基于可穿戴光电传感技术的去运动伪影脉率检测方法

脉搏波是分析人体心血管系统生理状况的重要检测对象,可穿戴光电设备采集的脉搏信号常因人体运动而引入运动伪影,进而影响脉率检测结果的准确性,由于伪影的主要频率分量和光电信号频率相重叠,所以减少伪影有难度。针对现有脉率检测精度不高、抗运动干扰能力不足问题,提出一种结合非线性自适应滤波和线性调频Z变换(CZT)的脉率检测方法。首先对光电容积脉搏波描记法(PPG)采集的信号预处理滤除高频干扰和基线漂移,然后选用微机电系统(MEMS)检测加速度信号作为参考信号,构建基于最小均方(LMS)的非线性自适应滤波器去除运动伪影,最后利用线性调频Z变换(CZT)对信号进行频谱分析计算脉率值。实验通过对10名受试者采集的实验数据进行性能评估,结果表明,该方法能有效从干扰脉搏波信号中恢复出原始信号,测得的受试者脉率平均绝对误差为196 bpm,具有较高的准确率和抗干扰能力。     

基于遗传算法去除磁共振图像的运动伪影

病人在磁共振成像扫描过程中的运动会在图像中产生运动伪影,影响图像质量与临床诊断。提出了一种去除磁共振图像运动伪影的图像重建方法,通过遗传算法筛选出受运动影响较小的k空间数据,利用压缩感知进行重建。设计了一种无需参考图像的图像质量评估方法,与全参考图像质量评价指标呈强相关性。实验结果表明,算法可减轻运动伪影,提高图像质量。     

基于结构保持的MR图像运动伪影快速抑制方法

目前核磁共振图像运动伪影的校正方法普遍是基于K空间数据的方法,本文提出一种直接对核磁共振图像进行伪影校正的后处理方法.基于非局部均值总变差去噪的思想设计构造了结构保持的运动伪影校正模型,该模型由非局部均值正则项和块相似保真项构成,正则项可以有效去除运动伪影和噪声的同时保持图像的结构;将各向异性结构张量作为块相似保真项中的权函数,实现在不同区域有不同的扩散方式,在去除图像运动伪影的同时保留图像的细节信息.模型的数值求解采用分裂Bregman方法实现.本文提出的方法充分考虑了图像的几何结构特性,实验结果表明,该方法能有效去除运动伪影并保留有价值的图像细节信息,同时提高了运算速度.     

基于最大互信息量熵差分割的CT金属伪影消除

 本文作者提出一种基于图像最大互信息量熵差分割的CT金属伪影消除算法.新算法首先利用各向异性高斯滤波对原始CT图像进行预处理,以抑制CT图像中的部分噪声和伪影;其后配合最大互信息量熵差分割算法,对预处理CT图像进行自适应多目标分割;接着通过对分割后的金属物图像及由金属引起的伪影进行正向投影,得到金属物的投影数据,并将此投影数据与原始CT图像的正向投影数据做"与"运算,以获取金属物投影在投影空间内的索引函数,再将原始CT投影数据减除金属物对应的投影数据部分,利用索引函数完成原始CT投影数据中的反馈式插值处理,得到修正的投影数据;最后对修正的投影数据采用滤波反投影完成CT图像重建.实验表明,本文算法对含有金属伪影的真实体模CT图像和临床CT图像的伪影消除均有尚佳表现.     

抑制冠状动脉内超声图像序列运动伪影的离线门控方法

针对连续回撤导管采集的、覆盖多个心动周期的冠状动脉内超声(ICUS)图像序列中存在的运动伪影问题,采用图像分析技术,对ICUS图像序列进行离线门控,从而改善ICUS纵向视图的视觉效果。首先,通过逐帧比较ICUS图像的灰度特征,构造ICUS序列的差异矩阵;然后,从差异矩阵中搜索出具有最小累计差异值的路径,为各帧找到其在相邻心动周期中的对应帧;最后,在滤波后的差异矩阵中,沿最优路径找到表示在各相邻心动周期舒张末期采集的图像对的点,得到最终的门控序列。对临床采集ICUS序列的实验验证了方法的可行性和精度。     

光栅相衬CT中吸收信号环形伪影的去除方法

提出一种光栅X射线相衬断层扫描中吸收信号环形伪影的去除方法。该方法采用正弦图域和重建图域结合的处理算法。对于弱伪影,通过正弦图域的排序和滤波去除。而对于强伪影,首先根据环形伪影在极坐标系的表现,计算残差图像,转换到笛卡尔坐标系得到伪影像素和样品的边界;进而使用基于机器学习的图像分割方法获取每一类样品的分布,同时为了保护边界信息,通过形态学操作获得样本的内部区域;最后再利用残差图像的分布特征定位伪影像素,并使用临近非伪影像素均值替代。实验结果表明该方法可以在不破坏样品边界的前提下有效地去除图像中的环形伪影。     

一种融合多层次卷积的视频压缩伪影去除方法

视频压缩使视频帧产生细节信息损失,致使解码视频帧质量下降.针对视频质量提升的需求,考虑不改变原有传输条件的前提下,提出了一种融合视频帧间相关性和深度特征提取的多帧注意力质量增强网络,采用更有效的多层次运动补偿策略,提升运动匹配准确度;采用多维度强化的融合注意力特征提取;利用残差学习与密集连接实现特征深层映射,对各尺寸的...     

利用轨迹修复改进CT金属伪影去除算法的研究

金属伪影严重地影响CT图像的质量及其医学诊断价值。考虑到临床数据的可靠性及时效性,正弦图修复及其改进的方法已成为近年来研究的热点。典型的NMAR方法(Normalized Metal Artifact Reduction),多数情况下能准确地恢复原始数据,并尽可能少地残留或引入新的伪影。然而当出现高密度组织（骨头等）与金属不相邻时,就会在金属与高密度组织间不可避免地引入或残留部分伪影。本文在NMAR算法的基础上,引入了一种基于正弦图中轨迹修复的金属伪影去除方法(TNMAR）。具体地,在NMAR方法中正弦图归一化后的区域修复期间,引入了高密度组织轨迹方向的平滑修复。此方法一定程度上削减了NMAR修复后金属与高密度组织间的残留伪影,且尽可能地恢复了原图的高对比度及组织细节。临床中,有很高的应用价值。      

Wearable Stretchable Dry and Self-Adhesive Strain Sensors with Conformal Contact to Skin for High-Quality Motion Monitoring

Wearable stretchable strain sensors can have important applications in many areas. However, the high noise is a big hurdle for their application to monitor body movement. The noise is mainly due to the motion artifacts related to the poor contact between the sensors and skin. Here, wearable stretchable dry and self-adhesive strain sensors that can always form conformal contact to skin even during body movement are demonstrated. They are prepared via solution coating and consist of two layers, a dry adhesive layer made of biocompatible elastomeric waterborne polyurethane and a sensing layer made of a non-adhesive composite of reduced graphene oxide and carbon nanotubes. The adhesive layer makes the sensors conformal to skin, while the sensing layer exhibits a resistance sensitive to strain. The sensors are used to accurately monitor both small- and large-scale body movements, including various joint movements and muscle movements. They can always generate high-quality signals even on curvilinear skin surface and during irregular skin deformation. The sensitivity is remarkably higher while the noise is saliently lower than the non-adhesive strain sensors. They can also be used to monitor the movements along two perpendicular directions, which cannot be achieved by the non-adhesive strain sensors.     

液晶显示器件运动伪像测量方法分析

运动伪像导致液晶显示器件的动态显示质量下降,制约了其在诸如电视领域的运用。在总结液晶显示器件运动伪像成因,对比现有各种针对液晶显示器件运动伪像测量方法优缺点的基础上,提出并建立液晶显示器件运动伪像预测评估系统,该系统建立在LabVIEW7．1虚拟仪器软件平台基础上,信号数据采集实时、精确,且后期处理方便。实验证明该系统可以满足实际测量工作的需要。     

基于LabVIEW控制的液晶运动伪像测量系统设计

如何测量和评估LCD的运动伪像是目前LCD所面临的一大难题.本文基于LabVIEW软件界面设计来控制,整个测试系统由Lab VIEW的控制界面实现定标、产生测试图形、触发采集、自动测试、测试参数模拟计算,仿真分析.开发平台LabVIEW实现了对可编程视频信号发生器、CA210亮度计和NI6251采集卡三个硬件的控制,并对获得的数据进行了分析和存储.     

Wearable and Highly Sensitive Graphene Strain Sensors for Human Motion Monitoring

Sensing strain of soft materials in small scale has attracted increasing attention. In this work, graphene woven fabrics (GWFs) are explored for highly sensitive sensing. A flexible and wearable strain sensor is assembled by adhering the GWFs on polymer and medical tape composite film. The sensor exhibits the following features: ultra‐light, relatively good sensitivity, high reversibility, superior physical robustness, easy fabrication, ease to follow human skin deformation, and so on. Some weak human motions are chosen to test the notable resistance change, including hand clenching, phonation, expression change, blink, breath, and pulse. Because of the distinctive features of high sensitivity and reversible extensibility, the GWFs based piezoresistive sensors have wide potential applications in fields of the displays, robotics, fatigue detection, body monitoring, and so forth.     

运动图像的锯齿消除算法研究

针对隔行扫描到逐行扫描转换中出现的运动图像锯齿现象,提出适用于去锯齿的运动检测和基于角度提取的场内插值算法。利用相邻4场运动差值进行运动检测,并结合待插像素相邻行和隔行相关像素点的夹角进行加权平均,提取相关度大的角度点进行场内插值。实验结果表明,算法有效提高了峰值性噪比,也有效降低了均方差,实际图像去锯齿效果良好。     

Strain-Isolating Materials and Interfacial Physics for Soft Wearable Bioelectronics and Wireless,Motion Artifact-Controlled Health Monitoring

Recent developments of micro-sensors and flexible electronics allow for the manufacturing of health monitoring devices, including electrocardiogram (ECG) detection systems for inpatient monitoring and ambulatory health diagnosis, by mounting the device on the chest. Although some commercial devices in reported articles show examples of a portable recording of ECG, they lose valuable data due to significant motion artifacts. Here, a new class of strain-isolating materials, hybrid interfacial physics, and soft material packaging for a strain-isolated, wearable soft bioelectronic system (SIS) is reported. The fundamental mechanism of sensor-embedded strain isolation is defined through a combination of analytical and computational studies and validated by dynamic experiments. Comprehensive research of hard-soft material integration and isolation mechanics provides critical design features to minimize motion artifacts that can occur during both mild and excessive daily activities. A wireless, fully integrated SIS that incorporates a breathable, perforated membrane can measure real-time, continuous physiological data, including high-quality ECG, heart rate, respiratory rate, and activities. In vivo demonstration with multiple subjects and simultaneous comparison with commercial devices captures the SIS's outstanding performance, offering real-world, continuous monitoring of the critical physiological signals with no data loss over eight consecutive hours in daily life, even with exaggerated body movements.     

基于PVDF的可穿戴生理信号监测系统

呼吸、心率、鼾声反映了人体在睡眠时的大量信息,该文以聚偏氟乙烯(PVDF)作为敏感单元进行呼吸、脉搏、鼾声信号的监测。根据所采用的传感器特性分别进行了电荷放大电路、陷波电路及电压放大电路的设计。硬件电路通过聚合物锂电池进行供电,根据聚合物电池的特性分别为电池设计了充电电路、保护电路及放电电路,硬件电路整体集成在一块印制电路板(PCB)上。同时设计了基于Android 设备的APP,以可视化形式实时显示生理信号数据,并对其进行长期储存,便于后期医生进行睡眠呼吸病症的分析诊断。该研究的目的是能准确监测睡眠生理参数,提高被测试者的使用舒适感。     

一种基于bit位的运动补偿方法

本文讨论了等离子体显示屏所特有的在显示运动画面时出现的伪轮廓线现象，对产生的原因进行了分析并给出了软件模拟的结果。在此基础上，提出了一种基于bit位的运动补偿方法来改善运动图像的画面质量，同时根据人眼的视觉特征对补偿方法做了进一步的优化。最后对基于bit位的运动补偿方法进行了比较和验证，结果表明基于bit位的运动补偿方法可以基本消除运动画面的伪轮廓线现象。     

基于数学形态学的心电信号R波检测算法

为了解决心电信号中R波的检测问题,研究验证一种结合自适应阈值的极大值搜索与数学形态学的R波检测算法。数学形态学算法是基于信号局部特征的,可以有效突出信号的峰谷点。考虑了心电信号特点的自适应阈值极大值搜索算法,可以敏感检测R波的准确位置。通过对MIT-BIH心率变异数据库中多组心电数据的仿真验证研究,实验结果表明,两种分析方法的结合可以有效消除心电信号的基线漂移或异常病态心率对检测的影响,能有效实现心电信号中R波的实时检测,预期本算法在心电信号的自动分析中将会扮演更为重要的角色。     

基于运动补偿的自适应时域视频降噪算法研究

视频信号内的噪声是信号中不希望出现的干扰部分,如果不加以有效的去除,会严重影响视频图像的质量.提出了一种基于运动补偿的自适应时域视频降噪算法.该方法通过运动补偿技术,在时域上跟踪并提取噪声.滤波的强度是根据物体运动轨迹上的运动强度自适应变化的.利用该算法,有效地去除了视频序列中的噪声,同时很好地保护了图像的细节.实验结果表明,采用该降噪算法处理后的视频图像质量明显优于采用空域的降噪方法的结果.