小波變換及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課件

1、生物醫(yī)學(xué)信號處理第四章 小波變換及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用實(shí)例 心電信號的計算機(jī)分析分析步驟心電數(shù)據(jù)采集：500Hz采樣頻率心電信號預(yù)處理：濾除干擾（基線漂移、50Hz、肌電）特征點(diǎn)檢測：P、QRS、ST、T波自動診斷：心律失常分析與波形分類第三章 信號處理的一般方法 應(yīng)用實(shí)例 心電信號的計算機(jī)分析QRS波形檢測算法：經(jīng)典的QRS波檢測算法包括三部分 ： 線性濾波； 非線性變換； 決策規(guī)則。線性濾波一般采用中心頻率在1025Hz之間帶寬為510Hz的帶通濾波器，用于減除ECG信號中的非QRS波頻率成分，提高信噪比。非線性變換的目的是將每個QRS波信號變換為單向正波峰。決策規(guī)則一般用峰值檢測器或自適應(yīng)

2、閾值檢測器來檢測QRS波。 第三章 信號處理的一般方法 應(yīng)用實(shí)例 心電信號的計算機(jī)分析由于心電信號是非平穩(wěn)隨機(jī)信號，利用經(jīng)典的QRS波檢測算法往往受到以下兩個因素的制約： QRS復(fù)合波的信號帶寬對于不同的病人乃至同一病人的不同心搏均有所不同。 各種噪聲與QRS波的通帶相互交疊。 因此，人們一直致力于采用新的信號處理方法來分析QRS波，常用的有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和小波變換算法。第三章 信號處理的一般方法 應(yīng)用實(shí)例 心電信號的計算機(jī)分析基于小波變換的QRS波形檢測算法： 實(shí)時采集的心電信號x(n) 如下圖所示：第三章 信號處理的一般方法 應(yīng)用實(shí)例 心電信號的計算機(jī)分析 實(shí)時采集的心電信號x(n)通過

3、上限截止頻率15Hz的三階巴特沃茲低通濾波器，濾除高頻干擾，得y1(n)； 第三章 信號處理的一般方法 應(yīng)用實(shí)例 心電信號的計算機(jī)分析 采用高斯函數(shù)一階導(dǎo)數(shù)導(dǎo)出的小波，對y1(n)進(jìn)行尺度S=22的小波變換，突出信號特征點(diǎn)，消除基線漂移，得y2(n)； 第三章 信號處理的一般方法 應(yīng)用實(shí)例 心電信號的計算機(jī)分析 對y2(n)計算差分，取絕對值，并進(jìn)行三點(diǎn)平滑，得y3(n)； 第三章 信號處理的一般方法 應(yīng)用實(shí)例 心電信號的計算機(jī)分析 對y3(n)再計算差分，取絕對值、平滑，得y4(n)； 第三章 信號處理的一般方法 應(yīng)用實(shí)例 心電信號的計算機(jī)分析 對y3(n)與y4(n)逐點(diǎn)求和，再平滑，得y

4、5(n)； 第三章 信號處理的一般方法 應(yīng)用實(shí)例 心電信號的計算機(jī)分析 進(jìn)行閾值檢測：取連續(xù)前3秒內(nèi)的待檢測信號y5(n)的振幅P（可自適應(yīng)調(diào)整），設(shè)檢測閾值d1=0.25P，d2=0.15P，對超過d1的信號再降低閾值以d2作雙向檢測，大于d2則賦值為1，得QRS模板信號y6(n)，并記錄每個模板區(qū)內(nèi)y5(n)的峰值時刻和峰值； 第三章 信號處理的一般方法 應(yīng)用實(shí)例 心電信號的計算機(jī)分析 修正策略：對連續(xù)兩個模板縫隙在0.09秒內(nèi)的模板進(jìn)行合并，對連續(xù)兩個模板峰值時刻0.22秒的模板進(jìn)行誤差判斷，峰值低者認(rèn)為是誤差。 第三章 信號處理的一般方法算法評價： 應(yīng)用該算法對MIT-BIH心律失常心

5、電數(shù)據(jù)庫48例典型心電數(shù)據(jù)的近10萬個各種類型的QRS波進(jìn)行檢測，QRS波的平均檢測靈敏度（Q Se）為99.8%，真陽性率(Q +P)為99.5%。第三章 信號處理的一般方法 應(yīng)用實(shí)例 心音信號的計算機(jī)分析心音信號中包含了大量關(guān)于心臟、血管、瓣膜、血液等運(yùn)動及狀態(tài)的信息，如果能從心音中獲取這些信息，對某些心血管疾病的早期診斷具有重要的意義。但由于受到以下限制，心音的臨床價值還未得到有效的發(fā)揮：（1）心音的生理及病理機(jī)制尚未完全明確（2）缺乏定量的分析技術(shù)（3）聽診易受醫(yī)生主觀因素的影響因此，對心音信號的計算機(jī)分析可以客觀的提取診斷信息，輔助臨床診斷。第三章 信號處理的一般方法 應(yīng)用實(shí)例 心音信號的計算機(jī)分析 心音信號分析的幾個方向：心音產(chǎn)生機(jī)制的研究心音傳輸特性的研究心臟瓣膜（人工瓣膜）的無創(chuàng)性檢查心音微弱成分的研究心音信號分析的幾種方法：時域分析：分段、能量、包絡(luò)等頻域分析：FFT、參數(shù)模型等時頻分布分析：STFT、AR譜陣、 Wigner分布、小波變換等第三章 信號處理的一般方法一例正常人的心音圖 應(yīng)用實(shí)例 心音信號的