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基于AMDF的脉搏周期提取算法改进

作　者: 吴艳君
导　师: 夏家莉
学　校: 江西财经大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 脉搏信号 特征点提取 周期检测 平均幅度差函数 自相关函数
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 9次
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内容摘要


脉搏波蕴含着丰富的人体生理和病理信息,现已成为中西医共同的研究热点。通过对脉搏波形态、强度、速率等特征的提取,可了解人体的生理病理状况,为预防、诊断、治疗疾病提供十分可靠的依据。目前,脉象仪已经在医院领域得到了广泛的应用,同时,随着人们健康意识的提高,此类设备逐渐受到广大家庭的亲睐。因此,研制出成本更低、体积更小、功能更为完善的适合家庭使用的脉象检测产品成为厂商研发的方向。针对当前很多脉搏检测方法存在误差率高、效率低的问题,本文提出了一种基于短时平均幅度差函数(AMDF)的脉搏周期检测改进算法。本文在分析了国内外研究现状的基础上,开展了论文研究工作。首先对系统进行总体设计和功能模块设计,同时介绍了专家系统的构建方法；详细地阐述了脉搏波的产生机理、波形特征以及与人体生理病理的关系,通过了解这三方面的内容,为后续的研究确立方向；对当前脉搏波提取方法和脉搏检测分析方法进行了论述,其中脉搏信号提取方法包括了手动测量和电子测量两类方法,并从时域、频域和时频域三个领域分别对脉搏检测方法进行阐述,并探讨了每种方法的优缺点；在了解脉搏系统传递函数模型的基础上,研究脉搏信号传递参数估计的方法；介绍了脉搏信号去干扰的处理方法,包括滤波平滑处理和基线漂移抑制等,以及当前脉搏周期检测常见的几种时域分析方法,主要包括阈值法和极值法；最后,本文提出了基于AMDF的阈值削波函数脉搏周期检测改进算法,并分别采用ACF法、AMDF法以及本文提出的改进方法进行了脉搏周期提取实验,同时进行了结果的对比分析。本文创新之处在于提出了准周期脉搏信号的平均幅度差函数的噪声阈值,并定义了AMDF极小值和阈值削波函数,使用阈值削波函数法来排除干扰谷点的影响,最后采用极值法准确提取周期谷点,获得较精确的脉搏周期。实验结果表明,本文的改进方法与短时自相关函数法以及平均幅度差函数法相比,运算量更少,误差率更低,能更准确地提取脉搏周期,能适应实时脉搏检测设备的需求。

全文目录


摘要  7-8
Abstract  8-10
1 绪论  10-15
  1.1 研究背景和意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
  1.3 论文内容结构  13-14
  1.4 本章小结  14-15
2 系统设计  15-18
  2.1 系统总体设计  15
  2.2 系统功能设计  15-16
    2.2.1 脉搏信号采集模块  15-16
    2.2.2 ARM处理器模块  16
    2.2.3 显示模块  16
  2.3 专家系统的构建  16-17
  2.4 本章小结  17-18
3 脉搏波及其检测分析方法  18-28
  3.1 脉搏波概况  18-21
    3.1.1 脉搏波产生机理  18-19
    3.1.2 脉搏波特征  19-20
    3.1.3 脉搏波与病理关系  20-21
  3.2 脉搏信号提取方法  21-23
  3.3 脉搏波检测分析方法  23-27
    3.3.1 时域分析方法  23-25
    3.3.2 频域分析方法  25-26
    3.3.3 时频域分析方法  26-27
  3.4 本章小结  27-28
4 脉搏周期检测  28-36
  4.1 脉搏信号离散数字模型  28-30
    4.1.1 脉搏系统传递函数模型  28-29
    4.1.2 传递函数参数估计  29-30
  4.2 脉搏信号预处理  30-32
    4.2.1 滤波平滑处理  31
    4.2.2 基线漂移抑制  31-32
  4.3 脉搏周期检测时域分析方法  32-35
    4.3.1 阈值法  32-33
    4.3.2 极值法  33-35
  4.4 本章小结  35-36
5 改进的脉搏周期提取算法  36-53
  5.1 基于ACF的脉搏周期提取  36-42
    5.1.1 短时自相关函数法理论基础  36-38
    5.1.2 基于ACF的脉搏周期提取  38-41
    5.1.3 实验结果与分析  41-42
  5.2 基于AMDF的脉搏周期提取  42-45
    5.2.1 平均幅度差函数理论基础  42
    5.2.2 基于AMDF的脉搏周期提取  42-45
    5.2.3 实验结果与分析  45
  5.3 基于AMDF的脉搏周期提取算法改进  45-51
    5.3.1 周期谷点筛选算法  46-47
    5.3.2 阈值削波函数  47-50
    5.3.3 实验结果与分析  50-51
  5.4 ACF法、AMDF法和本文改进方法对比分析  51-52
  5.5 本章小结  52-53
6 总结与展望  53-55
  6.1 总结  53-54
  6.2 展望  54-55
参考文献  55-58
攻读硕士期间的科研成果  58-59
致谢  59

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信号处理
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