基于随机解调的非重构便携式心电信号采集系统设计
发布时间：2021-08-18 03:29
近年来,随着智能终端设备以及智慧医疗的快速发展,可24小时不间断监控的便携式心电信号采集设备应运而生,极大程度上改善了传统设备在实时性与灵活性方面的不足。然而受到电池容量的影响,便携式设备普遍存在体积大、续航不足等问题。目前,低功耗设计是便携式心电检测设备设计的关键。本文拟以著名的压缩感知理论为基础,在压缩域中采集、处理及传输心电信号,通过降低系统的处理速率降低便携式心电信号采集设备的功耗。压缩感知是信息领域近年来最著名的创新理论之一。它以获取信号所携带的信息为目的,依据信号的稀疏性或者可压缩性,以低于信号两倍带宽的速率采集并处理信号。本文首先研究了心电信号的基本特征并对比分析了心电信号在小波域及频域上的稀疏特征。之后,本文讨论基于随机解调结构的心电信号低速率采集及处理方法。本文的工作如下:（1）本文采用随机解调来实现压缩感知算法,并用于心电信号的压缩采集。由于随机解调是基于信号的频域稀疏性,但是心电信号在频域是渐近稀疏的,而在小波域具有良好的稀疏性,为了避免采用传统的重构方法带来的误差从而影响心电信号后期的特征提取,本文设计了基于部分傅里叶系数的小波系数重构方法,在恢复的小波系数的基...
【文章来源】：福州大学福建省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
十二导联系统各个导联的摆放位置
和垂直的方向上全面观测心脏的活动状态。标准十二导联系统分为肢体导联系??统和胸前导联系统。肢体导联系统又可分为双极肢体导联（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ）和加压??单极肢体导联（ａｖＲ、ａｖＬ、ａｖＦ），反映心脏矢状面的情况；胸前导联系统主要包??括ＶＩ、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６，反映心脏水平面的情况。具体位置如图２－１所示：??电极摆放?Ｒｉ?｜胸骨右缘第四肋间??Ｖ２?ｌｉ骨左边缘第四肋间??＿?．．．．?Ｖ３?Ｖ２?及?Ｖ４?之间中电??左锁骨中线与笫五肋间相交处??；〇?９?＾?左聃前线与Ｖ４同一水平线??’。?Ｖ６?左腌中线与Ｖ４捅同一水平线??Ｉ?Ｉ?＇〇?ｆ／＼?＼?ＲＡ和ＩＡ￣￣￣右手和左手手腕处??／?＇?署：、＇?｜Ｒｌ和ＬＬ?｜左脚和右脚脚ｉｉ果处??图２－１十二导联系统各个导联的摆放位置??不同导联的心电图在形态上呈现出各自的特点，着重反映不同的心脏信息。??诊断中需结合各个导联的信息，综合分析。图２－２为一十二导联心电图。??
本文研宄的便携式心电采集系统要求能让患者在移动的环境下进行长时采??集。若采用标准十二导联系统会很大程度影响患者的日常活动。故本文采用动态??心电图中的双极三导联系统［１７］，其中最常用的是ＣＭ５，ＣＭ３，ＣＭ，，如图２－３所示，??对于（：从５导联系统，正极置于左腋前线平第五肋间处（即图２－１中Ｐ５的位置），??负极位于右锁骨下窝中１／３处，该导联记录到的ＱＲＳ波群的振幅最高，故本文选??取ＣＭ５导联系统作为采集系统的导联。??＿雜：１??ａ．ＣＭｌ?ｂ．ＣＭ３?Ｃ．ＣＭ５??图２－３动态心态图（ＤＣＧ）导联系统摆放位置示意图??２．２．２心电信号的波形特征及检测??！?｜及丨?！?Ｉ?Ｉ??Ｉ???????ｎ．．．．．．．．．．???????ＩＩ．…．｜??ＩＩ??…?Ｉ……—…卜４??—Ｐ?．．．…Ｉ?］…―！—……?????１?Ｉ?＾?＾?＇Ｊｒ＇…Ｖ??Ｖ??、?一?圆?一＾＇??图２－４标准心电信号成分划分??一个典型的心电信号波形如图２－４所示，由Ｐ波、ＱＲＳ波群、Ｔ波及间期组??成。具体包括：??（１）?Ｐ波群：Ｐ波反映左右心房的电激动过程。前半部分主要由右心房产生，??后半部分主要由左心房产生，正常人的Ｐ波持续时间少于０．１１ｓ且最大幅度小于??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于压缩感知的实时心电信号压缩算法[J]. 屈信超,张跃. 计算机工程与设计. 2014(10)
[2]心血管病已成为我国重要的公共卫生问题——《中国心血管病报告2011》概要[J]. 王文,朱曼璐,王拥军,吴兆苏,高润霖,孔灵芝,胡盛寿,代表中国心血管病报告编写组. 中国循环杂志. 2012(06)
[3]动态心电采集记录系统的发展与展望[J]. 李肃义,杨美玲,丁梅,刘光达,凌振宝. 生物医学工程学杂志. 2012(01)
[4]心电信号特征点提取的算法研究[J]. 行鸿彦,黄敏松. 仪器仪表学报. 2008(11)
[5]基于形态学的ECG小波自适应去噪算法[J]. 赵志华,许爱华. 计算机工程与设计. 2008(08)
[6]自适应滤波器在ECG信号除噪中的应用[J]. 邢国泉. 北京生物医学工程. 2005(03)
硕士论文
[1]嵌入式起搏心电信号压缩感知特性研究[D]. 孟春艳.重庆理工大学 2015
[2]基于随机解调的模拟信息转换技术研究[D]. 宋平凡.哈尔滨工业大学 2014
[3]基于压缩感知的分布式视频编码技术研究[D]. 胡育涛.福州大学 2013
[4]十二导联心电信号采集及分析系统的研究[D]. 孙文铎.吉林大学 2006
本文编号：3349097
【文章来源】：福州大学福建省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
十二导联系统各个导联的摆放位置
和垂直的方向上全面观测心脏的活动状态。标准十二导联系统分为肢体导联系??统和胸前导联系统。肢体导联系统又可分为双极肢体导联（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ）和加压??单极肢体导联（ａｖＲ、ａｖＬ、ａｖＦ），反映心脏矢状面的情况；胸前导联系统主要包??括ＶＩ、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６，反映心脏水平面的情况。具体位置如图２－１所示：??电极摆放?Ｒｉ?｜胸骨右缘第四肋间??Ｖ２?ｌｉ骨左边缘第四肋间??＿?．．．．?Ｖ３?Ｖ２?及?Ｖ４?之间中电??左锁骨中线与笫五肋间相交处??；〇?９?＾?左聃前线与Ｖ４同一水平线??’。?Ｖ６?左腌中线与Ｖ４捅同一水平线??Ｉ?Ｉ?＇〇?ｆ／＼?＼?ＲＡ和ＩＡ￣￣￣右手和左手手腕处??／?＇?署：、＇?｜Ｒｌ和ＬＬ?｜左脚和右脚脚ｉｉ果处??图２－１十二导联系统各个导联的摆放位置??不同导联的心电图在形态上呈现出各自的特点，着重反映不同的心脏信息。??诊断中需结合各个导联的信息，综合分析。图２－２为一十二导联心电图。??
本文研宄的便携式心电采集系统要求能让患者在移动的环境下进行长时采??集。若采用标准十二导联系统会很大程度影响患者的日常活动。故本文采用动态??心电图中的双极三导联系统［１７］，其中最常用的是ＣＭ５，ＣＭ３，ＣＭ，，如图２－３所示，??对于（：从５导联系统，正极置于左腋前线平第五肋间处（即图２－１中Ｐ５的位置），??负极位于右锁骨下窝中１／３处，该导联记录到的ＱＲＳ波群的振幅最高，故本文选??取ＣＭ５导联系统作为采集系统的导联。??＿雜：１??ａ．ＣＭｌ?ｂ．ＣＭ３?Ｃ．ＣＭ５??图２－３动态心态图（ＤＣＧ）导联系统摆放位置示意图??２．２．２心电信号的波形特征及检测??！?｜及丨?！?Ｉ?Ｉ??Ｉ???????ｎ．．．．．．．．．．???????ＩＩ．…．｜??ＩＩ??…?Ｉ……—…卜４??—Ｐ?．．．…Ｉ?］…―！—……?????１?Ｉ?＾?＾?＇Ｊｒ＇…Ｖ??Ｖ??、?一?圆?一＾＇??图２－４标准心电信号成分划分??一个典型的心电信号波形如图２－４所示，由Ｐ波、ＱＲＳ波群、Ｔ波及间期组??成。具体包括：??（１）?Ｐ波群：Ｐ波反映左右心房的电激动过程。前半部分主要由右心房产生，??后半部分主要由左心房产生，正常人的Ｐ波持续时间少于０．１１ｓ且最大幅度小于??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于压缩感知的实时心电信号压缩算法[J]. 屈信超,张跃. 计算机工程与设计. 2014(10)
[2]心血管病已成为我国重要的公共卫生问题——《中国心血管病报告2011》概要[J]. 王文,朱曼璐,王拥军,吴兆苏,高润霖,孔灵芝,胡盛寿,代表中国心血管病报告编写组. 中国循环杂志. 2012(06)
[3]动态心电采集记录系统的发展与展望[J]. 李肃义,杨美玲,丁梅,刘光达,凌振宝. 生物医学工程学杂志. 2012(01)
[4]心电信号特征点提取的算法研究[J]. 行鸿彦,黄敏松. 仪器仪表学报. 2008(11)
[5]基于形态学的ECG小波自适应去噪算法[J]. 赵志华,许爱华. 计算机工程与设计. 2008(08)
[6]自适应滤波器在ECG信号除噪中的应用[J]. 邢国泉. 北京生物医学工程. 2005(03)
硕士论文
[1]嵌入式起搏心电信号压缩感知特性研究[D]. 孟春艳.重庆理工大学 2015
[2]基于随机解调的模拟信息转换技术研究[D]. 宋平凡.哈尔滨工业大学 2014
[3]基于压缩感知的分布式视频编码技术研究[D]. 胡育涛.福州大学 2013
[4]十二导联心电信号采集及分析系统的研究[D]. 孙文铎.吉林大学 2006
本文编号：3349097
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