 (10)
[3]基于改进HHT的脉搏信号分析方法[J]. 况雪,李智,王勇军,张绍荣. 计算机工程. 2019(09)
[4]浅析现代脉诊仪的研究进展[J]. 杨培云,滕晶,齐向华. 湖南中医杂志. 2018(04)
[5]脉搏信号和主成分分析在亚健康状态识别中的应用[J]. 任亚莉,张爱华,孔令杰. 计算机应用与软件. 2013(03)
[6]脉象信号滤波与特征值提取[J]. 蔡潇,秦肖臻,康双双. 计算机工程与科学. 2012(09)
[7]中医四诊合参辅助诊断关键技术的数字化、量化研究[J]. 牛欣,杨学智,朱庆文,李海燕,马良宵,牛婷立,郭宙,董晓英. 世界科学技术(中医药现代化). 2011(01)
[8]“独取寸口”脉法传统与现代研究探析[J]. 刘燕平,黄岑汉. 中华中医药杂志. 2011(01)
[9]基于STM32F103R8T6的数字式量度继电器设计与应用[J]. 景沈锋,姚波,汤建军. 低压电器. 2010(21)
[10]关于脉诊寸、关、尺长度的研究[J]. 汪南玥,于友华,陈岩,闪增郁,李同达,陈燕萍. 中华中医药杂志. 2009(12)
博士论文
[1]王叔和《脉经》文献研究[D]. 陈婷.中国中医科学院 2009
硕士论文
[1]便携式三部脉象采集系统与脉象信号处理研究[D]. 金陈玲.华东理工大学 2019
[2]新型三部脉象采集系统与脉象信息分析研究[D]. 杨杰.华东理工大学 2018
[3]无人越障车驱动控制系统设计开发[D]. 任清亮.北京交通大学 2018
[4]基于双摄像头的手势识别及运动参数测量方法的研究[D]. 庞博升.哈尔滨工业大学 2015
[5]基于改进YCrCb色彩空间的人脸检测算法[D]. 王华清.重庆交通大学 2010
本文编号：3020706
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１寸关尺位置示意图??Ｆｉ．?１．１?Ｌｏｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｕｎ，ｕａｎ?ａｎｄ?ｃｈｉｏｓｉｔｉｏｎ??
号采集，则需要??在按照传统中医体系对脉搏波处理分析前，转化和阐明光电传感器的实验结果。现在绝??大部分应用光电传感器的脉搏采集机构多用于手指或外耳轮廓采集，不能模拟传统老中??医“三部九候”理论在腕部桡动脉寸口区取脉，且缺少加压机构，从而不能得到取脉压??力。总而言之，由于实验机理不同和脉搏特征信息不足，光电传感器在脉搏采集系统研??发设计进程中的应用受到限制。??１．３．１．２脉象仪结构研宄??在国外，与脉搏采集装置相关的最早发明是由英国人设计而成的杠杆式脉搏采集装??置，如图１．２所示。采集装置结构中传感器设置弹簧为动力，通过记录弹簧的反作用力??反应手腕桡动脉寸口区的脉搏波［２４］。??图１．２国外第一款杠杆式脉象仪??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｆｉｒｓｔ?ｌｅｖｅｒ?ｓｐｈｙｇｍｏｇｒａｐｈ?ｉｎ?ｆｏｒｅｉｇｎ?ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ??
第６页?华东理工大学硕士毕业论文??的脉搏检测系统。??ｐｉ：．：：：…一??瞧??图１．３?ＺＭＨ－Ｉ脉诊仪机械结构??Ｆｉｇ．?１．３?Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＺＭＨ－Ｉ?ｓｐｈｙｇｍｏｇｒａｐｈ??１．３．２脉搏信号分析的研究发展趋势??１．３．２．１脉搏信号预处理??脉搏属于相对较强的一种准周期信号，然而特别容易受到干扰和影响。外部环境条??件的一点点改变、操作过程稍有不慎和人体的身体健康状态的变化都会影响脉搏波形。??脉搏信号中存在的大部分干扰包括５０Ｈｚ的工频、频率小于１Ｈｚ的基线漂移等低频干扰??和高频干扰，因此不仅需要在硬件电路设计时做低通滤波处理，而且需要在信号分析分??类前实行预处理操作把干扰减小到最校早期传统的滤波方法有无线和有线脉冲响应滤??波器、整系数数字滤波器［３８＿３９］，另外还有形态学滤波［４（）］、独立分量分解滤波［４１４２］和自适??应滤波［４３ｊ等方式。此外，小波变换［４４￣４６］的滤波算法与经验模态分解（ＥＭＤ）也经常用于??脉搏分析分类。况雪等［４７］人将脉搏信号先进行希尔伯特－黄变换（ＨＨＴ），然后结合时变??滤波（ＴＶＦ）对脉搏彳目号实行ＥＭＤ，消除了干扰因素的影响。ＹａｎｇＦａｎｇ．?Ｗａｎｇ等［４８］人??提出小波变换和ＨＨＴ相结合的滤波算法，获得了明显的成效。??１．３．２．２脉搏信号的特征提取方法??现代脉诊客观化中对脉搏信号的特征提取主要集中在时域和频域，脉搏信号的时域??特征能够反映心血管系统健康状态，而频域特征能够反映人体神经系统功能。长期以来，??主要的脉搏波分析方法如下［４９］：??（１）时域分析法。这是最早提出同时也是使用
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PID控制算法的二阶惯性纯滞后系统设计[J]. 霍婷婷. 现代电子技术. 2019(21)
[2]单片机STM32F103C8T6的红外遥控器解码系统设计[J]. 胡进德. 单片机与嵌入式系统应用. 2019 (10)
[3]基于改进HHT的脉搏信号分析方法[J]. 况雪,李智,王勇军,张绍荣. 计算机工程. 2019(09)
[4]浅析现代脉诊仪的研究进展[J]. 杨培云,滕晶,齐向华. 湖南中医杂志. 2018(04)
[5]脉搏信号和主成分分析在亚健康状态识别中的应用[J]. 任亚莉,张爱华,孔令杰. 计算机应用与软件. 2013(03)
[6]脉象信号滤波与特征值提取[J]. 蔡潇,秦肖臻,康双双. 计算机工程与科学. 2012(09)
[7]中医四诊合参辅助诊断关键技术的数字化、量化研究[J]. 牛欣,杨学智,朱庆文,李海燕,马良宵,牛婷立,郭宙,董晓英. 世界科学技术(中医药现代化). 2011(01)
[8]“独取寸口”脉法传统与现代研究探析[J]. 刘燕平,黄岑汉. 中华中医药杂志. 2011(01)
[9]基于STM32F103R8T6的数字式量度继电器设计与应用[J]. 景沈锋,姚波,汤建军. 低压电器. 2010(21)
[10]关于脉诊寸、关、尺长度的研究[J]. 汪南玥,于友华,陈岩,闪增郁,李同达,陈燕萍. 中华中医药杂志. 2009(12)
博士论文
[1]王叔和《脉经》文献研究[D]. 陈婷.中国中医科学院 2009
硕士论文
[1]便携式三部脉象采集系统与脉象信号处理研究[D]. 金陈玲.华东理工大学 2019
[2]新型三部脉象采集系统与脉象信息分析研究[D]. 杨杰.华东理工大学 2018
[3]无人越障车驱动控制系统设计开发[D]. 任清亮.北京交通大学 2018
[4]基于双摄像头的手势识别及运动参数测量方法的研究[D]. 庞博升.哈尔滨工业大学 2015
[5]基于改进YCrCb色彩空间的人脸检测算法[D]. 王华清.重庆交通大学 2010
本文编号：3020706
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