脉搏图像传感器的检测定位方法研究

应用自制的基于单目CCD摄像头的脉搏图像传感器采集桡动脉动态脉搏图像。在信息采集过程中,需要对人手腕-探头-CCD三者之间的相对位置进行调整,以利于图像处理、脉搏信号的提取以及脉象分析。本文结合自制传感器,以＂获取最优脉搏图像＂为标准,分析总结对该传感器而言较为合理而又相对简单易行的定位规则。实验表明,＂最佳取脉压力＂和＂平面最佳取脉位置＂这两个指标可以帮助传感器寻找到获取最清晰脉搏图像的位置。     

基于GRU神经网络的脉搏波波形预测方法研究

随着生活水平的提高,人们对健康的关注度越来越高,尤其是适应快节奏生活的手环等便携式生理监测设备,备受人们青睐。光电容积脉搏波描记法(PPG)作为一种无创人体脉搏采集手段,被广泛应用于此类设备中。人体脉搏中包含很多生理信息,如血压、血糖、动脉硬化等,为了对这些信息进行提取和分析,目前主要采用机器学习的方法,通过提取脉搏波中的特征点计算特征参数进而建立生理参数模型。但此类方法需要大量且长期的脉搏数据,用于提高生理参数模型的精度,而长期的数据采集受环境限制较大且与便携式生理监测设备设计理念冲突,并且对脉搏波预测的研究存在空白。针对此问题,本文使用Colaboratory建立GRU神经网络模型与LSTM网络模型分别对脉搏波数据进行预测,并对影响模型性能的主要参数进行对比调参。而由自动化机器学习工具AutoML＿Alex针对脉搏波数据分析并择优建立的LightGBM网络可以作为具有参考价值的基线模型。通过以上3个模型针对从不同个体采集到的大量脉搏波数据进行建模,对比其平均绝对百分比误差MAPE,LSTM为0.879%,单层GRU为0.852%,LightGBM为0.842%,4层GRU模型为0....     

血压脉搏振荡波的三重软件滤波提取算法

脉搏振荡波的准确提取是提高示波法血压测量精度的一个关键问题。传统的硬件滤波器由于电子元件内部干扰及各种噪声,使得所获脉搏振荡波往往不具备测量所需的明显波形特征,从而导致较大的血压测量误差。针对脉搏振荡波提取和处理问题,提出基于软件滤波的三重滤波算法。首先通过递推均值滤波法从原始混合压力信号中有效提取出带噪的脉搏振荡波;然后根据噪声信号的特点,利用中值滤波法完成去噪处理;最后再通过递推均值滤波,实现对振荡波的平滑,最终得到去噪且波形特征明显的脉搏振荡波。在MATLAB平台分别对单重、两重和三重滤波算法进行仿真,同时引入平均欧氏距离、均方根误差和相关系数等对结果进行评价。评价结果表明相比于单重、两重滤波法,三重滤波具有更高的准确性。     

基于改进型斜率阈值法的脉搏波特征提取研究

脉搏波压力及波形特征变化是评价人体心血管系统生理病理状态的重要依据.脉搏波特征点是脉搏波压力曲线上衡量血管阻力和动脉弹性的重要指标,准确提取脉搏波特征点对于评估人体心血管功能具有重要意义.以斜率法为基础结合倒序法阈值判断,提出了一种基于改进型斜率阈值法的脉搏波特征点提取算法,可逐步缩小检测阈值快速提取特征点.实验结果证明,该算法特征点提取精度较高,运算复杂度低,可应用于实时性运算处理.     

基于长期递归卷积网络的无创血压测量

血压是能够反映人们身体健康的一个重要指标,随着高血压人群分布范围日益增大,连续血压的监测变得愈发重要。本文提出了基于长期递归卷积网络对光电容积脉搏波进行血压连续无创测量的方法。首先将利用光电容积法采集到的脉搏波信号归一化、阈值处理和特征提取,然后用长期递归卷积网络从脉搏波中计算出血压。实验表明,当光电容积脉搏波信号直接输入时,所提方法比长短期记忆网络的平均绝对误差和均方误差分别提升了56.00%和73.25%。将特征参数作为输入时,该实验比光电容积脉搏波信号直接输入时的平均绝对误差和均方误差提升了59.55%和87.41%,相比直接输入,特征参数输入的实验效果更好,实现了血压的精确测量。     

基于云端的口袋式人体脉搏诊断仪

脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息,反映了人体心血管系统的众多生理病理信息.现代医学通过脉搏波获取心血管动力学参数,我国传统医学通过脉搏诊断人体各个器官、经络的健康状况.本系统采用科学的手法采集并分析脉搏波,光电容积脉搏波描述法因其无创、便宜、方便等优点,在评估血液动力学参数方面应用较多.尤其是用于血氧饱和度、血压以及心输出量的测量.本系统在光电容积描述法采集脉搏波信号后利用专业算法,提取心血管动力学参数的同时结合传统医学分析人体12经络健康状况,最后将历史数据保存并通过TCP远程共享.     

人体脉搏测试系统的设计与实现

脉搏信息反映人体的健康状况,脉诊技术应客观化、定量化.利用PVDF压力传感器拾取脉搏信息,设计搭接硬件电路对脉搏信号进行放大调理,并通过数据采集卡送人计算机,借助虚拟仪器软件LabVIEW架构脉搏测试仪,实现了脉搏信号的数据采集、波形显示、波形回放、频谱分析、有关参数测试等功能.测试结果跟中医理论基本吻合,设计的脉搏测...     

基于光电容积脉搏波特征参数的血管弹性检测

肱踝脉搏波传导速度(baPWV)通常作为血管壁弹性的评价指标,其测量方法是测量四肢肱踝多导信号.针对检测仪器昂贵、操作复杂等问题,设计了一种通过指端采集的光电容积脉搏波进行动脉硬化程度检测的新方法,采用独立脉压指数P1、P2结合与血管壁弹性具有相关性的特征参数K值进行聚类分析,通过改进K_means算法在若干波形周期中...     

脉搏信号中有效信号识别与特征提取方法研究

脉搏信号是重要的人体生理信号,但采集过程中会存在一定的干扰信号。针对人体脉搏波采集后的有效信号识别与特征提取的问题,提出一种基于时间序列描述的信号识别方法,首先将脉搏时间序列进行分割,每个分割段采用斜率符号化进行表示,通过段与段之间的相似性判断出信号的有用段和干扰段。再根据得到的有用段信号,提出一种基于滑窗的特征提取方法,寻找脉搏信号中的峰值、谷值,同时调整滑窗宽度,还能够进行重搏波波峰的检测。经实验验证,所提出的识别与特征提取方法准确率高且抗干扰性强。     

基于参数优化VMD的呼吸波提取

针对目前呼吸波提取准确率不高的问题,提出一种从光电容积脉搏波（PPG）信号中提取呼吸波的改进方法。在MIMIC数据库获取十组脉搏和呼吸信号。利用遗传变异粒子群参数优化的变分模态分解（VMD）算法对同一时段光电容积脉搏信号进行分解,得到本征模函数（IMF）,选择相关系数大于0.3的IMF分量重构呼吸信号,并将重构呼吸信号与原始呼吸信号进行比较。实验结果表明,呼吸速率的平均准确率为0.95,波形相关系数（RCC）的平均值为0.9451,均方根误差（RMSE）的平均值为2.0110,该算法提取呼吸波呼吸速率相比于EMD、EEMD算法提高了5%和3%,RCC提高了19.96和13.17%,准确性更高。同时该算法克服了VMD算法在分解时惩罚因子和分解层数选取的不确定性。这对临床实践具有重要意义。     

PWM脉冲波对电机绕组时变特性影响研究

以变频电机定子绕组为研究对象,分析变频器输出的脉宽调制（PWM）脉冲波频率、峰值、上升时间对电机绕组暂态电压分布特性的影响。研究结果显示,频率的增加对电机损耗有直接影响,进而通过损耗影响电压分布,频率和损耗的增加对绕组对地电压与匝间电压幅值都有一定的抑制作用。随着尖峰系数的增大,各线圈对地电压幅值都有所增加,且最大对地电压幅值位置由靠近中性点转移至电机端。尖峰系数对匝间电压分布影响相对较小,匝间电压的变化范围在60~75 V之间,不同尖峰系数下匝间电压分布均匀。脉冲上升沿时间对电压分布影响较大,随着脉冲上升沿时间的减少,对地电压及匝间电压成线性增加。上升沿时间对匝间电压幅值及分布的均匀程度起着决定性的影响。     

三电平SVPWM与双调制波载波PWM的等效研究

三电平SVPWM具有直压利用率高、THD小等优点,但实现较复杂,通过注入特定的零序分量可使载波PWM与8段以下的SVPWM开关序列等效。本文针对单调制波载波PWM不能与8段以上的SVPWM开关调制序列等效的问题,引入了双调制波PWM法,并在此理论的基础上深入分析了开关调制序列大于8段时三电平SVPWM与双调制波载波PWM的等效关系。经过严格的推导,得出了参考矢量位于不同扇区的不同小区域时,6个子调制波与三相原调制波、直流电压的对应关系。实验验证了上述结论的正确性。     

基于FDTD的粗糙地面宽带前向电磁散射研究

采用指数型分布粗糙面模拟实际的粗糙地面,运用FDTD方法研究了超宽带高斯脉冲电磁波入射粗糙地面时的宽带前向电磁散射问题;通过数值计算得到前向散射系数随频率的变化曲线,并与时谐场源激励下的结果进行了对比;分析了不同的粗糙地面高度起伏相关长度、均方根高度,土壤湿度和入射角下前向散射系数随频率的变化关系,得到了指数型分布粗糙地面的宽带前向电磁散射特性。数值计算结果表明各参数的变化对前向电磁散射系数的影响比较明显,入射波不同极化方式下的前向散射系数也有显著变化。     

遗传算法优化 BP 神经网络的非接触式 血压估计方法

血压是人体重要的生理参数,能够反应心脏泵血功能、外周血管阻力、血容,对其进行非接触连续测量在日常生活和诸多应用场合中具有很重要的意义。从面部视频中获取相关脉搏波信号,然后提取信号中与血压相关性高的特征参数,从而利用这些参数建立血压估计的神经网络模型,并采用遗传算法对其进行优化。通过验证得出遗传算法优化BP神经网络(GA-BP)模型估计能力和拟合精度明显提高,且其估计结果满足相应血压测量标准并能实现血压非接触连续估计,其收缩压估计准确率为93.1%,舒张压估计准确率为96.6%。故通过脉搏波特征参数建立GA-BP模型是一种有效非接触式血压估计方法。     

我国冬季风路径上风速与其影响因子的优化延迟相关性分析

为提高超短期和短期风速预测的准确率和可靠性,分析了我国冬季风主要路径上7个代表性地点的风速与气压、风向、气温等的相关性变化。首先,根据相关性/距离指标的性质,采用Pearson相关系数等来计算风速与其影响因子之间的相关性。采用样本交叉相关函数SCCF来分析各地风速之间的平均优化延迟时间。之后,计算了时间窗口上风速与其影响因子第一主成分之间的相关性及其优化延迟时间。结果表明:台湾海峡是特别适合空间相关性超短期预测的风能丰富区域。并且采用北京的气压、风速、风向和气温作为影响因子来预测澳仔的冬季风风速,预测误差对最优延迟时间的依赖性并不明显。北京对澳仔的气压差值,对预测误差的影响最为重要。     

LED脉冲电流驱动与发光效率的研究

通过实验对LED脉冲电流驱动与发光效率之间的关系进行了研究,得出了脉冲电流的幅度、占空比、频率、波形形式对LED发光效率产生的影响。高峰值低占空比的脉冲电流对LED的发光效率的影响较为明显;驱动频率在200～2000Hz范围内的脉冲电流可以使LED有相对较高的发光效率;额定峰值低占空比的脉冲电流,可使LED的发光效率得到一定的提高;脉冲电流的纹波系数越小,LED的发光效率越高;相比较三角波、正弦波、方波三种脉冲波形,三角波驱动发光效率较高。     

高压ns脉冲测量中的分压器性能及阻抗匹配

为研究ns级高压脉冲测量中存在的问题,探讨了分压器阶跃响应性能与脉冲测量结果的关系及测量系统的阻抗匹配与否对测量结果的影响。由阶跃响应性能不同的分压器的双指数脉冲响应的Pspice仿真和实验测量可知:当分压器阶跃响应存在过冲时,波形上升和下降时间变短;当阶跃响应的上升时间大于被测双指数脉冲的上升时间时,波形上升和下降时间加长。基于传输线理论和Pspice仿真分析及实验测量结果可知:系统内部阻抗不匹配将导致反射和初始分压比小于稳态分压比,高压引线始端不匹配将激发振荡。因此,只有当分压器的阶跃响应无过冲且上升时间低于被测脉冲上升时间、测量系统的阻抗匹配时,才可能得到准确的测量结果。