醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)獲取與醫(yī)學(xué)信號處理-文庫吧資料
2025-01-11 22:11本頁面
【正文】 {}kb2 2 2( ) | ( ) | ( ) | ( ) |j j j jx n nS e H e S e H e? ? ? ? ???01( ) ( ) ( )qpkkkkx m b n m k a x m k??? ? ? ???01()()()1qkkkpkkkbzXzHzNzaz?????????? 顯然， H(z)是一個有理分式。因此只要已知白噪聲的功率 δn2 和系統(tǒng)的傳遞函數(shù) H(ejω) ，就可估計出信號的功率譜密度函數(shù) Sx(ejω) 。信號的參數(shù)模型頻譜估計的步驟可以分為以下三步： （ 1）對給定的隨機(jī)信號確定合理的參數(shù)模型； （ 2）根據(jù)信號的自相關(guān)函數(shù)估計所確定的模型的參數(shù)； （ 3）用估計出的模型參數(shù)計算信號的功率譜密度函數(shù)。功率譜估計在生物醫(yī)學(xué)信號處理中應(yīng)用極為廣泛，如在心電、心音、腦電等處理中取得了良好的效果。信號的功率譜可以由信號的相關(guān)函數(shù)計算得到： 因此，只要我們能求出信號的相關(guān)函數(shù) rxx(m)，即可求出信號x(n)的功率譜。 傅里葉變換與離散頻譜 () jm tmmf t a e ??? ? ?? ?c os si njm te m t j m t? ????進(jìn)一步推廣，若取實(shí)際的有限長 離散采樣信號 x(n)，可以將該有限長信號看作是周期信號的一個基本周期，同樣可以應(yīng)用傅立葉級數(shù)理論，計算 x(n)的頻譜，得到離散傅立葉變換公式： 應(yīng)用該公式計算離散傅立葉變換有一個快速算法，這就是著名的快速傅立葉變換（ FFT）。 )()()( mrmrmr sssys ???? 經(jīng)典譜分析理論 (非參數(shù)法 ) ? 由布萊克曼 圖基（ BlackmanTurkey）于 1958年提出 ? 傅里葉變換：周期圖法和 BlackTukey法 ? 修正周期圖、對周期圖平均、對修正周期圖平均以及對周期圖平滑等方法 ? 現(xiàn)代譜估計理論 (參數(shù)法 ) ? 以隨機(jī)過程的參數(shù)模型為基礎(chǔ) ? 自回歸模型法、線性預(yù)測法和最大熵法等 頻域分析 對于一個周期信號，如正弦波信號： y=sin(ωt)，具有一個單一的頻譜值 ω。設(shè)記錄到的信號： ???????nxx mnxnxmr )()()()()()( nnsny ???相關(guān)技術(shù)應(yīng)用 ? 其中 s(n)為信號， η(n)為白噪聲 (白噪聲是指頻譜均勻一非零的噪聲 )，現(xiàn)在我們不知道當(dāng)前記錄到的 y(n)中是否存在 s(n)，但我們根據(jù)以前的工作已知道關(guān)于 s(n)的先驗(yàn)知識，因此我們可以做 y(n)與 s(n)的互相關(guān)： ? 通常我們認(rèn)為信號與白噪聲是不相關(guān)的，因此 rηs(m)等于零，于是rys(m) = rss(m) 。自相關(guān)函數(shù)曲線可反映信號自身的周期性和噪聲水平。 ???????nxy mnynxmr )()()(相關(guān)技術(shù) ? 一個信號 x(n)的自相關(guān)函數(shù)（ Autocorrelation Function） rxx定義為： ? 其中， rxx(0)反映了信號 x(n)自身的能量。 ? 設(shè)有兩個信號 x(n)和 y(n)，定義它們的互相關(guān)函數(shù)（ Acrosscorrelation Function） rxy為： ? 它表示 x(n)不動，將 y(n)在時間軸上左移或右移（ m為正數(shù)時左移，m為負(fù)數(shù)時右移） m個時間間隔后分別與 x(n)逐點(diǎn)對應(yīng)相乘后求和，得到該 m點(diǎn)時刻的相關(guān)函數(shù)值 rxy(m)。例如心室晚電位為 μV級，淹沒在噪聲里，如按心動周期以 R峰點(diǎn)對齊，進(jìn)行疊加平均，則可檢出微弱的心室晚電位信號。經(jīng) N次疊加后求平均，則 ： 若信號 s(t)的功率為 P，噪聲 ni(t)的方差為 δ2，那么對每一個 yi(t) ，其信噪比為 P/ δ2 。 ? 相干平均技術(shù)理論假設(shè)：如果待檢測的醫(yī)學(xué)信號與噪聲重疊在一起，信號如果可以重復(fù)出現(xiàn)，特征（幅度、頻率、相位）不變的確定信號，干擾是均值為零的白噪聲，可以采用疊加法提高信噪比，從而提取有用的信號。 ? 下面主要介紹相干平均算法和相關(guān)技術(shù)。通過時域分析方法，可以有效提高信噪比，求取信號波形在不同時刻的相似性和關(guān)聯(lián)性。 無線體域網(wǎng) 無線體域網(wǎng) 無線體域網(wǎng) 本章主要內(nèi)容 ?生物醫(yī)學(xué)信號的主要類型及其典型特征 ?生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)獲取與檢測技術(shù)概述 ?生物醫(yī)學(xué)信號常用處理方法 常用生物醫(yī)學(xué)信號處理方法 ? 生物醫(yī)學(xué)信號處理是研究從被干擾和噪聲淹沒的信號中提取有用的生物醫(yī)學(xué)信息的特征的方法。 嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 生物醫(yī)學(xué)無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 傳 感 器A / D 轉(zhuǎn) 換 器信 號 調(diào) 理 電 路 微 處 理 器 射 頻 模 塊存 儲 器電 池 及 電 源 管理 電 路無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖 ? 生物醫(yī)學(xué)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)： 1. 路由協(xié)議 2. MAC協(xié)議 3. 拓?fù)淇刂? 4. 定位技術(shù) 5. 時間同步技術(shù) 6. 安全技術(shù) 7. 數(shù)據(jù)融合技術(shù) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù) ? 無線體域網(wǎng)又可稱為生物醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡(luò) (Biomedical sensor work)和無線體域網(wǎng)傳感網(wǎng) (Wireless body area sensor work, WNASN或 Body Area Network, BAN)。 ? 嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特點(diǎn)：具有可移植性、可裁剪性、系統(tǒng)服務(wù)、中斷管理、穩(wěn)定性和可靠性等優(yōu)點(diǎn)。計算機(jī)控制整個計算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的正常工作，并且把 A/D轉(zhuǎn)換器輸出的結(jié)果讀入到內(nèi)存，進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理。 ? A/D轉(zhuǎn)換器：采樣 /保持器輸出的信號送至 A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器是模擬輸入通道的關(guān)鍵電路。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ? 多路模擬開關(guān)：多路模擬開關(guān)可以分時選通來自多個輸入通道中的某一路通道。 ? 濾波器：傳感器以及后續(xù)處理電路中的器件常會產(chǎn)生噪聲，人為的發(fā)射源也可以通過各種耦合渠道使信號通道感染上噪聲，例如工頻信號就可以成為一
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