多焦视觉电生理信号检测与处理的研究

摘要

多焦视觉电生理检测技术是视觉电生理学的一项重要新进展，它应用先进的计算机及数字信号处理技术，可在短时间内同时检测不同视野范围内的几百个局部区域的视网膜电图和视诱发电位，并计算各局部的一阶和二阶反应，由各反应参数可分别了解视网膜各部位的功能，是近年应用于眼科临床的新理论和新技术。根据多焦视觉电生理的基本原理，完成了对多焦视觉电生理信号进行检测的系统设计，但由于人体产生的视觉电生理信号非常微弱，存在着非常大的背景噪声的干扰，因此视觉电生理信号的检测有一定的难度，噪声的去除是多焦视觉电生理信号检测的首要环节。小波变换在时域和频域同时具有良好的局部化性质和多分辨分析功能，能实现信号和噪声的分离，因此可将小波变换应用于视觉电生理信号和噪声的分离，提高视觉电生理信号的质量，得到满足临床检查要求多焦视觉电生理信号。围绕这一问题，论文的研究工作主要有以下四个方面：
　　 首先，为了实现对多焦视觉电生理信号进行检测，根据多焦视觉电信号检测技术的基本原理，本文完成了对多焦视觉电生理检测系统的设计。系统的设计主要包括：刺激系统的设计、放大器的设计、利用系统辨识理论完成对信号的提取与分离、以及利用快速Walsh-Hadamard变换理论设计了从视网膜总响应信号中提取视网膜各局部区域脉冲响应的快速分离算法等几部分，通过系统的设计我们检测得到了多焦视觉电生理信号。
　　 其次，研究了小波变换的理论基础，总结了小波变换的定义、原理，并重点分析了小波变换的多分辨率分析及小波变换的快速算法——Mallat算法。结合小波变换的理论基础及噪声与信号在小波变换不同分解尺度下具有的不同传播特性，分析比较了小波分解重构法、模极大值去噪法、空间相关性法、平移不变量法及小波阈值去噪法等几种不同去噪方法的原理和优点，重点讨论了小波去噪过程中的分解层数、阈值选取准则及阈值函数的选取问题。
　　 再次，通过分析和对比小波变换中的信噪比、均方根误差、能量比来进行小波分解层数的确定、小波基函数的选取以及小波阈值的选取，并分别用不同的小波去噪方法对视网膜总响应信号进行去噪处理，比较不同处理方法的去噪效果，给出去噪前后总响应信号波形的对比图。
　　 最后，将处理完的总响应信号经多焦视觉电生理检测系统生成各个小区域的mfERG波形图和mfVEP波形图，与未经小波变换处理直接得到的mfERG波形图和mfVEP波形图进行对比，查看其效果。通过仿真验证表明，利用本文所研究的小波去噪方法对视网膜总响应信号进行去噪后，通过设计的多焦视觉电生理检测系统可以准确地分离提取出各局部区域响应信号的波形，符合临床医学对多焦视觉电生理响应检测、分析与诊断的要求。
　　 本文的研究成果，为多焦视觉电生理检查技术的发展与应用提供了一定的参考价值，并具有一定的临床医学实用意义。

目录

文摘

英文文摘

1 绪 论

2 多焦视觉电生理信号的检测

3 小波变换基本理论

4 小波变换的去噪原理和方法

5 多焦视觉电生理信号的处理及分析

6 总结与展望

致 谢

参考文献

附 录