基于EMD的心电信号去噪方法研究及实现验证

发布时间：2017-03-24 15:11

  本文关键词：基于EMD的心电信号去噪方法研究及实现验证，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：移动通信技术的发展以及智能终端在软硬件性能上的提升,促使了远程心电医疗监护技术的进一步发展。自2009年IBM提出的“智慧地球”以来,很多人就已经在加大对“智慧医疗”的研究,来解决医疗效率低、看病难、看病贵的窘状。其中,生命体征信号是一种微弱信号,具有强烈的非平稳性,信号的频谱与噪声相互重叠,对生命体征信号的处理是一个难点。心电信号是一个极其重要的生命体征信号,包含着人体心脏活动的所有信息,极易受环境的影响,所采集到的心电信号,常常伴随肌电干扰、工频干扰、基线漂移等干扰,严重影响了对心脏功能的准确判断。传统的小波去噪算法的自适应性差,而且也很难同时将高频部分和低频部分的噪声去除。经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)是一种自适应性强的时频处理方法,经过近十七年发展,在各个领域都倍受青睐。本课题提出了一种基于EMD的心电信号噪声去除方法,主要有以下两方面内容:1.设计一种基于EMD的心电信号噪声去除算法。其中主要包括设计本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)的噪声评价系数,找出噪声主导的IMF和有用信号主导的IMF;设计类小波阈值滤波器处理高频噪声主导的IMF;设计数学形态学滤波器处理有用信号主导的IMF。结合美国麻省理工学院MIT-BIH心电库中的心电数据,对算法进行仿真。实验结果表明,与小波去噪算法和数学形态学去噪算法相比,本课题的去噪算法能够同时去除心电信号的高频和低频噪声,自适应性更强,去噪效果更好。其中,去噪后的信号质量最好,信噪比SNR和与标准心电信号的相关系数AC最高,均方根误差RMSE最低。2.实现智慧医疗系统中的心电信号处理功能。在智能终端上,将基于EMD的心电信号去噪算法实现。其中,包括数据读取设计、波形显示设计和ECG滤波设计。最后对软件进行性能评估,测试结果表明,APP软件去噪效果好。整个系统小巧、便携、可移动性强。
【关键词】：智慧医疗 心电信号 数学形态学 小波变换 经验模态分解 智能终端
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.7
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-11
• 第1章 绪论11-22
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.2 心电信号12-17
• 1.2.1 心电信号特点12-14
• 1.2.2 心电信号噪声特点14-17
• 1.3 国内外研究现状17-20
• 1.3.1 心电信号的预处理17-19
• 1.3.2 移动医疗19-20
• 1.4 论文的主要研究内容20
• 1.5 论文的章节安排20-22
• 第2章 信号分析基础理论简介22-34
• 2.1 小波变换理论22-26
• 2.1.1 小波变换22-25
• 2.1.2 小波去噪理论25-26
• 2.2 经验模态分解26-31
• 2.2.1 本征模态函数26-28
• 2.2.2 经验模态分解与重构28-29
• 2.2.3 EMD滤波器29
• 2.2.4 经验模态分解主要问题29-31
• 2.3 数学形态学理论31-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章 基于数学形态学与EMD的心电去噪方法研究34-52
• 3.1 心电信号去噪概述34-37
• 3.1.1 心电与处理方法34-35
• 3.1.2 MIT-BIH心电数据库35-36
• 3.1.3 去噪效果评价指标36-37
• 3.2 基于数学形态学与EMD类小波阈值的心电去噪方案37-47
• 3.2.1 IMF评估系数38-40
• 3.2.2 数学形态学滤波器设计40-43
• 3.2.3 类小波阈值滤波器设计43-46
• 3.2.4 去噪结果46-47
• 3.3 去噪效果评价47-50
• 3.3.1 实验结果定量分析47-49
• 3.3.2 实验结果定性分析49-50
• 3.4 本章小结50-52
• 第4章 智能终端心电信号处理的实现52-62
• 4.1 智能终端的选择52
• 4.2 心电信号处理52-58
• 4.2.1 数据读取模块53-54
• 4.2.2 主程序控制模块54
• 4.2.3 显示模块54-55
• 4.2.4 心电信号去噪模块55-58
• 4.3 软件测试与分析58-61
• 4.3.1 去噪效果测试59-61
• 4.3.2 运行时间测试61
• 4.4 本章小结61-62
• 第5章 总结与展望62-64
• 5.1 研究总结62
• 5.2 工作展望62-64
• 参考文献64-69
• 致谢69-70
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 蔡志鹏;罗堪;李建清;;低功耗微型无线心电节点[J];生物医学工程学杂志;2016年01期

2 段力;庞宇;贺焱秋;;基于数字滤波的呼吸信号去噪研究[J];数字技术与应用;2016年02期

3 吴浪;曾超;;EMD分解与IIR滤波器在心电信号预处理的应用研究[J];福建电脑;2015年06期

4 徐洁;王阿明;郑小锋;;基于小波阈值去噪的心电信号分析[J];计算机仿真;2011年12期

5 刘忠国;王金亮;刘伯强;;基于形态学滤波器的ECG信号预处理[J];生物医学工程学杂志;2011年02期

6 李坤阳;胡广书;;基于心电图分析的心律失常分类[J];清华大学学报(自然科学版)网络.预览;2009年03期

7 彭飞武;熊平;蔡晓珠;刘建庭;傅伟;;论心电信号检测中的噪声与干扰及其消除方法[J];医疗卫生装备;2007年09期

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本文编号：265782