基于DSP的心电信号实时滤波算法的实现

介绍数字心电图的心电信号处理中实时滤波算法的实现,探讨针对心电信号的工频干扰、肌电和基线漂移的实时数字滤波方法,在数字心电图的DSP芯片平台上选取有效的滤波算法分别用于消除和抑制基线漂移、工频干扰及肌电干扰。实验表明,在DSP上实现的心电数字滤波方法能达到预定设计要求,具有实时性、有效性等优点,并成功地应用到国家医药管理局攻关项目的十二导联数字心电图机上。     

心电信号去噪的数学形态学滤波器

为探索验证一种基于数学形态滤波器的去除心电基线漂移和工频干扰的高性能滤波器设计方法,借鉴数学形态学一维信号滤波原理,提出自适应阈值ECG去噪算法的思路,讨论了3σ统计准则在ECG自适应阈值滤波中的作用,利用改进的算法对心电图中常见的工频干扰和基线漂移进行校正。通过对MIT-BIH心率变异数据库中多组数据的仿真验证研究,验证了该算法能有效实现心电信号的噪声预处理;数学形态学理论在心电信号处理中具有良好性能,是实时处理一维生物医学信号有潜力的工具。     

基于有限长脉冲响应滤波器和aTrous算法的小波心电信号去噪

微弱低频的心电信号采集中容易受到外界环境的干扰,必须先对其进行预处理才能用于心脏疾病的诊断。Mallat算法的小波分解重构法不能有效滤除心电信号中的工频和肌电干扰;小波阈值法不能有效滤除心电信号中的工频和基线漂移,重构的心电信号会产生伪吉布斯现象。针对以上情况,提出了一种基于有限长脉冲响应滤波器(FIR)和aTrous算法的小波去噪方法。该方法综合运用了50Hz陷波器、aTrous算法小波分解重构法和小波阈值法。仿真郑州大学第二附属医院和MIT-BIH心率失常数据库的心电信号表明,该方法能够有效去除心电信号中的工频和基线漂移,大幅度衰减肌电干扰,同时有效消除伪吉布斯现象。     

基于核方法的工频干扰消除算法

提出了一种新的基于核方法的工频干扰消除算法。利用构造参考信号的方法,将工频干扰消除问题转换为盲信号分离问题。通过核方法向高维特征空间的数据映射克服信号采集传感器的非线性畸变效应,利用信号的时间可预测性实现对输入信号的分离,从而得到不含工频干扰的有用信号。仿真实验结果表明,算法能够有效克服传感器的非线性畸变影响,很好地消除心电信号和地震信号中的工频干扰。     

胎儿心电信号中加性噪声的抑制研究

目前采用腹部导联采集的胎儿心电信号中一般混有传感器加性噪声,传统的提取胎儿心电信号的算法—FastICA算法,提取的胎儿心电信号中一般都存在该类干扰。为了滤除该干扰,对传统的FastICA算法进行改进,在对信号进行标准化和白化处理中结合形态学滤波的处理方式,对其中的加性噪声进行处理,有效克服了传统算法对加性噪声不敏感的缺点。对合成的模拟母婴信号的仿真结果表明,该算法在滤除母体心电干扰的同时有效抑制了传感器加性噪声,且信号重构均方根误差值较传统算法小。对实际信号的处理取得了满意的分离效果。     

心电信号工频干扰频域的快速提取

本文给出一种快速提取心电信号中工频干扰的方法,该方法建立在分裂基数FFT的基础上。为了节省运算时间,考虑到工频干扰频率相对固定,本文给出了只计算部分频率点的FFT的算法,最后给出了新算法运算速度与传统算法的比较,并给出了用该方法去除工频干扰的实例。     

基于形态学和小波变换的心电信号去噪算法

在处理心电信号采集过程中混入的基线漂移、工频干扰及肌电干扰等噪声的过程中,小波变换取得了广泛的应用。针对小波算法的缺陷及不足,提出了一种基于数学形态学和小波阈值的混合算法。该算法利用非线性形态学滤波器滤除基线漂移,将获得的含高频噪声心电信号通过小波阈值算法进行处理,最后获得无噪声的ECG（心电）信号。采用MIT/BIH Arrhythmia Database中的数据对算法进行了验证,实现了三种主要干扰的滤除,本算法效果良好,为后续特征点的识别奠定了基础。     

心电信号去噪效果的评估与分析

心电信号是人体的主要生理信号之一,通过对心电信号的分析可了解心脏的健康状态,由于心电信号属于微弱低频信号,所以在采集过程中极易受到来自人体内部和外部的噪声干扰,影响心脏疾病诊断的效果。基线漂移、工频干扰和肌电干扰是心电信号采集过程中不能忽略的噪声干扰。对心电信号的相关去噪算法的效果进行对比分析。首先将模拟理想状态下的心电信号作为原始数据,同时模拟出心电信号中存在的基线漂移、工频干扰和肌电干扰。每种噪声干扰分别选择三种常用的去噪算法,采用信噪比、均方差和心电信号的频域特征的评估指标进行去噪效果的比较。在此基础上,提出了一种多噪声心电信号的去噪方法并给出去噪流程和效果。研究结果表明：（1）对于基线漂移、工频干扰和肌电干扰分别采用小波变换法、陷波滤波法和小波阈值法的去噪效果最好;（2）当心电信号含两种及两种以上噪声时,按照滤除基线漂移、工频干扰和肌电干扰的去噪顺序滤波效果最好。     

扫描心电图图象的鲁棒性识别算法

为了实现心电图与重建心电向量图的联合诊断，提出了一种由标准同步12异联心电图扫描图象，通过识别、判决、分类，直接恢复心电信息，以便重建出心电向量的解决方案。由于心电信号复杂多变易受噪声干扰，且12导联心电信号特征较为接近，分类特征不明显，因而使得心电图图象的识别工作较为困难。该方法是通过基于最小距离准则的鲁棒识别算法来对扫描心电图进行有效的分类线形识别，并对识别后的信号进行滤波处理，以消除粗大误差的干扰。实验结果证明，即使当心电信号本身存在各类疾病信息，或者被噪声干扰的情况下，仍可以取得良好的分类效果，且能基本保持信号原貌，表明该算法具有较强的鲁棒性。     

基于STM32的便携式家用心电检测仪的设计

设计了一种基于STM32的便携式家用心电检测仪。心电电极采集体表单导联心电信号,经预处理电路对心电信号进行放大、滤波和电平抬升后,送至STM32中进行模/数转换和数字处理,在液晶屏上实时显示心电波形、心率和分析结果。实验表明,该心电仪能有效提取心电信号的特征点,准确测得心率,分析出4种常见心率失常症状,并可测得HRV的时域参数。     

非线性优化的航空电源交流畸变系数算法研究

研究航空电源交流畸变系数检测问题,其核心在于从采样数据中准确获得交流基波分量.提出一种新算法,将交流基波分量计算问题转换为非线性连续优化问题,通过多维单纯形下降法同步优化幅值、频率和相位,最小化基波分量与采样信号的误差,从而获得接近真实的交流基波分量,并据此准确计算交流畸变系数.该方法已被应用于某大功率航空电源检测系统...     

微弱正弦信号参数估计算法研究

该文提出了一种强噪声背景下微弱正弦信号频率、幅值与相位三个参数的估计算法.根据离散小波变换,对强噪声背景下采样序列进行预处理,构造N+2个新的序列.对该序列实施离散傅里叶变换,结合序列的构造方式得到了正弦信号频率,相位和幅值的估计算法.仿真实验表明,在不同类型的噪声背景下,该算法具有较高的估计精度与较强的鲁棒性.     

交流同步采样在断路器测控装置中的应用

真空断路器遥测装置中最重要的测量参数中最重要的是三相交流电参数,当电网频率波动时,必须采用交流同步采样技术才能保证采样计算精度,同步检测和FFT算法成为其核心技术,文章提出了如何使用硬件同步和软件同步相结合,以提高三相同步交流采样的精度和可靠性。     

多尺度下幅度谱与相位谱相融合的视觉注意建模

针对现有大多数频域显著性检测算法仅单独使用频域幅度谱或相位谱的不足,提出了多尺度下频域幅度谱与相位谱相结合的视觉注意模型。该模型先对图像进行四元变换以得到幅度谱和相位谱,然后对幅度谱进行了伽马修正和高斯滤波,最后采用信息熵作为权重对多尺度显著图进行融合。在两个公开数据集Bruce和Judd上,采用ROC曲线、AUC值和F-Measure测量方法对算法进行了验证和评估。实验结果表明提出的算法优于现有的5种视觉注意模型,能够更准确地预测出人们注意的显著区域,取得了更令人满意的结果。     

基于均匀十字阵的幅相误差自校正算法

针对实际应用中普遍存在的幅相误差扰动问题,结合子空间类波达方向估计算法,基于均匀十字阵列,提出了一种幅相误差的自校正算法。均匀十字阵列可分解为两个相互垂直的均匀线性阵列,利用均匀线阵接收数据协方差矩阵的结构特点对幅相误差进行初步估计,计算出波达方向的初始估计值,通过迭代方法得到更精确的估计值,自校正方法不需要任何参数初始值,实现比较简单。仿真实验验证了算法具有良好的误差校正效果,能够比较准确地估计出信源的波达方向角和阵元的幅相误差值。     

Acceleration amplitude-phase regulation for electro-hydraulic servo shaking table based on LMS adaptive filtering algorithm

Electro-hydraulic servo shaking table usually requires good control performance for acceleration replication. The poles of the electro-hydraulic servo shaking table are placed by three-variable control method using pole placement theory. The system frequency band is thus extended and the system stability is also enhanced. The phase delay and amplitude attenuation phenomenon occurs in electro-hydraulic servo shaking table corresponding to an acceleration sinusoidal input. The method for phase delay and amplitude attenuation elimination based on LMS adaptive filtering algorithm is proposed here. The task is accomplished by adjusting the weights using LMS adaptive filtering algorithm when there exits phase delay and amplitude attenuation between the input and its corresponding acceleration response. The reference input is weighted in such a way that it makes the system output track the input efficiently. The weighted input signal is inputted to the control system such that the output phase delay and amplitude attenuation are all cancelled. The above concept is used as a basis for the development of amplitude-phase regulation (APR) algorithm. The method does not need to estimate the system model and has good real-time performance. Experimental results demonstrate the efficiency and validity of the proposed APR control scheme.     

Accuracy analysis of complex sinusoid amplitude and phase estimation by means of the interpolated discrete-time Fourier transform algorithm

In this paper the accuracy of the complex sinusoid amplitude and phase estimators provided by the Interpolated Weighted Discrete-Time Fourier Transform (IpWDTFT) algorithm is analyzed. It is shown that the use of the WDTFT spectral sample corresponding to the estimated sinusoid frequency allows to minimize the estimator asymptotic Mean Square Error (MSE) due to additive wideband noise. Also, the expression of the asymptotic expected sum-squared fitting error in the reconstruction of the complex sinusoid by means of the IpWDTFT algorithm is derived. All the derived expressions are verified through computer simulations.     

三相PWM波形发生器SA866AE在交-交变频器中的应用

介绍了三相PWM专用芯片SA866AE的工作原理 ,并用该芯片研制出在交 -交变频器中应用的三相低频正弦波信号发生器装置。实验结果表明 ,以SA866AE为控制芯片的信号发生器装置结构简单、幅值和相位对称度好、参数调整方便、精确、性能可靠     

基于改进的单通道对称正交化FastICA的间谐波检测方法

针对电力系统中间谐波检测的问题,提出一种基于改进的单通道对称正交化FastICA的间谐波估算算法.该算法首先对单通道电力系统混合信号进行循环平移,构造出多道观测信号,通过主成分分析法对其进行降维处理;其次利用改进的对称正交化FastICA算法对多个独立成分并行估计,分离出基波、谐波和间谐波信号频率;最后应用最小二乘法对谐波和间谐波幅值和相位进行估计.仿真结果表明,该方法可以较准确地检测出各次谐波和间谐波的频率、幅值和相位,较之FastICA算法,该算法不需任何先验知识,收敛速度快,检测精度高.     

A blind separation method of overlapped multi-components based on time varying AR model

A method utilizing single channel recordings to blindly separate the multicomponents overlapped in time and frequency domains is proposed in this paper. Based on the time varying AR model, the instantaneous frequency and amplitude of each signal component are estimated respectively, thus the signal component separation is achieved. By using prolate spheroidal sequence as basis functions to expand the time varying parameters of the AR model, the method turns the problem of linear time varying parameters estimation to a linear time invariant parameter estimation problem, then the parameters are estimated by a recursive algorithm. The computation of this method is simple, and no prior knowledge of the signals is needed. Simulation results demonstrate validity and excellent performance of this method.