基于非负盲分离的胎儿心电信号处理方法研究

发布时间：2017-04-05 11:03

  本文关键词：基于非负盲分离的胎儿心电信号处理方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：胎儿心电信号可以反映出胎儿在母亲宫内的心脏活动的过程,通过对胎儿心电进行分析可以及时地发现胎儿的健康问题,减低围产期胎儿的发病率和死亡率。但是从母体腹壁采集到的心电信号包含有工频干扰、基线漂移、肌电干扰和母亲心电信号等噪声,母亲心电更是在时域和频域上都与胎儿心电重叠,因此要对胎儿心电信号进行分析和处理具有一定难度。本文介绍了胎儿心电信号的特点、临床应用以及常用的处理方法,提出了一种基于非负盲分离的胎儿心电信号处理新方法,提取出了胎儿心电的特征信号,并在此基础上检测出胎儿心电的R波位置和胎儿的瞬时心率。本文主要完成了以下几个方面的工作：首先,利用梳状滤波器滤除了母体腹壁心电信号中的50Hz及其谐波的工频干扰,再选用db2小波对信号进行6层小波分解,抑制了信号的基线漂移,并选取了胎儿心电特征明显的高频小波系数来实现信号的预处理。然后,详细介绍了基于非负盲分离的胎儿心电信号处理方法的基本思路和实施步骤：先对预处理后的母体腹壁心电信号用匹配滤波法提取出纯净的胎儿心电信号,对信号进行时频变换得到其非负Born-Jordan时频分布,然后根据胎儿心电的频域特点选取出特定频段的时频信号,利用非负矩阵分解进行盲分离得到胎儿心电的特征信号,最后采用双阈值法对特征信号进行峰值点检测从而得到胎儿心电的R波位置和胎儿的瞬时心率。通过以上的研究,发表了标题为《基于小波变换和匹配滤波的胎儿心电信号R波检测》的论文,并在中国专利局申请了专利《一种基于非负盲分离的胎儿心电特征信号提取方法》。同时,对基于非负盲分离的胎儿心电信号处理方法在MATLAB上进行了实验仿真,处理了多组采集到的临床数据样本,并对结果进行了分析,验证了本方法在临床信号处理中的可靠性。此外,还参与设计了基于单通道盲分离技术的胎儿心电图监护系统,并已取得了软件版权。
【关键词】：胎儿心电信号 非负盲分离 小波变换 匹配滤波
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.7;R714.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 研究背景及意义13-15
• 1.2 国内外研究现状15-18
• 1.3 论文的主要研究内容及结构安排18
• 1.4 本章小结18-19
• 第二章 胎儿心电信号背景知识19-31
• 2.1 胎儿心电信号采集方法19-20
• 2.2 胎儿心电信号特征20-25
• 2.2.1 波形特点20-22
• 2.2.2 频谱特点22-23
• 2.2.3 噪声特点23-25
• 2.3 临床应用25-26
• 2.4 常用处理方法26-30
• 2.4.1 匹配滤波法26-27
• 2.4.2 自适应噪声抵消法27-28
• 2.4.3 奇异值分解28-29
• 2.4.4 盲信号分离29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 胎儿心电信号预处理31-45
• 3.1 小波变换原理31-38
• 3.1.1 连续小波变换32-33
• 3.1.2 离散小波变换33-34
• 3.1.3 多分辨分析34-35
• 3.1.4 Mallat算法35-38
• 3.2 基于梳状滤波和小波变换的胎儿心电信号预处理38-44
• 3.2.1 梳状滤波器滤除工频干扰38-41
• 3.2.2 小波基的选择41-42
• 3.2.3 小波分解42-44
• 3.3 本章小结44-45
• 第四章 基于非负盲分离的胎儿心电信号处理方法45-57
• 4.1 非负矩阵分解理论知识45-48
• 4.1.1 基本思想45-46
• 4.1.2 目标函数46
• 4.1.3 迭代算法46-47
• 4.1.4 解的性质47-48
• 4.2 基于非负盲分离的胎儿心电信号处理方法流程48-49
• 4.3 具体实施步骤49-56
• 4.3.1 匹配滤波法提取胎儿心电信号49-51
• 4.3.2 求时频分布51-53
• 4.3.3 选取特定频段的时频信号53
• 4.3.4 非负矩阵分解53-54
• 4.3.5 胎儿R波检测54-55
• 4.3.6 计算胎儿瞬时心率55-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 实验仿真与结果分析57-67
• 5.1 实验数据57
• 5.2 实验仿真57-63
• 5.3 实验结果分析63-65
• 5.4 本章小结65-67
• 结论和展望67-69
• 参考文献69-74
• 攻读学位期间的科研成果74-76
• 致谢76

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本文编号：286970