生物醫(yī)學(xué)信號(hào)課程設(shè)計(jì)

醫(yī)學(xué)信息處理課程設(shè)計(jì)姓名:XXX專業(yè):XXX學(xué)號(hào):XXXX所在學(xué)院:XXX江蘇大學(xué)電氣學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系實(shí)驗(yàn)一：工頻濾波設(shè)計(jì)的原理人體心電信號(hào)頻率在0.05Hz～100Hz范圍內(nèi),幅度為10μV(胎兒)～5mV(成人),由于信號(hào)幅度特別低,極易受外界環(huán)境的干擾,因此在心電信號(hào)的預(yù)處理中,消除噪聲干擾,特別是50Hz工頻干擾尤為重要。50Hz陷波濾波器的設(shè)計(jì)方法多種多樣,可以用硬件實(shí)現(xiàn),但實(shí)現(xiàn)的過程比較困難;也可以用軟件的方法編程實(shí)現(xiàn),如小波變換濾波、自適應(yīng)濾波、模板匹配濾波等,但這些方法實(shí)現(xiàn)需要手工計(jì)算獲得濾波器的參數(shù),運(yùn)算比較復(fù)雜，所以我選擇分組求平均來濾除50HZ的工頻干擾。設(shè)計(jì)的重要步驟1）學(xué)會(huì)載入數(shù)據(jù)2）確定選擇濾波的方法3）確定分組，一邊在組內(nèi)進(jìn)行求平均4）上網(wǎng)搜集資料，熟悉matlab的操作機(jī)基本的一些函數(shù)5）繪制原始數(shù)據(jù)圖像和濾除干擾后的圖像。三、流程圖源程序loadD:\tr\ecg.txtn=length(ecg);b=[];fori=1:n-5b=[b;mean(ecg(i:i+5))];endsubplot(2,1,1),plot(ecg)subplot(2,1,2),plot(b)計(jì)算結(jié)果去除高頻干擾高通濾波器濾波后頻譜實(shí)驗(yàn)二:RR間期設(shè)計(jì)的原理幅值閾值法和斜率閾值法也是較常用的測量R波的基本方法。這里只講述較為簡單的一種：幅值閾值法。幅值閾值法的實(shí)質(zhì)：若一段給定心電信號(hào)的最大值為MAX,取幅值為2/3MAX（閾值）的一條直線與心電圖信號(hào)相交，一般每個(gè)QRS波群與其有兩個(gè)交點(diǎn)，如圖4.3示的A點(diǎn)與B點(diǎn)，橫坐標(biāo)是采樣點(diǎn)，縱坐標(biāo)是心電幅值，單位毫伏。求[A,B]區(qū)間對(duì)應(yīng)的心電圖幅值最大值，即得到此QRS波的R波波峰值，其對(duì)應(yīng)的時(shí)刻就是R波峰值時(shí)刻。若有n對(duì)交點(diǎn)，則得到n個(gè)R波峰值時(shí)刻，后次減去前次時(shí)間得到n-1個(gè)RR間期；最后將n-1個(gè)RR間期求平均得到平均RR間期幅值閾值法求RR間期二、設(shè)計(jì)的重要步驟1）求斜率：T=fa;%數(shù)據(jù)Ucd=ecg;%數(shù)據(jù)plot(T,Ucd)%畫圖fori=1:length(T)-1k(i)=(Ucd(i+1)-Ucd(i))/(T(i+1)-T(i));%k=dy/dx=Δy/Δxend2）分組QJ=[1];forqj=2:jifm(qj)-m(qj-1)>1QJ=[QJ;qj];endendQJ3)求閾值m=[];[yI]=max(b);yz=0.667*y;j=0;k=0;fori=1:n-5iffind(yz-b(i)<=0)j=j+1;m(j)=i;endend三、流程圖四、源程序loadD:\tr\ecg.txtloadD:\tr\time.txtn=length(ecg);b=[];fori=1:n-5b=[b;mean(ecg(i:i+5))];endfigure(1),subplot(2,1,1),plot(ecg)subplot(2,1,2),plot(b)fori=i:n-5fa=time;endm=[];[yI]=max(b);yz=0.8*y;j=0;k=0;fori=1:n-5iffind(yz-b(i)<=0)j=j+1;m(j)=i;endendgs=0;k=[];Ucd=[];T=m;Ucd=b;%數(shù)據(jù)fori=1:length(T)-1k(i)=(Ucd(m(i+1))-Ucd(m(i)))/(T(i+1)-T(i));%k=dy/dx=Δy/Δxifk(i)<0ifk(i-1)>0gs=gs+1;endendendgsQJ=[1];forqj=2:jifm(qj)-m(qj-1)>1QJ=[QJ;qj];%QJ區(qū)間endendQJ=[QJ;j+1]mi=1;FA=[];k=1;foru=1:gs%u為分組ifi<jifQJ(k+1)>jQJ(k+1)=j+1;end[yI]=max(b(m(i:QJ(k+1)-1)));[yfa(m(I+i))]FA=[FA;fa(m(I+i))];endi=QJ(k+1);k=k+1;endFAtime=[];fork=1:gs-1t=FA(k+1)-FA(k);time=[time;t];endtime五、計(jì)算結(jié)果原始圖像和經(jīng)過濾除工頻干擾的信號(hào)圖像經(jīng)放大上述圖片一系列數(shù)據(jù)gs=31%有g(shù)s組的R波ans=%每個(gè)R波對(duì)應(yīng)的幅值（nv）即對(duì)應(yīng)的時(shí)間(s)1.15422.9530ans=1.12154.0470ans=1.12985.1250ans=1.10926.1950ans=1.13257.2660ans=1.10578.3670ans=1.10639.4840ans=1.101210.3050ans=1.158711.5390ans=1.116512.7340ans=1.106213.9060ans=1.093314.8050ans=1.125315.9610ans=1.106217.1170ans=1.162518.3360ans=1.106819.4920ans=1.063220.2890ans=1.109021.4530ans=1.097822.6020ans=1.166223.7580ans=1.113524.8830ans=1.075225.6950ans=1.114726.8440ans=1.106027.9920ans=1.143729.1560ans=1.113230.2970ans=1.150031.4300ans=1.081232.3130ans=1.127833.4140ans=1.122534.5860ans=1.105235.7190time=%最終求得的RR間期時(shí)間（s）1.09401.07801.07001.07101.10101.11700.82101.23401.19501.17200.89901.15601.15601.21901.15600.79701.16401.14901.15601.12500.81201.14901.14801.16401.14101.13300.88301.10101.17201.1330實(shí)驗(yàn)三：特征波提取一、設(shè)計(jì)的原理δ波，頻率為每秒1－3次，當(dāng)人在嬰兒期或智力發(fā)育不成熟、成年人在極度疲勞和昏睡狀態(tài)下，可出現(xiàn)這種波段。θ波，頻率為每秒4－7次，成年人在意愿受到挫折和抑郁時(shí)以及精神病患者這種波極為顯著。但此波為少年（10－17歲）的腦電圖中的主要成分。α波，頻率為每秒8－13次，平均數(shù)為10次左右，它是正常人腦電波的基本節(jié)律，如果沒有外加的刺激，其頻率是相當(dāng)恒定的。人在清醒、安靜并閉眼時(shí)該節(jié)律最為明顯，睜開眼睛或接受其它刺激時(shí)，α波即刻消失。β波，頻率為每秒14－30次，當(dāng)精神緊張和情緒激動(dòng)或亢奮時(shí)出現(xiàn)此波，當(dāng)人從睡夢中驚醒時(shí)，原來的慢波節(jié)律可立即被該節(jié)律所替代。在人心情愉悅或靜思冥想時(shí)，一直興奮的β波、δ波或θ波此刻弱了下來，α波相對(duì)來說得到了強(qiáng)化，因?yàn)檫@種波形最接近右腦的腦電生物節(jié)律，于是人的靈感狀態(tài)就出現(xiàn)了。根據(jù)腦電信號(hào)的特點(diǎn)提取一段腦電信號(hào)的δ波，θ波，α波，β波分量；腦電波的頻域特性：δ波(0.3-4Hz)；θ波(4-8Hz)；α波(8-13Hz)；β波(13-30Hz)；二、設(shè)計(jì)的重要步驟1）對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理2）熟悉如何在SPTOOL中載入數(shù)據(jù)3）學(xué)會(huì)查看信號(hào)圖像4）掌握如何建立相應(yīng)信號(hào)的頻譜5）學(xué)會(huì)建立不同的濾波器，低通濾波器，高通濾波器，帶通濾波器6）懂得如何查看濾波器的性能顯示，同時(shí)把濾波器應(yīng)用到相應(yīng)的信號(hào)中，截取自己感興趣一段信號(hào)，并進(jìn)行相應(yīng)的頻譜分析三、流程圖源程序限幅：loadD:\tr\eeg.txtn=length(eeg);b=[];j=1;fori=1:nif(abs(eeg(i))<=0.2)b(j)=eeg(i)