基于小波变换的心电信号分析研究及其FPGA实现

基于小波变换的心电信号分析研究及其FPGA实现

作者:师大云端图书馆 时间:2019-08-02 分类:参考文献 喜欢:3700
师大云端图书馆

【摘要】心脏病突发性强但病情隐蔽,死亡率一直居高不下,已然成为世界性的重大公共卫生问题。医学中往往通过心电图对心率失常进行分析诊断,因此心电信号自动分析诊断系统的研究开发具有很高的临床价值。由于心电信号是一种极易受环境影响的非线性的微弱信号,而且常夹杂各种噪声干扰,增加了分析诊断的难度,因此提高心电自动分析检测系统的精度和准确性,是心血管疾病的诊断的前提。本文主要研究了心电信号的去噪和特征波检测两方面的关键技术,利用FPGA器件处理信号时所具有的实时性、可靠性、高效性、可并行处理等优势,加快了运算处理的速度,并在Matlab软件分析的基础上设计了基于小波变换的从心电信号预处理到R波检测的一整套检测系统。预处理算法:本文基于db4提升小波变换提出了一种面向FPGA硬件的去噪方案,首先选择了合适的小波基和分解层数,对提升小波变换后各层上的小波系数采用软阈值的方法进行处理,进一步基于CycloneII系列EP2C35F672C8核心芯片,利用MATLAB/DSPBuilder、QuartusII等软件以及VHDL语言设计了该算法的SOPC硬件电路,对系统中各个模块进行功能仿真,并面向FPGA硬件实现。验证结果表明本算法能够在保证原信号不失真的情况下,较好地去除基线漂移、工频干扰、肌电干扰等噪声。最后,通过对系统的实现时间和功耗进行分析得出本文提出的系统具实时性和低功耗性。特征波检测算法:本检测算法是在选择双正交样条小波作为小波基的基础上,根据Mallat算法和小波变换的奇异点检测原理,以及心电信号在奇异点处的Lipschitz指数说明奇异点与模极值对的关系,进而定位心电信号的R波,并提出了避免误检和漏检的策略,有效地提高了检测准确率。其次在小波变换的基础上设计了面向硬件FPGA实现的心电信号R波检测系统。检测系统的硬件实现主要分两步完成:首先对去噪后的心电信号进行小波变换,其实对小波变换的输出结果进行检测。本系统采用流水线操作实现4级的小波变换,即采用级联的方式连接每一层的小波变换,提高了数据运算效率,其中各层小波变换可作为基本运算单元。把小波变换第三、四尺度上的输出结果进行检测,根据检测策略在这两个尺度上寻找模极值对的过零点,即可定位R波。此外,本文还利用48组心电数据对该检测算法进行波形仿真验证,实验结果表明本文提出的R波检测算法具有较高的检测率和稳定性,有一定的实用价值。
【作者】张倩;
【导师】司玉娟;
【作者基本信息】吉林大学,通信与信息系统,2014,硕士
【关键词】心电信号;小波变换;提升方案;去噪;R波检测;FPGA;

【参考文献】
[1]仝艳菲.基于分块匹配的图像被动取证算法研究[D].西南交通大学,信号与信息处理,2014,硕士.
[2]徐光,杨节.系统辨识在轧制过程建模中的应用[J].冶金自动化,1991,03:40-42+64.
[3]刘锋光.基于VPN的水电站远程监控系统的研究与应用[D].浙江工业大学,2006.
[4]陈董言.李元度生平及其散文研究[D].兰州大学,中国古代文学,2013,硕士.
[5]肖丽萍.工程岩体弹塑性破裂过程数值模拟研究[D].大连理工大学,岩土工程,2004,硕士.
[6]杨皓星.单步外推法及其在逆时偏移成像中的应用研究[D].国防科学技术大学,数学,2012,硕士.
[7]黄金龙.微热管二次除气冷焊封口工艺及设备研究[D].华南理工大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[8]任丙玉.超大规模高中专用教室空间计划研究[D].西安建筑科技大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[9]叶松云.基于J2EE的数据挖掘系统的设计与实现[D].暨南大学,2002.
[10]王兵,许少华,孟耀华,王辉,李娜.结构自适应的半监督自组织过程神经网络[J].控制与决策,2015,03:507-512.
[11]范君君.中文文本自动分类研究与应用[D].湖北大学,计算机应用技术,2012,硕士.
[12]武建华.基于数据仓库的失业保险决策支持系统的研究与实现[J].计算机工程与应用,2004,04:224-226.
[13]尹建枚.CO_2激光鼓膜打孔治疗分泌性中耳炎的研究[D].吉林大学,临床医学,2013,硕士.
[14]章彦磊.新闻舆论监督政府现状及问题研究[D].南昌大学,公共管理(专业学位),2012,硕士.
[15]方琼.大学生人格、应对方式与自我和谐的关系研究[D].河北师范大学,应用心理,2014,硕士.
[16]马万泉.微囊藻生物光学特性与遥感识别研究[D].南京师范大学,遥感技术与应用,2012,硕士.
[17].中国大学分学科门类竞争力排行榜(前20%)[J].评价与管理,2014,01:64-75.
[18]雍云乔.川东北元坝地区下侏罗统自流井组沉积相特征研究[D].成都理工大学,地质学,2013,硕士.
[19]巩祖正.脉冲神经网络的多脉冲定时误差反向传播算法研究[D].西北师范大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[20]程家聪.面向对象的高分辨率遥感信息提取技术研究[D].华中科技大学,模式识别与智能系统,2013,硕士.
[21]胡华锋.高速铁路CRTS I板式无砟轨道充填层力学性能分析及试验研究[D].北京交通大学,道路与铁道工程,2014,博士.
[22]潘晓颖.林和靖意象在日本文化中的流播与变异[D].浙江工商大学,日语语言文学,2013,硕士.
[23]娄丽.简论新形势下的粮食安全问题[D].吉林大学,公共管理,2004,硕士.
[24]辛苹.基于结构方程模型的演艺业顾客满意度影响因素研究[D].中北大学,管理科学与工程,2014,硕士.
[25]孙玉霞.高中生数学思维品质性别差异的调查与教学研究[D].山东师范大学,2003.
[26]田亚明.铁路网编组站改编能力配置优化研究[D].北京交通大学,2012.
[27]张永涛.数字舌图的分析方法与齿痕舌上的应用研究[D].北京中医药大学,2005.
[28]曲洪洋.宁波瑞昌公司自动化仓库管理优化研究[D].宁波大学,工商管理(专业学位),2014,硕士.
[29]陈育平.中国通信市场现状及走势分析[J].通信世界.2003(03)
[30]张浩.噪声相关多源信息系统的微卡尔曼滤波融合与相对组合导航算法研究[D].杭州电子科技大学,计算机软件与理论,2011,硕士.
[31]王珊珊.围绝经期综合征患者焦虑抑郁情绪与肝郁的相关性研究[D].福建中医药大学,中医内科学(专业学位),2014,硕士.
[32]尚磊云.空地导弹数学模型与系统仿真研究[D].西北工业大学,飞行器设计,2004,硕士.
[33]王敬思.PV/T一体化的优化设计[D].太原科技大学,电力电子与电力传动,2014,硕士.
[34]徐志成,龚斌,张高朴.实现村村通电话——接入网技术在农村的应用[J].中兴新通讯.1997(04)
[35]杨勉.区域铁路网可达性模型研究及应用[D].北京交通大学,2008.
[36]战迪.SL药业有限公司纳税管理研究[D].哈尔滨工业大学,会计学,2014,硕士.
[37]毛华华.《大英百科年鉴1996·环境》翻译实践报告[D].郑州大学,翻译(专业学位),2013,硕士.
[38]宋凌燕.论我国劳动教养制度的改革与完善[D].中国海洋大学,公共管理,2011,硕士.
[39]赵婷,田云峰.用于电网稳定分析的电液伺服及执行机构数学模型[J].电力系统自动化,2009,03:98-103.
[40]张月成.带锚链固定的多相金属羰基络合物催化剂的制备及其性能研究[D].河北工业大学,化学工艺,2004,硕士.
[41]高欣.禁止重复追诉制度的构建问题研究[D].贵州民族大学,刑法学,2013,硕士.
[42]王广浩.建设项目后评价内容完善与方法研究[D].浙江大学,2004.
[43]聂一琴.一种应用于非制冷红外焦平面阵列读出电路的基准电流源的设计[D].北京交通大学,微电子学与固体电子学,2013,硕士.
[44]毕大强,刘春秋,葛宝明.注入式发电机定子接地保护的自适应整定[J].电力系统自动化,2010,16:64-68.
[45]徐晓霞.番茄细胞壁蔗糖转化酶抑制蛋白(Le-INVINH1)在植株抵抗低温胁迫中的功能研究[D].华中师范大学,植物学,2013,硕士.
[46]郝艳平.聚乳酸与聚亚丙基碳酸酯的改性研究[D].长春工业大学,高分子化学与物理,2013,硕士.
[47]张瑾.华蟾毒精抗原佐剂效应与增强肿瘤特异性免疫的作用机制研究[D].吉林大学,生物化学与分子生物学,2014,硕士.
[48]李思渊.使用不同教材的中国学生西语学习情况对比研究[D].上海外国语大学,西班牙语语言文学,2013,硕士.
[49]张宝聚.网球“彩色区域”训练法的实验研究[D].山东体育学院,体育教学,2012,硕士.
[50]潘洋.EL USO DE LOS ELEMENTOS MáGICOS EN CIEN A?OS DE SOLEDAD[D].西安外国语大学,拉美文学,2014,硕士.

相关推荐
更多