脈搏信號的特征點提取方法研究

1、脈搏信號的特征點提取方法研究摘要脈搏為體表可觸摸到的動脈搏動，它的信號特征對研究心血管系統(tǒng)疾病有著極重要的意義。臨床上，我們經(jīng)常通過分析其波形形態(tài)的變化，對病患的心血管系統(tǒng)疾病進行初步診斷。這也足以說明脈搏信號在心血管生理病理研究方面占據(jù)著重要的地位。而用MATLAB件工具實現(xiàn)的閾值法，是現(xiàn)在微弱信號特征提取一種比較常見、代碼相對簡易的算法，但此原始的方法存在著缺陷，分析結果也容易出現(xiàn)較大的偏差。因此本文對傳統(tǒng)的閾值算法進行了改進，采用了差分的閾值方法，可以進一步完善脈搏信號特征點的提取。關鍵詞：脈搏信號；特征提取；差分閾值法；MATLA瞅件ABSTRACTPulseisthearterial

2、pulsetouchedonsurface,ithasindispensablemeaningtoreaserchcardiovasculardisease.Clinicallyweoftenhaveapreliminarydiagnosisofpatientswithcardiovasculardiseaseaccordingtoanalysingthechangeofwaveformmorphology.Thisisenoughtoprovethatpulsesignalplaysanimportantroleintheresearchofcardiovascularphysiologya

3、ndpathology.AndthresholdmethodbasedonMATLABisanusualkindofalgorithmthathastherelativelysimplecodeinfieldofweaksignalfeatureextractionrecently,butthereareseveralbugsinthismethod,whileitsresultalsoappearsbigdeviation.SointhispaperweimprovedthetraditionalthresholdmethodbasedonMATLABwithdifferentialthre

4、sholdalgorithm.Thismethodcanfurtherimprovethepulsesignalfeatureextraction.KeyWords:Pulsesignal;featureextraction;Differencethresholdalgorithm;MATLAB;緒論1.1 研究背景11.2 脈搏信號基礎2二、提取脈搏信號的原因及方法42.1 提取脈搏信號的原因42.2 脈搏信號提取的方法4三、脈搏信號的特征值63.1 脈搏信號的特征點63.2 K值7四、脈搏信號特征值提取算法94.1 數(shù)據(jù)來源94.2 閾值法提取特征值94.2.1 脈搏波的繪制94.2.2

5、動態(tài)閾值設定104.2.3 特征值的提取10五、總結與展望135.1 總結135.2 展望13參考文獻14致謝16附錄17緒論1.1 研究背景及意義隨著各國學者們對亞健康狀態(tài)的問題展開更加廣泛而深入的研究，現(xiàn)在一致的觀點認為，亞健康狀態(tài)是指機體雖無明確疾病，卻呈現(xiàn)活力下降、適應能力減退的一種“生理狀態(tài)”現(xiàn)象，是介于健康和疾病之間的一種中間狀態(tài)，也稱為第三狀態(tài)、臨界狀態(tài)、灰色狀態(tài)、或病前狀態(tài)1。中醫(yī)在中國有著悠久的歷史，并且很早就已經(jīng)建立起了學術體系，主要研究人體的生理和病歷以及疾病的預防、診斷和治療的一門科學，它承載著我國古代人民和疾病作斗爭的經(jīng)驗和豐富的理論知識，是在古代樸素的唯物論和自發(fā)的

6、辨證法思想指導下，通過長期醫(yī)療實踐逐步形成并發(fā)展成的醫(yī)學理論體系。中醫(yī)的四診（望、聞、問、切）中的切指的就是切脈，從脈搏的信號中獲取人的身體健康狀況，醫(yī)者通過切按病人的動脈用右手的食、中、無名指診病人的左寸、關、尺脈候心、肝、辨別脈搏的速率、節(jié)律、強度、位置和形態(tài)之脈象，以了解病癥2?；诿}搏波能夠及時對人體病變做出相應反應的性質(zhì)，無論是中醫(yī)還是西醫(yī)，對心血管疾病的檢查，都離不開對脈搏波的關注，期望從脈搏波的幅值及波形的變化中提取到各種生理和病理信息，脈搏波之所以具有這樣的特性，從生理學角度來講，在脈搏波由心臟向動脈系統(tǒng)傳播的過程中，受到波的離散，血液和血管壁的粘滯性對脈搏波的阻力作用，外周反

7、射波的迭加，以及動脈管壁彈性模量的變化等因素的影響，所以脈搏波中包含著豐富的心血管系統(tǒng)的各種信息，是人體活動最直接的體現(xiàn)，能夠做出最及時的反應，且其波形特征變化是評價人體心血管系統(tǒng)生理病理狀態(tài)的重要依據(jù)3"。隨著各國學者們對亞健康狀態(tài)展開更加廣泛而深入的研究，現(xiàn)在比一致的觀點認為，亞健康狀態(tài)是指機體雖無明確疾病，卻呈現(xiàn)活力下降、適應能力減退的一種“生理狀態(tài)”現(xiàn)象，是介于健康和疾病之間的一種中間狀態(tài)，也稱為第三狀態(tài)、臨界狀態(tài)、灰色狀態(tài)或病前狀態(tài)5。早在公元前七世紀，人類對于人體解剖學還未有成熟的認知之時，我們的祖先就已經(jīng)從經(jīng)驗中總結出了一套獨特的診斷方法一一中醫(yī)脈診，由于脈象的浮沉變化

8、會受到臟腑氣血的變化影響，當臟腑發(fā)生病變，血脈運行也會隨之產(chǎn)生變化，從而反應在脈象上。這一發(fā)現(xiàn)和整理應用為當時的世人所驚嘆，更令如今的我們嘖嘖稱奇。脈診在臨床醫(yī)學的運用十分廣泛，涉及到醫(yī)學很多領域，醫(yī)生根據(jù)脈象的變化，可以測知人體的健康狀況，推斷病源的出處，以便為開處方提供依據(jù)。但是中醫(yī)的把脈全憑借的是多年的經(jīng)驗的積累，存在主觀上因數(shù)素，有時候很容易出現(xiàn)失誤。如果客觀的對人體的脈搏信號進行采集處理，最后送到上位機進行分析，研究就可以盡可能減少人為判斷上的主觀失誤，從而為醫(yī)學上病理的診斷提供更安全可靠地依據(jù)。但是僅靠手指獲取脈診信息，難免存在醫(yī)生個人的主觀認知而產(chǎn)生一些錯誤診斷1。因此，脈診的科

9、學化、現(xiàn)代化，更成為了人們迫切期望實現(xiàn)的目標?，F(xiàn)今，傳感器及計算機處理技術趨于成熟，國內(nèi)外對于脈搏信號的研究主要包含兩個方面：脈搏信號的檢測與采集、脈搏信號的處理與特征提取2。脈搏信號是人體生理參數(shù)中重要非常重要的參數(shù)之一，它包含了豐富的人體病理和生理信息，具有非常重要的生理和臨床診斷參考的價值。但脈搏信號是一種含有較多噪聲的低頻的微弱信號，有隨機性強、頻率低等特點，極易受到檢測系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲和外界刺激（環(huán)境、溫度）的于擾，必須對檢測到的脈搏信號做一系列的預處理，比如去噪濾波、放大，才可獲取高精確度以及不失真的脈搏波信號，從而為醫(yī)學分析研究提供準確、有效的脈搏數(shù)據(jù)源口。20世紀以來，隨著電子技

10、術和計算機技術的發(fā)展。人們能夠較快的將人體脈搏信號提取出來，直觀地反應在各種顯示屏上。特別是人體脈搏測量儀的上市.大大地推動了醫(yī)學的發(fā)展，為人類的健康做出了極大貢獻。人們通過觀察和分析人體脈搏波波形，能夠更快更精確地診斷各種疾病。當前。雖然人們已經(jīng)制造出了各種各樣的脈搏測量儀，但人們對脈搏測量儀的進一步研究依然在火熱進行中，我認為設計一個簡單、實用、準確的脈搏信號采集系統(tǒng)是十分必要的，也具有很強的實用意義。本論文設計的人體脈搏信號提取系統(tǒng)是參考國內(nèi)外先進的信號采集系統(tǒng)的基礎上，進行進一步開發(fā)，優(yōu)化得到的脈搏信號提取系統(tǒng)，具有很強的實用性?？傊?，當今世界從事心血管系統(tǒng)疾病防治工作的人員，都發(fā)現(xiàn)了

11、通過研究分析脈搏信號來獲取重要信息這一方法，所存在的巨大潛力和不可限量的發(fā)展前景。而這些正等待著我們?nèi)ヌ剿骱桶l(fā)掘。1.2 脈搏簡介脈搏就是指淺表動脈的搏動，由心臟節(jié)律性地收縮和舒張引起主動脈中的容積和壓力發(fā)生改變，從而使動脈管壁出現(xiàn)振動而產(chǎn)生的。正常人的脈搏和心跳是一致的。脈搏的頻率受年齡和性別的影響，嬰兒每分鐘120-140次，幼兒每分鐘90-100次，學齡期兒童每分鐘80-90次，成年人平均每分鐘70-80次，范圍在每分鐘60-100次左右，都是正常的。另外，運動和情緒激動時可使脈搏增快，而休息、睡眠則使脈搏減慢。臨床上有許多疾病，特別是心臟病可使脈搏發(fā)生變化。脈搏的形成有賴于兩個基本條件

12、：心臟的舒縮和動脈管壁的擴張性和彈性。因心臟有收縮和舒張，動脈壓才有升降；又因動脈壁彈性極大，在動脈壓升降的同時，同步進行著還原與擴張，并且以波的形式迅速傳至各分支動脈，這樣也就有了我們意義上的“脈搏”，并以一定的周期不斷重復著這樣的收縮與舒張，以至生命的生生不息。按照中醫(yī)理論網(wǎng)。隨著心臟節(jié)律性地收和舒張，動脈管壁相應地出現(xiàn)擴張和回縮，在表淺動脈上可觸到搏動，簡稱為脈搏。脈搏是心臟和血管狀態(tài)等的重要信息的外在反映，人體任何一個系統(tǒng)的狀態(tài)變化都會影響到脈搏系統(tǒng)，即這些變化將以某種方式顯現(xiàn)在脈搏中，醫(yī)生可根據(jù)觸覺與壓覺來了解人體脈搏的頻率、節(jié)律、深淺、強弱等，從而知道人體的某些生理系統(tǒng)的功能好壞。

13、脈搏測量可在身體體表的多處進行，如手腕、指端等，根據(jù)脈搏壓力的不同，所采集的脈搏信號會呈現(xiàn)出一定的波形，這就是脈搏波。為了對在手腕上采集的脈搏信號進行研究，就要知道采集到的手腕脈搏信號呈現(xiàn)出的波形，標準的脈搏波形如圖1所示，其中b和d點是主動脈開放點，可看作波的起點和終點，b點到b點的時間是個脈周期，主波hi,潮波h3,重搏波h4+h5,bc段為脈搏的升支，cd段為脈搏的降支，它們都與心血管的生理信息密切相關。脈搏波包含著豐富的生理信息，特別是在脈搏波中的一些生理意義明確的特征點（主波、潮波、重搏波等）,準確地提取這些特征，可以提供許多有診斷價值的信息，有著重要的醫(yī)學價值4。圖1提取脈搏信號的

14、原因及方法2.1 提取脈搏信號的原因脈搏波包含著豐富的生理信息，特別是在脈搏波中一些生理意義明確的特征點（主波、潮波、重搏波等）,準確地提取這些特征，可以提供許多有診斷價值的信息，有著重要的醫(yī)學價值5。早在公元前七世紀，人類對于人體解剖學還未有成熟的認知之時，我們的祖先就已經(jīng)從經(jīng)驗中總結出了一套獨特的診斷方法一一中醫(yī)脈診，由于脈象的浮沉變化會受到臟腑氣血的變化影響，當臟腑發(fā)生病變，血脈運行也會隨之產(chǎn)生變化，從而反應在脈象上。這一發(fā)現(xiàn)和整理應用為當時的世人所驚嘆，更令如今的我們嘖嘖稱奇。但是僅靠手指獲取脈診信息，難免存在醫(yī)生個人的主觀認知而產(chǎn)生一些錯誤診斷6。因此，脈診的科學化、現(xiàn)代化，更成為了

15、人們迫切期望實現(xiàn)的目標。隨著科學的發(fā)展，提取脈搏信號的技術支持越來越多，提取出信號以再也沒有了阻礙，同時，對著精確度越來越高，提取出的脈搏信號越來越準確，誤差越來越小。目前國內(nèi)外的各項研究也都在有條不紊的進行著，國內(nèi)理論方面有著巨大的優(yōu)勢，檢測的儀器精密度在國際上也能達到極高的精確度。同時對脈搏信號提取的研究可以促進相關醫(yī)療儀器行業(yè)的發(fā)展，促進就業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展，同時還能促進家庭醫(yī)療的發(fā)展，可以提前了解自己的身體狀況，減少社會的醫(yī)療開支?？傊斀袷澜鐝氖滦难芟到y(tǒng)疾病防治工作的人員，都發(fā)現(xiàn)了通過研究分析脈搏信號來獲取重要信息這一方法，所存在的巨大潛力和不可限量的發(fā)展前景。而這些正等待著我們?nèi)ヌ剿?/p>

16、和發(fā)掘。2.2 脈搏信號提取的方法現(xiàn)存的脈搏信號特征值提取的方法有很多，但現(xiàn)實的情況總會存在噪聲，這給特征值提取帶來很多困難，于是我們需要對采集來的信號進行處理，而采用的方法主要有：頻域分析法砌：主要是通過快速離散傅里葉變換法將時域信號波形變換到頻域中，得到脈搏波的頻譜圖，以此從中提取出與人體脈搏信號所反映出的生理病理相應的信息。此方法的優(yōu)勢在于特征信息以脈搏波所具有的全部頻率分量的集合形式表示，因而保留了脈搏波中的全部信息。也是應用這種方法，首次估出了人體脈搏系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（如公式2-1）。但由于計算復雜，結果抽象，難以被廣大醫(yī)務工作者所接受.此外，無論是臨床實測或模型計算所得的脈搏波圖，都

17、會受到傳感器精度或模型參數(shù)假設條件的限制，不可能得到真實脈搏波曲線的全部細微變化，使曲線中某些特征點或頻率分量丟失。H(z)=N1 一akZ”T(2-1)時域分析法叫這是目前國內(nèi)最常見的提取特征點的方法，其原理是在時間方向上分析正在波動的信號的動態(tài)特征，找出這些特征與脈象變化的內(nèi)在聯(lián)系。這個方法的優(yōu)點是直觀，臨床醫(yī)生容易接受，但實際應用上會遇到一些難以解決的困難，如有些特征點很難準確得出，要憑經(jīng)驗估計，隨機誤差很大。止匕外，由于此方法是建立在脈搏波曲線某些點的特征上，沒有把曲線的全部信息利用起來。傅里葉變換法：利用計算機1t算離散傅里葉變換(DFT腫高效、快速計算方法的統(tǒng)稱，簡稱FFT)快速傅

18、里葉變換是1965年由J.W庫利和T.W圖基提出的。采用這種算法能使計算機計算離散傅里葉變換所需要的乘法次數(shù)大為減少，特別是被變換的抽樣點數(shù)N越多，F(xiàn)FT算法計算量的節(jié)省就越顯著。小波變換法阿：這也是一種線性時頻表示。相較于傅里葉變換法，它的時頻分辨率在整個時頻平面上是可變的，在高頻區(qū)可以提供高的時間分辨率，在低頻區(qū)可以提供高的頻率分辨率。因此，在分析脈搏信號這種并不穩(wěn)定的信號的問題上，小波變換無疑成為了最有優(yōu)勢的方法。小波變換的定義式Wlt(a,t)=(t(t)J,t(t)1a-三、脈搏信號的特征值3.1脈搏信號的特征點圖2圖2中,a點為起射點，即一段完整的脈搏波形的起點，是整個波形的最低點

19、，標示了心臟開始收縮射血。b點為主動脈壓力的最高點，表示此時動脈收縮壓達到最大，不再增加。c點為重搏波波谷段，是心臟收縮與舒張的交界點，到此也表示著主波下降支結束，重搏波上升支起始，其中升支反映心室快速射血動脈的舒張，降支反映射血后動脈收縮，由于心室舒張，隨后其內(nèi)壓小于動脈壓，遠心端的血液向近心端回流，主動脈瓣關閉，便形成了主波與重搏波相切的切跡波。d為重搏波，這一點反映的是由于主動脈瓣關閉，阻止了血液向心室的回流，血液繼續(xù)向前流動，而形成了一個上升的小波，此即為重搏波。而隨后的de段降支易受外周阻力影響發(fā)生形狀變化，當阻力大時其下降坡度會變緩，相反阻力小時，坡度就會變陡。上述的這一過程即為一

20、次完整的脈搏波動，也就是說由a到e我們可以將其看作是脈搏波動的一個周期。所以，當心血管出現(xiàn)病變時，這一不斷循環(huán)的連鎖的過程將出現(xiàn)差異，波形也將受到影響。因此，我們通過大量的臨床數(shù)據(jù)可以對比分析出不同的波形所反映出的與其相應的心血管系統(tǒng)疾病的具體問題，隨后進行相應的治療。3.2K值從理論和大量臨床實測中得出：人體脈搏波形參數(shù)K值將隨血管外周阻力和血管壁硬化程度的增加而增加。對于健康的中青年人，由于其外周阻力較小、血管壁彈性較好，其K值一般在0.350.4之間；而對于高血壓的中老年人，其K值將增至0.40.5左右。由于K值變化明顯，且簡明易記，因而可將K值作為診斷心血管外周阻力和血管壁硬化程度的一

21、個重要生理指標1豈在壓力脈搏波信號的參數(shù)中，K值的實際應用性已經(jīng)得到證明，本文中以脈搏波的20吐波脈寬比、模態(tài)能量商結合K值對采集到的動脈硬化患者與正常年輕人的特征值作對比計算。實驗結果表明，以1作為能量的商的分界點，另外結合時域上的特征值能夠在一定程度上區(qū)別與判斷動脈硬化的程度，對心血管疾病有一定的診斷效果13。主波與重搏波的波峰是兩個重要的特征點。臨床上經(jīng)常通過觀察這兩個特征點進行分析診斷。為了研究脈搏波的波形特征與生理因素的關系，目前國內(nèi)外許多研究者大都是以臨床實測或模型計算脈搏波圖為根據(jù)，然后分別在時域或頻域中對脈搏波圖提取特征信息。通過提取脈搏圖曲線中一些有明確生理意義的點(主波、重

22、搏波前波和重搏波高度等)來作為評價脈搏波的特征點，將特征點與其對應的生理意義結臺起來，就可能得到許多有臨床醫(yī)學價值的結果何。在臨床研究中，由于脈搏信號微弱需要采集大量數(shù)據(jù)，若還要提取分析這么多特征點的值，這樣就為研究增加了許多繁復的工作量，于是我們將這所有的特征量通過一定的函數(shù)，體現(xiàn)在一個量一一K值上，且是以面積變化為基礎的脈搏信號特征量150如圖3-1,K值的幾何定義是脈搏波形P(t)與橫軸所圍成的面積OABFW峰值確定的最高點其中:1PdK二PS-1Pd(3-1)1TPmP(t)dt(3-2)T0上式中，Pd和Ps分別為舒張壓和收縮壓，吊為動脈平均壓，即脈搏壓力P(t)在一個心動周期T上的

23、平均值：由公式(3.1)我們可以看出，K值只與脈搏波圖形的面積有關，是一個無量綱值，與收縮舒張壓力并無關系。而改用K值進行研究，對心血管系統(tǒng)疾病的臨床研究有著重要意義。大量臨床數(shù)據(jù)表明，不同的生理病理狀態(tài)下，人的脈搏波形會呈現(xiàn)出不同的形狀，K值也會隨之呈現(xiàn)規(guī)律的變化。當外周阻力變小，血管壁彈性變強，K值偏大；反之，外周阻力變大，血管壁變硬，K值變小17。這種有規(guī)律的變化，使研究有跡可循，結果一目了然，成為臨床心血管方面一個重要的參考指數(shù)。四、脈搏信號特征值提取算法4.1 數(shù)據(jù)來源研究中的脈搏信號均為指導老師提供，采集的脈搏信號為手腕動脈脈搏搏動，采集的對象均為健康成年人，采集的對象均在身體狀況

24、符合條件的情況下采集，采集開始前受采集的對象均沒有進行激烈的活動，采集的過程中采取靜坐的姿勢，保持正常的狀態(tài)平穩(wěn)呼吸，沒有與外界的語言及其他交流，避免產(chǎn)生人為因素對信號的干擾，信號的采集頻率為1000Hz,采集時間為4-5分鐘。4.2 閾值法提取特征值4.2.1 脈搏波的繪制本文使用MATLAB軟件進行脈搏波信號特征值的提取，由于數(shù)據(jù)量過于龐大，先選取前6000個點進行數(shù)據(jù)信號特征值點的提取，本文提取方法采用的是閾值法，閾值，即完成一個行為所需的最小的刺激強度。而在生理活動中，這種閾值基本上是固定的。原始的閾值法，使用一個固定的值進行劃分和評斷結果極不準確，很多時候會丟失波峰波谷。以幅度閾值法

25、為例，正常人體的脈搏波形比較平滑、規(guī)則、平穩(wěn)，且主波和重搏波的波峰差值大，易識別讀取，幅度閾值法提取的峰值點是主波波峰。脈搏波雖是一種準周期的信號，但實際的脈搏波，隨著時間的變化，其幅度和間期都會發(fā)生變化，較短的時間內(nèi)這種變化不明顯，使用幅度閾值法，較容易檢測出脈搏波的峰值點。而對于時間較長且不太平穩(wěn)的脈搏波，其幅度、間期的變化趨勢比較明顯，此時使用幅度閾值法檢測脈搏波的峰值點將帶來較大誤差181920O4.2.2 動態(tài)閾值設定閾值的選取是一個重點內(nèi)容。雖然脈搏信號是一個周期信號，但是由于個體、環(huán)境、健康與否的差異，信號的主波、切跡波及重搏波的峰值并不一定，甚至當出現(xiàn)病變時，潮波的峰值甚至會超

26、過主波，這就需要我們識別出來。在前面的緒論中也提到過，若固定閾值過小,會錯誤的將局部極值當成最值；閾值選擇過大，則采樣值和Max(Min)的差值總也達不到閾值的一半，造成死循環(huán)。因此，本文選用了動態(tài)閾值法，即在開始根據(jù)一般脈搏波的峰峰值來設定一個閾值，然后設定程序在每個脈動周期結束的時候，要將本次脈動周期的最大值和最小值的差作為下一個周期的閾值。4.2.3 特征值的提取由于脈搏信號的采集的數(shù)據(jù)過大，而脈搏信號又是一個周期信號，所以本文只是提取了部分脈搏信號的特征值，同時脈搏信號的波峰波谷以及重搏波的波峰波谷能提供需要的信息，所以暫時只提取這4個數(shù)值。首先先用plot命令繪出前8000個采樣點的

27、波形圖，如圖4-2。因為脈搏信號是一個周期信號，基本上可以看作一個一個的周期，所以我們是在每一個周期里提取主波波峰、重搏波波峰及切跡波波谷。首先設定一個閾值，并在每個周期的開始以前，上個周期結束以后，設定一些初始值，如本周期的閾值、最大值Max、最小值Min等。以一個周期為例，從起點開始，每一個采樣點都與最大值Max進行比較，若大于最大值，說明此時信號正處于上升階段，標記此點的位置，并替換最大值；若小于最大值，則說明信號處于下降階段，計算此采樣值到最大值的差值（絕對值），若差值小于閾值的1/2,則說明這種下降可能并不絕對只是暫時的，說不定一會兒還有極大值比現(xiàn)在保存的最大值Max要大，所以不能作

28、數(shù)，直至Max與采樣值的差值大于閾值的1/2,才可以保證此日的最大值Max就是當下周期的最大值，至此，最大值取值完畢。最小值開始確定，從剛才的點開始，每一個采樣值與預設最小值Min最對比，若采樣值小于Min,則說明現(xiàn)在信號正處于下降階段，標記此點位置，并替換最小值Min；若大于Min,說明此時正處于上升階段，計算此時采樣值與最小值Min的差值，與找最大值相同，若差值小于閾值的1/2,則可能這種上升只是暫時的，可能接下來會出現(xiàn)極小值小于現(xiàn)在的最小值Min,仍然要繼續(xù)判斷，直至出現(xiàn)差值大于閾值的1/2,才能說明此時的最小值Min,是此周期內(nèi)真正的最小值21o提取的主波的波峰波谷值如圖4-3。圖4-

29、3最后提取重搏波的波峰和波谷的特征值，單個周期的重搏波的波峰和波谷，為了方便理解可以選取單個周期的的一部分，為了準確性，可以選取首個波峰后的第n個點作為起點，選取第m個點作為終點，其中這段波形的最大值和最小值分別是重搏波的波峰和波谷，此時只需要用max和min函數(shù)求出此段波形的最大值和最小值即可，本步的難點在于如何確定m、n值，根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)，查首個波谷的橫坐標減去首個波峰的橫坐標的20%50%分別作為n、m的值可以滿足上述條件，然后再分別選取不同的周期的波峰和波谷的差值求出其他周期的n、m值，此時便可以求出其它周期的重寸f波的極大值和極小值，圖4-4是首個周期的重搏波的極大值和極小值。圖4-5是

30、多個周期的極值。圖4-5五、總結與展望5.1 總結本文通過對原始閾值法的改進，采用差分與閾值結合的方法，成功地實現(xiàn)了脈搏信號的特征值提取。對于本來的閾值法，發(fā)現(xiàn)有很大的缺陷，有時會丟失波峰和波谷，且閾值固定單一，對于異常信號沒有辦法恢復正常操作。而本文研究的差分閾值法，將前一周期的峰-峰值作為下一周期的閾值，使其根據(jù)信號本身發(fā)生動態(tài)變化，如此提取的特征值更加準確，避免了數(shù)據(jù)丟失。其次由于信號采樣頻率過高，本文算法拉伸了對比采樣點的距離，并取左右等間距成倍增加的采樣值進行比較，既避免了由于噪聲信號干擾而錯誤提取了極值，同時也去除了由暫時的上升、下降支而形成的偽極值，提取到了精確的切跡波波谷和重搏

31、波波峰，達到了預期的目標。5.2 展望隨著微弱信號的識別分析技術不斷提高，算法也在不斷革新，朝著更簡明易懂、實現(xiàn)起來方便、分析結果更加準確的方向發(fā)展。由于脈搏信號特征提取的方法很多，本文介紹的資源有限，還有很多多優(yōu)秀的方法值得我們?nèi)ヌ剿鳌⒏倪M、優(yōu)化。近年來，人們對于自身健康越來越重視，家庭心電圖機、脈搏測量儀等小型的、操作簡易的測量儀器越來越受到廣大群眾的喜歡。如圖5.2-1所示，即為目前市場上比較常見的脈搏測量儀。相信，隨著算法的不斷優(yōu)化、芯片技術的不斷創(chuàng)新，脈搏測量會越來越方便大眾，讓人們對于自己的心血管健康狀態(tài)有更直觀的認識和了解。參考文獻1周榮波.雙手把脈的優(yōu)點1994J,現(xiàn)代中西醫(yī)結

32、合雜志，1994年第04期.2 .王洪蓿，博延齡.中醫(yī)脈診對于認識業(yè)健康狀態(tài)的意義.湖北中醫(yī)雜志.2006,28(5):30-313 MurrayWB,FosterPA.TheperipheralpulsewaveinformationoverlookedJ-Clin-Monit,1996,12(5):365-774 LingY.W,PeterC.Frequencydistributionofhumanpulsespectra,IEEETrans.BME.1985,32(3):245-2475王洪蓿，博延齡.中醫(yī)脈診對于認識業(yè)健康狀態(tài)的意義.湖北中醫(yī)雜志.2006,28(5):30-316楊杰

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37、926郭靜玉，何琳，景愛華，閾值法在脈搏信號特征提取中的應用，河南科技大學學報（醫(yī)學版），2011,29卷，第1期經(jīng)過了一段時間的努力，論文終于完成了。首先，我要感謝指導老師在這段時間對我的幫助。在課題研究這一階段，我遇到了很多問題，老師都耐心的啟發(fā)我的思路，給我提供了許多寶貴的建議，才使我的論文能夠順利完成。其次，我要感謝我的同學，在我遇到瓶頸、情緒低落時，及時地給予我鼓勵和支持，同時他們積極進取、努力刻苦的學習精神也深深地影響了我。在此，我由衷地感謝每一位幫助過我的人！sig=load('png.txt');fs=1000;N_num=8000;figureplot(1/fs*1:N_num,sig(1:N_num),'k');%繪制出脈搏波形圖a