《生物醫(yī)學(xué)信號處理》課程學(xué)習(xí)指南

1、PAGE PAGE 6生物醫(yī)學(xué)信號處理課程學(xué)習(xí)指南一、本課程學(xué)習(xí)方法指南生物醫(yī)學(xué)信號處理課程由理論教學(xué)內(nèi)容和實驗教學(xué)內(nèi)容組成。其中，理論授課40學(xué)時，實驗8學(xué)時。理論課教學(xué)內(nèi)容主要通過課堂教學(xué)完成，教師分八個章節(jié)按照信號處理理論與技術(shù)發(fā)展的先后順序來安排教學(xué)，先講解信號處理理論或技術(shù)，再結(jié)合某個生物醫(yī)學(xué)問題介紹該信號處理理論或技術(shù)的具體應(yīng)用。建議學(xué)生抓住課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，提高學(xué)習(xí)效率。為了理解應(yīng)用部分的教學(xué)內(nèi)容，建議學(xué)生在課后積極主動補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容涉及的生物和醫(yī)學(xué)知識，如閱讀教材以外的學(xué)術(shù)資料。生物醫(yī)學(xué)信號處理課程中涉及的信號處理理論比較抽象，實驗可以幫助學(xué)生加深對理論方法的理解，提高學(xué)習(xí)效果的方法

2、建議如下：課前復(fù)習(xí)相關(guān)理論知識，預(yù)習(xí)實驗?zāi)康?、實驗?nèi)容和實驗過程等；認(rèn)真聽實驗前教師對實驗項目的詳細(xì)講解，嚴(yán)格要求自己獨立完成實驗；遇到獨自不能解決的難題時，積極主動與教師和同學(xué)討論與交流；完成實驗后，總結(jié)實驗中出現(xiàn)的難點和易犯錯誤的知識點，鞏固理論知識的學(xué)習(xí)；（5）認(rèn)真撰寫實驗報告。二、各章重難點學(xué)習(xí)指南第1章 生物醫(yī)學(xué)信號處理概述1生理過程自發(fā)產(chǎn)生的信號，如心電、腦電、肌電、眼電、胃電等電生理信號和血壓、體溫、脈搏、呼吸等非電生理信號；還有外界施加于人體的被動信號，如超聲波、同位素、X射線等。2生物醫(yī)學(xué)信號的主要特點：微弱、隨機(jī)性強(qiáng)、噪聲背景強(qiáng)。第2章 數(shù)字信號處理基礎(chǔ)傅立葉變換的意義傅立

3、葉變換在LTI系統(tǒng)分析中的思想，就是把一個無論多復(fù)雜的輸入信號分解成復(fù)指數(shù)信號的線性組合，那么系統(tǒng)的輸出也能表達(dá)成相同復(fù)指數(shù)信號的線性組合，并且在輸出中的每一個頻率的復(fù)指數(shù)函數(shù)上乘以系統(tǒng)在那個頻率的頻率響應(yīng)值。離散傅立葉變換數(shù)字濾波器的設(shè)計：包括IIR和FIR法。第3章 隨機(jī)信號基礎(chǔ)平穩(wěn)各態(tài)遍歷的隨機(jī)過程如果隨機(jī)信號的統(tǒng)計特性與開始進(jìn)行統(tǒng)計分析的時刻無關(guān)，則為平穩(wěn)隨機(jī)過程，否則為非平穩(wěn)隨機(jī)過程。對于平穩(wěn)過程，如果所有樣本在固定時刻的統(tǒng)計特征和單一樣本在全時間上的統(tǒng)計特征一致，則為各態(tài)遍歷的隨機(jī)過程。平穩(wěn)且各態(tài)遍歷是本課程分析醫(yī)學(xué)信號的一個前提假設(shè)。隨機(jī)信號通過線性系統(tǒng)的四個關(guān)系式：第4章 數(shù)字

4、相關(guān)和卷積運(yùn)算估計相關(guān)函數(shù)時如果采用，估計的質(zhì)量。估計的方差當(dāng)N無窮時，趨于零。因此該估計法是一致估計。卷積和相關(guān)運(yùn)算的程序編寫實現(xiàn)。第5章 維納濾波相關(guān)函數(shù)法推導(dǎo)維納濾波器的維納霍夫方程的離散形式，以及從該方程中解出了最佳濾波器后的最小均方誤差的最簡式。維納-霍夫方程：最小均方誤差為：預(yù)白化法解維納霍夫方程有了上述的模型后，白化法求解維納霍夫方程步驟如下： 對觀測信號的自相關(guān)函數(shù)求z變換得到；利用等式，找到最小相位系統(tǒng)；利用均方誤差最小原則求解因果的G（z）；，即得到維納霍夫方程的系統(tǒng)函數(shù)解。第6章 卡爾曼濾波比較維納濾波和卡爾曼濾波方法的區(qū)別和聯(lián)系。維納濾波和卡爾曼濾波都是解決線性濾波和預(yù)

5、測問題的方法，并且都是以均方誤差最小為準(zhǔn)則的，在平穩(wěn)條件下兩者的穩(wěn)態(tài)結(jié)果是一致的。維納濾波是根據(jù)全部過去觀測值和當(dāng)前觀測值來估計信號的當(dāng)前值，因此它的解形式是系統(tǒng)的傳遞函數(shù)或單位脈沖響應(yīng)；卡爾曼濾波是用當(dāng)前一個估計值和最近一個觀測值來估計信號的當(dāng)前值，它的解形式是狀態(tài)變量值。維納濾波只適用于平穩(wěn)隨機(jī)過程，卡爾曼濾波就沒有這個限制。設(shè)計維納濾波器要求已知信號與噪聲的相關(guān)函數(shù)，設(shè)計卡爾曼濾波要求已知狀態(tài)方程和量測方程?？柭鼮V波的信號模型。根據(jù)卡爾曼濾波的狀態(tài)方程和量測方程，假設(shè)和是已知的，是觀測到的數(shù)據(jù)，也是已知的，假設(shè)信號的上一個估計值已知，如何來求當(dāng)前時刻的估計值？第7章 隨機(jī)信號的參數(shù)建模法AR模型參數(shù)的估計法：L-D算法。第8章 自適應(yīng)濾波自適應(yīng)噪聲抵消原理框圖如下，濾波后的輸出將在最小均方意義下抵消噪聲，同時，抵消后的結(jié)果將在最小均方意義下逼進(jìn)信號。