醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)獲取與醫(yī)學(xué)信號(hào)處理-wenkub.com
2025-01-02 22:11 本頁(yè)面
【正文】 時(shí)頻聯(lián)合分析 非線性動(dòng)力學(xué)方法 非線性動(dòng)力學(xué)的數(shù)值分析方法 ,用于分析非線性系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì) ,主要包括從實(shí)驗(yàn)獲取的離散、有限長(zhǎng)度時(shí)間序列信號(hào)計(jì)算廣義維數(shù) Dq(包括Hausdorf維數(shù) D0、信息維數(shù) D關(guān)聯(lián)維數(shù) D2等 )、 Lyapunov指數(shù)、 Kolmogrov熵等。 ? 實(shí)際上不可能存在某種對(duì)于任何一種應(yīng)用都是十分理想的時(shí)頻分布。對(duì)任意時(shí)間序列 x(t)，可得到它的 Hilbert變換 ? 由這定義， x(t)與 y(t)形成一個(gè)復(fù)共軛對(duì)，從而得到一個(gè)解析信號(hào) 時(shí)頻聯(lián)合分析 1 ( )() xy t dt? ??????? ??()( ) ( ) ( ) ( ) jtz t x t jy t a t e ?? ? ?4. Hibert變換與瞬時(shí)頻率 其中 定義瞬時(shí)頻率為 : 定義了瞬時(shí)頻率，就可以得到信號(hào)各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的頻率變化情況。 時(shí)頻聯(lián)合分析 小波基的構(gòu)造與選擇不僅是小波分析理論研究的重要內(nèi)容，而且是信號(hào)分析的前提和條件。小波分析包括小波變換到小波基的構(gòu)造以及小波的應(yīng)用一系列的知識(shí)，有大量的醫(yī)學(xué)信號(hào)是一維信號(hào)，這里著重介紹一維小波分析。因此，在分析心音這樣復(fù)雜信號(hào)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生明顯的交叉項(xiàng)。是一種意義更廣泛的時(shí)頻能量分布。然而由 STFT的定義我們知道，只能選定一個(gè) 固定的窗函數(shù)，也就是說(shuō)，其時(shí)間和頻率的分辨率在整個(gè)時(shí)頻平面上是固定不變的，這是該方法的一個(gè)主要缺陷。 時(shí)頻聯(lián)合分析 1( , ) ( ) ( )2jtS t e s h t d?? ? ? ???? ??????1. 短時(shí)傅里葉變換 ? 沿時(shí)間軸移動(dòng)分析窗，我們可以得到兩維的時(shí)頻平面。 ? 因此時(shí)頻分析主要用來(lái)尋找信號(hào)的特征。 ? 這就避免了周期圖法估計(jì)頻譜時(shí)的隨機(jī)起伏現(xiàn)象。 ? 系統(tǒng)輸出功率譜為 參數(shù)模型頻譜估計(jì) 21() ( ) ( )nxSz A z A z???22221()| ( ) | | 1 |j nnx pjjkkkSeAe ae?????????? ?2. 滑動(dòng)平均（ Movingaverage, MA）模型 當(dāng) 時(shí)，以上兩式變?yōu)椋? 參數(shù)模型的輸出為該時(shí)刻的輸入和以前 q個(gè)輸入的線性組合，因此該模型稱(chēng)為 滑動(dòng)平均模型 ，簡(jiǎn)稱(chēng) MA模型，記為 MA(q)，其中 q為 MA模型的階數(shù)， MA模型的傳遞函數(shù)中只含有零點(diǎn)，不含有極點(diǎn)，所以 MA模型也叫做 全零點(diǎn)模型 。 參數(shù)模型頻譜估計(jì) 假設(shè)參數(shù)模型的輸入 n(m)和輸出 x(m)滿(mǎn)足差分方程 其中系數(shù) 和 就是模型的參數(shù)，常數(shù) p和 q被稱(chēng)為參數(shù)模型的參數(shù)。 傅里葉變換與離散頻譜 ???????mmjxxj emreP ?? )()(? 參數(shù)模型頻譜估計(jì)是現(xiàn)代譜分析中的主要內(nèi)容。 傅里葉變換與離散頻譜 ? ? 10,)()()( 102????? ????????? NkenxnxD F TkX NnnkNj ?傅立葉變換只能對(duì)確定性信號(hào)進(jìn)行分析，而 隨機(jī)信號(hào) 在時(shí)間上是無(wú)限的，在樣本上是無(wú)窮多，其傅立葉變換不存在，因此，對(duì)隨機(jī)信號(hào)只能計(jì)算信號(hào)的功率譜。因此我們可以根據(jù)互相關(guān)函數(shù) rys(m)與自相關(guān)函數(shù)rys(m)是否相等來(lái)判斷在 y(n)中是否含有信號(hào) s(n) 。 rxx(m)是偶函數(shù)， rxx(0)是其中的最大值。 ( ) ( ) ( )iiy t s t n t??? ??? ?? ????? Ni Ni iNi ii tnNtstntsNtyNty 1 11 )(1)()]()([1)(1)(相關(guān)技術(shù) ? 信號(hào)的相關(guān)函數(shù)反映了兩個(gè)信號(hào)之間的相互關(guān)聯(lián)的程度。 相干平均算法 效果估計(jì)： 其中 yi(t)為含有噪聲的待檢測(cè)信號(hào)，其中 s(t)為重復(fù)出現(xiàn)的有用信號(hào)， ni(t)為隨機(jī)噪聲。 ? 常用的時(shí)域分析方法有：信號(hào)周期的提取、特征點(diǎn)的檢測(cè)等。 ? 作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)分支，是人體上的生理參數(shù)收集傳感器或移植到人體內(nèi)的生物傳感器共同形成的一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；是附著在人體身上的一種網(wǎng)絡(luò)，由一套小巧可移動(dòng)、具有通信功能的傳感器和一個(gè)身體主站 (或稱(chēng) BAN協(xié)調(diào)器 )組成。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ? 嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：以嵌入式系統(tǒng)為平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 ? 采樣 /保持器：多路模擬開(kāi)關(guān)之后是模擬通道的轉(zhuǎn)換部分，包括采樣 /保持器和 A/D轉(zhuǎn)換器。此外，某些傳感器內(nèi)阻比較大，輸出功率較小，放大器還要起阻抗變換器的作用以緩沖輸入信號(hào)。 6. 數(shù)據(jù)通信總線在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，總線技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展起著重要作用。 3. 數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理相互結(jié)合得日益緊密，形成數(shù)據(jù)采集與處理相互融合的系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集、處理到控制的全部工作。 ? 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)追求的主要目標(biāo)有兩個(gè) ：一是精度，二是速度。 ? 如果傳感器的輸出及顯示系統(tǒng)與輸入信號(hào)之間是線性關(guān)系，則單點(diǎn)標(biāo)定就足夠了，但若傳感器給出的是非線性結(jié)果，則需要進(jìn)行多點(diǎn)標(biāo)定，以獲得一組標(biāo)定曲線，使顯示幅度與待測(cè)生理量一一對(duì)應(yīng)。標(biāo)定與校準(zhǔn)在本質(zhì)上是相同的。V +200181。V 5mV 腦電（頭皮電極） 10181。 生物醫(yī)學(xué)測(cè)量的各種參數(shù) 位移 血管內(nèi)、外徑，主動(dòng)脈、腔動(dòng)脈尺寸，肢體容積變化，胸廓變化，心臟收縮變化，骨骼肌 收縮變化，腸蠕動(dòng)等 器官幾何結(jié)構(gòu) 心臟幾何形狀、胃幾何形狀、腎幾何形狀等 速度 血流速度，排尿速度，分泌速度，發(fā)汗速度，流淚速度，呼吸氣流速，神經(jīng)傳導(dǎo)速度等 振動(dòng)（加速度） 心音、呼吸音、血管音，脈搏、心尖搏動(dòng)、心瓣膜振動(dòng)、手顫、頸動(dòng)脈搏動(dòng)、脈象、語(yǔ)音 、腸鳴音等 壓力 血壓、眼壓、心內(nèi)壓、顱內(nèi)壓、胃內(nèi)壓、食道壓、膀胱壓、子宮內(nèi)壓、胸腔內(nèi)壓、脊髓壓 、血管內(nèi)壓、腸內(nèi)壓、
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