【正文】 在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究取得的成果。除文中已經(jīng)引用的內(nèi)容外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得聊城大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位證書而使用過的材料。本人承擔(dān)本聲明的相應(yīng)責(zé)任。本文提出了采用基于 MATLAB 軟件的心音信號的小波去噪的解決方法，首先對 MATLAB 軟件的特點和心音信號的基礎(chǔ)理論進(jìn)行了簡要的介紹，從理論和 MATLAB 仿真兩方面進(jìn)行了分析，然后介紹了在對心音信號進(jìn)行 A／D 轉(zhuǎn)換之前對信號進(jìn)行預(yù)處理的必要性，并提出一種基于希爾伯特變換的心音包絡(luò)提取方法。關(guān)鍵詞: MATLAB；心音信號；濾波；時域；頻域聊城大學(xué)本科畢業(yè)論文3AbstractWith the improvement of modern material life level. The mortality in all kinds of disease mortality of cardiovascular disease. Cardiovascular disease serious threat to people39。 Heart sound signals；The filter；The time domain； Frequency domain聊城大學(xué)本科畢業(yè)論文0基于MATLAB的心音信號的采集和分析前言聽診器自 1816 年誕生以來，便在心臟病學(xué)的歷史中起到了非常重要的作用。然而，傳統(tǒng)的聽診器不僅對醫(yī)生的要求很高而且有一個很嚴(yán)重的缺點是不能儲備心音聽診的大量病例資料，心音信號是一種重要的生理信號，含有關(guān)于心臟各個部分如心房、心室、心血管、大血管及各個瓣膜功能狀態(tài)的大量病理信息，是心臟及大血管機(jī)械運(yùn)動狀況的反映，也是評估心臟功能狀態(tài)的一種基本方法，具有非線性、非平穩(wěn)的特點。到目前為止，在國內(nèi)，心音信號采集和分析系統(tǒng)仍相當(dāng)不成熟，基本上是停留在理論研究的水平，少有實用意義上的心音信號分析診斷方面的電子醫(yī)療產(chǎn)品。同時，微弱的心音信號通過電子線路放大、濾波等預(yù)處理后可以清晰而重復(fù)的描述心音的適時相應(yīng)長度，可以產(chǎn)生平直的頻率響應(yīng)。1. 概述1．1 MATLAB 的應(yīng)用背景簡介MATLAB 是美國 MathWorks 公司于 1984 年開發(fā)的，它是一個為科學(xué)研究和工程計算而專門設(shè)計的高級交互式運(yùn)行環(huán)境，目前已經(jīng)成為國際上最流行、應(yīng)用最廣泛的一種應(yīng)用于科學(xué)與工程運(yùn)算的高效軟件。MATLAB 集矩陣運(yùn)算、數(shù)值分析、圖形圖像顯示和仿真于一體，被廣泛應(yīng)用于電子信息處理、自動控制、數(shù)學(xué)運(yùn)算、計算機(jī)技術(shù)、圖形圖像處理、語音圖像處理、語音處理和汽車工業(yè)等領(lǐng)域，含有豐富的函數(shù)庫和數(shù)據(jù)庫，既能實現(xiàn)一般的數(shù)學(xué)運(yùn)算和分析、又能實現(xiàn)系統(tǒng)仿真、信號處理圖像處理等功能 [2]。在 MATLAB 環(huán)境中，一個復(fù)雜的問題只用幾條簡單的指令就可以解決，具有超過 50 種的數(shù)學(xué)、統(tǒng)計、科學(xué)及工程方面的函數(shù)可供使用，用戶便不必在電腦編程上浪費(fèi)太多時間。MATLAB 的圖形功能可以使用戶可以進(jìn)行視覺數(shù)據(jù)處理和分析，來制作高質(zhì)量的圖形。開放性使 MATLAB 廣受用戶歡迎，除內(nèi)部函數(shù)外，所有 MATLAB 主包文件和各種工具包都是可讀可修改的文件，用戶通過對源程序的修改或加入自己編寫程序構(gòu)造新的專用工具包。（5）具有豐富的工具箱。1．2 心音信號的基礎(chǔ)理論心音信號是指在心動周期中，心肌收縮、心臟瓣膜啟閉，心室壁、大動脈瓣等被血流沖撞，引起機(jī)械振動發(fā)出的聲音?？煞譃榈谝恍囊簦⊿1） ，第二心音（S2） 。第三心音(S3） （通常僅在兒童及青少年可聽到)，第四心音（S4 正常情況很少聽到） ，從心臟產(chǎn)生的心音經(jīng)過組織的介導(dǎo)傳到胸壁表面，其中以骨傳導(dǎo)最好，第一心音和第二心音之間的間隔很小，若被采集者有心雜音，則根本無法區(qū)分是雜音還是聊城大學(xué)本科畢業(yè)論文2正常的心音。心音信號的識別與分類對心血管系統(tǒng)疾病的診斷具有重要的意義，其準(zhǔn)確性、可靠性的好壞決定著診斷與治療心臟病患者的效果。隨著信號處理與分析技術(shù)的不斷發(fā)展，對心音的研究也逐步由定性分析進(jìn)入了定量分析的階段。隨著自然與社會環(huán)境的不斷變化，與人們生活習(xí)慣有關(guān)的心臟疾病逐年增多。因心音來自于人體內(nèi)部，不容易被復(fù)制或模仿，同時還具有獨(dú)特性，個體的不同，心音信號的表現(xiàn)形式也不相同。此外，通過聽取心音，也可以獲得用以判斷心臟疾病的相關(guān)信息。因此心音的傳導(dǎo)比一般聲音在單一介質(zhì)(如空氣)中傳導(dǎo)要復(fù)雜一些。②心音的頻率反應(yīng)為音調(diào)的高低，心音的頻譜約為(1~1000)Hz 之間，一般將120Hz 以上劃為高頻，(120~80)Hz 之間為中頻，(30~80)Hz 之間為低頻 [5]。然而，各種原因阻礙了心音信號的采集和分析的利用和發(fā)展，具體如下：第一， 心音的產(chǎn)生機(jī)制在目前為止仍然處在爭論之中，臨床上很少單憑聽診做出診斷； 第二， 目前只是定性的分析心音，缺少定量的心音分析技術(shù)； 第三，診斷結(jié)果容易受到醫(yī)生的祝愿判斷影響，有些醫(yī)生常常不能清楚的分辨出大量的低頻音部分，而這些低頻音中往往含有大量有診斷意義的成分，大部分情況下只能是有經(jīng)驗的心臟病專家，才能夠通過聽診對心臟的狀態(tài)做出正確的聊城大學(xué)本科畢業(yè)論文3評價和診斷。 各方面的資料顯示，在心音信號的采集和分析的研究中，國外有比較成熟的理論研究和實際的產(chǎn)品，然而在國內(nèi)，這方面的研究還不成熟，采集和分析心音信號的儀器還有很多的不足之處。由于心音的頻率一般在 5—600HZ 左右。基于此，本文從理論和 MATLAB 仿真兩方面進(jìn)行了分析，驗證了該方法理論上的可行性,并用 MATLAB 軟件 LMI 工具箱仿真證明了結(jié)果的有效性和可行性。本文提出一種基于希爾伯特變換的心音包絡(luò)提取方法，并在提取出的心音包絡(luò)信號中識別第一心音（S1）與第二心音（S2） ，并提取了包絡(luò)的時域特征參數(shù)，然后用小波分析的方法對信號進(jìn)行時域分析，利用 MATLAB 提供的 FFT 函數(shù)，對信號進(jìn)行頻域分析，并得到信號頻譜圖，最后對整個過程進(jìn)行了總結(jié)。其采集與分析系統(tǒng)原理圖為：圖 2 心音信號采集與分析系統(tǒng)原理圖為了增加傳感器的便捷性，同時可以降低成本，本文利用 PC，在操作系統(tǒng)下，借用第三方軟件，直接錄制心音音頻，然后將采集到的結(jié)果先保存在電腦上，再進(jìn)行處理。底層音頻函數(shù)主要指 WAV 音頻函數(shù)。所以在進(jìn)行心音處理前，還要把錄制的 MP3 格式的心音轉(zhuǎn)換為 WAV 格式。 正確選擇心音采集部位。心臟增大時，心尖向左或左下移位。 LCD心音傳感器 放大與濾波電路 A/D 采集 MATLAB數(shù)據(jù)存儲電源 PC聊城大學(xué)本科畢業(yè)論文5使用傳感器時，輕拿輕放，嚴(yán)禁劇烈碰撞，甩打傳感器，禁止用手按壓傳感器的敏感面。 A/D 轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)送到單片機(jī)，然后由串行通信接口發(fā)送到上位機(jī)。而心音傳感器的電源和單片機(jī)的電源則用 TTL 電路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)所需的電壓值。5V 供電，A/D 轉(zhuǎn)換電路、串行通信接口由+5V 供電、單片機(jī)電路為+ 供電、而心音換能器則由單獨(dú)的+6V 供電。心音信號中的噪聲主要包括有 2 類