生物醫(yī)學(xué)信號處理ppt課件-在線瀏覽
2025-02-22 13:35本頁面
【正文】 進展。 心電電極、心音傳感器、導(dǎo)聯(lián)線 心電、心音信號放大器 數(shù)據(jù)采集卡（ A/D轉(zhuǎn)換卡） 生物醫(yī)學(xué)信號檢測系統(tǒng) ? 生物醫(yī)學(xué)傳感器是獲取生物醫(yī)學(xué)信息并將其轉(zhuǎn)換成易于測量和處理的信號的關(guān)鍵器件 。 ? 應(yīng)用電極可檢測心電 、 腦電 、 肌電 、 眼電和神經(jīng)電等各種生物電信號；物理傳感器已用于血壓 、 血流 、 體溫 ， 心音 、 脈搏 、 呼吸等各種生理量的測量；應(yīng)用化學(xué)傳感器可檢測血 、 尿等體液中多種離子濃度；用于檢測酶 、 抗原 、 抗體 、 神經(jīng)遞質(zhì) 、 激素 、 受體 、 DNA和 RNA等生物活性物質(zhì)的生物傳感器亦在研究及迅速發(fā)展之中；心磁 、 腦磁等生物磁信號的檢測方法的研究正在受到重視 。 ? 生物醫(yī)學(xué)信號檢測的發(fā)展趨向是：發(fā)展微型化 、多參數(shù)生物醫(yī)學(xué)傳感器 ， 特別是加強化學(xué)傳感器和生物傳感器的實用化研究；發(fā)展以生物電和生物磁為代表的無創(chuàng)檢測技術(shù)；發(fā)展植入式 、動態(tài)監(jiān)測式技術(shù)和生物遙測技術(shù)；發(fā)展細胞和分子水平的檢測技術(shù) 。 ? 由于生物醫(yī)學(xué)信號具有隨機性強和噪聲背景強的特點，采用了諸多數(shù)字處理技術(shù)進行分析： ? 如對信號時域分析的相干平均算法、相關(guān)技術(shù)； ? 對信號頻域分析的快速傅立葉變換算法、各種數(shù)字濾波算法； ? 對平穩(wěn)隨機信號分析的功率譜估計算法、參數(shù)模型方法； ? 對非平穩(wěn)隨機信號分析的短時傅立葉變換、時頻分布（維格納分布）、小波變換、時變參數(shù)模型、自適應(yīng)處理等算法； ? 對信號的非線性處理方法如混沌與分形、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等。例如： ? 采用相干平均技術(shù)已成功提取誘發(fā)腦電、希氏束電和心室晚電位等微弱信號； ? 在心電和腦電體表標(biāo)測中采用計算機進行多道信號同步處理并推求原始信號源的活動（逆問題）； ? 在心電、腦電、心音、肺音等信號的自動識別分析中應(yīng)用了多種信號處理方法進行特征提取與自動分類； ? 在生理信號數(shù)據(jù)壓縮和模式分類中引入了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法； ? 在腦電、心電、神經(jīng)電活動、圖像分割處理、三維圖像表面特征提取及建模等方面引入混沌與分形理論等，已取得了許多重要的研究成果并得到了廣泛的臨床應(yīng)用。 ?數(shù)字信號處理是利用計算機或?qū)Ｓ锰幚硇酒?， 以數(shù)值計算的方法對信號進行采集 、 分析 、 變換 、 識別等加工處理 ， 從而達到提取信息和便于應(yīng)用的目的 。 ? 在生物醫(yī)學(xué)信號處理領(lǐng)域 ， 數(shù)字信號處理技術(shù)發(fā)揮著極其重要的作用 。 ? 在信號處理領(lǐng)域 ， 信號被定義為一個隨時間變化的物理量 ， 例如心電監(jiān)護儀描記的病人的心電 、 呼吸等信號 。 如正弦波信號： ? 一個實際信號除了用函數(shù)式表示外 ， 還常常用曲線來表示 。即連續(xù)信號是隨時間連續(xù)變化的，在一個時間區(qū)間內(nèi)的任何瞬間都有確定的值。即離散信號只在離散的時間點有確定的值。如果 x(n)在幅度上也取離散值，即在時間和幅度上都取離散值的信號稱為 數(shù)字信號 。 0s in ?n?單位沖激函數(shù) 與 單位脈沖序列 ： ? 連續(xù)時間單位沖激函數(shù) δ(t)定義為： 且 t≠0時， δ(t)＝ 0。 ?在信號處理領(lǐng)域 ， 我們把系統(tǒng)定義為物理器件的集合 ， 它在受到輸入信號的激勵時 ， 會產(chǎn)生輸出信號 。 ?對數(shù)字信號處理 ， 系統(tǒng)可以抽象成一種變換 ， 或一種運算 ， 將輸入序列 x(n)變換成輸出序列 y(n)。 ? 當(dāng)輸入是單位沖激信號 時 ， 系統(tǒng)的輸出稱為系統(tǒng)的 單位沖激響應(yīng) ， 用 h(t)表示 。 ?? ?????? ?????? )()()()()()()( thtxhtxdthxty ?????)()( ttx ??? 對離散信號 ， 當(dāng)輸入是單位脈沖信號 δ(n)時 ，系統(tǒng)的輸出稱為 單位脈沖響應(yīng) h(n)。心臟是心電圖的信號源，即 x(t)， 人體可以看作是一個容積導(dǎo)體，該導(dǎo)體可看作是系統(tǒng) T，x(t)經(jīng)過系統(tǒng) T后的輸出 y(t)即是體表心電信號y(t)。 人們也正在研究如何通過體表電位標(biāo)測由反卷積來求解心電信號源的特征。 A/D轉(zhuǎn)換器就如同一個電子開關(guān) ， 如果設(shè)定采樣頻率 F， 則開關(guān)每隔 T=1/F秒短暫閉合一次 ， 將連續(xù)信號接通 ， 得到一個離散點的采樣值 。 作為理想化的考慮 ， 令 τ→ 0， 采樣輸出脈沖的幅度就精確地代表輸入信號在該離散時間點上的瞬時值 ， 此時的采樣稱為理想采樣 。在知道某一信號的特征后，就可以確定采樣頻率、采樣精度。 ? 采樣精度 －－對模擬信號采用多少位的數(shù)字來表達，常用的有 8位， 10位， 12位， 16位等。 A/D 分辨率（采樣精度） Code width = smallest detectable change in voltage = AD的輸入范圍 2 n n = of ADC bits 16bit ADC 3bit ADC Amplitude code width c Time 0 20 100 120 140 40 60 80 0 111 110 100 011 010 001 000 A/D 采樣頻率 Nyquist 采樣定理 采樣率 2倍的信號最高頻率 Adequately sampled Aliased due to undersampling 信號處理的一般方法 ? 相干平均算法 ? 相關(guān)技術(shù) ? 頻域分析技術(shù) ? 信號的濾波 ? 參數(shù)模型 ?在計算機普及應(yīng)用之前 ， 信號處理裝置或系統(tǒng)都是由模擬器件和電路組成 ，
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