小波变换在远程心电监护系统中的应用

摘要

随着社会经济生活水平的不断发展，心血管疾病己经成为威胁人类健康的主要疾病之一，作为能反应心血管系统状态的ECG信号，对其的研究分析具有重要的意义。远程心电监护系统的出现解决了心电信号采集的时间和空间限制，同时它也需要我们对传输的心电信号进行相应的处理，使医生能够及时掌握真实的心电情况。 小波变换是一种信号的时间—尺度分析方法，它具有多分辨率分析的特点，而且在时频两域都具有表征信号局部特征的能力。由于其在信号处理领域表现出的优异性能，目前在生物医学领域，广泛应用于信号检测、特征提取、图像处理、信号压缩等方面。 本文在回顾远程心电监护的发展历程及其目前国内外的研究状况基础上，介绍了ECG信号的产生原理及其波形特性。基于小波分析理论，对心电信号的压缩、噪声抑制及QRS波检测等方面进行了深入探讨。在信号压缩方面，使用了心电信号小波变换自适应编码压缩方法来实现心电信号的压缩，取得较好的效果；在信号噪声抑制方面，对噪声进行了分类抑制并给出了仿真结果。基线漂移采用了小波变换逼近信号进行滤除。肌电干扰及工频干扰采用非线性阈值与小波变换模极大值相结合的方法，既有效的滤除了噪声，又很好的保留了QRS波群较高的频率。在QRS波检测时，利用二次微分小波对心电信号进行R波检测，再确定Q波及R波位置。 最后，本文对远程心电监护系统进行硬件和软件方面的设计，使小波分析理论方法在心电监护系统中的应用得以实现。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1本课题的研究意义

1.2心电生理学基础

1.3小波分析概述

1.4远程心电监护系统的研究现状

1.5本文的研究工作

第2章小波分析理论

2.1引言

2.2小波分析与Fourier变换

2.3小波变换

2.3.1小波变换定义

2.3.2小波变换的类型

2.3.3多分辨率分析、Mallat算法与滤波器组

2.4小波基及其选择

2.4.1 Mexican hat、Morlet和Meyer小波基

2.4.2紧支集正交小波基

2.4.3小波包基

2.4.4样条函数

2.5本章小结

第3章心电信号的压缩

3.1引言

3.2心电信号小波变换压缩原理

3.3心电信号小波变换自适应编码压缩方法

3.3.1阈值选取算法

3.3.2小波系数自适应编码

3.3.3试验结果与分析

3.4本章小结

第4章心电信号的噪声抑制

4.1心电信号中的噪声

4.2小波分解重构法抑制基线漂移

4.2.1仿真实验

4.3工频干扰及肌电干扰的抑制

4.3.1非线性小波变换阈值去噪

4.3.2小波变换模极大值消噪

4.3.3基于小波非线性阈值及模极大值的去噪方法

4.3.4仿真实验

4.5本章小结

第5章心电信号的QRS波检测

5.1引言

5.2 R波的小波变换检测原理

5.2.1检测信号突变点

5.2.2 R波检测原理

5.2.3 R波的检测方法

5.2.4附加检测方案

5.2.5仿真实验

5.3 Q波及S波的检测

5.4本章小结

第6章远程心电监护系统设计

6.1系统方案选择

6.2系统设计原理及可行性

6.3系统硬件组成

6.3.1电极

6.3.2心电图导联

6.3.3心电记录盒

6.3.4心电接收器

6.4系统软件组成

6.4.1单片机系统软件

6.4.2 PC机系统软件

6.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

作者简介