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基于LMCD和JSD的心电信号统计复杂度分析

作　者: 许欢
导　师: 王俊
学　校: 南京邮电大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 统计复杂度 LMCD JSD 充血性心力衰竭 心脏性猝死
分类号: TN911.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 16次
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内容摘要


统计复杂度作为描述序列随机本质的重要指标,在时间序列和符号序列的研究分析中起着越来越重要的作用。本文采用两种不同的统计复杂度分析方法对两种心律失常信号与正常窦性心律信号进行了对比分析与研究。首先,介绍了心电信号的基础知识和时间序列的统计复杂度理论,从心律失常心电信号的角度出发,对正常窦性心律信号以及两种典型的心律失常信号的统计复杂度进行计算分析。其次,介绍了两种不同的差异(散度)形式:Lopez-Mancini-Calbet Divergence(LMCD)和Jensen-Shannon Divergence(JSD),两者都可用于度量概率分布之间的差异。LMCD是在传统的欧几里得空间中定义的差异,且基于LMCD的统计复杂度只是熵密度的简单形式,很难反映出动力学系统的结构信息和随机本质。JSD并不要求概率分布的连续性限制,更重要的是,JSD和变化距离之间存在着密切的联系,基于JSD的统计复杂度不仅能够反映序列的结构信息和细节信息,而且能够很好的量化序列的随机特性。最后,采用基于LMCD和JSD的统计复杂度分析方法,对充血性心力衰竭信号、心脏性猝死信号与正常窦性心律信号进行统计复杂度分析。采用Bandt-Pompe算法对符号序列进行模式概率统计,分别取三种ECG信号的1000点(7个周期)、5000点(36个周期)和10000点(72个周期)计算统计复杂度,将结果投影到复杂度-熵平面(CH平面)。结果都表明,三种心律信号的统计复杂度存在差异,投影区域不同,正常窦性心率信号的统计复杂度最高,充血性心力衰竭信号次之,心脏性猝死信号最低,且随着实验点数(周期数)的增加,三者之间投影点和投影区域的差别越来越明显,区分度越来越大。方差分析表明,基于LMCD和JSD的分析方法得出的三种ECG信号的统计复杂度具有显著性差异,且基于JSD的统计复杂度分析方法更好,区分度更大。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 课题的研究背景  8-9
  1.2 课题的研究对象  9-10
  1.3 统计复杂度的研究现状  10-12
  1.4 论文工作的章节安排  12-14
第二章 心电信号和心电图基础理论  14-26
  2.1 心电信号基础理论  14-17
    2.1.1 心肌细胞的动作电位  14-16
    2.1.2 心肌细胞的电生理特性  16-17
  2.2 心电图基础理论  17-22
    2.2.1 心电图导联  17-20
    2.2.2 正常心电图  20-21
    2.2.3 正常心电图图形分析  21-22
  2.3 心电信号分析意义和研究现状  22-25
  2.4 小结  25-26
第三章 统计复杂度  26-37
  3.1 统计复杂度概述  26-29
  3.2 信息度量的选择和一般化归一化熵  29-31
  3.3 差异的选择和一般化非平衡项  31-35
    3.3.1 欧几里得距离和Wootters 距离  31
    3.3.2 相对熵  31-33
    3.3.3 Jensen 差异  33-34
    3.3.4 一般化非平衡项  34-35
  3.4 一般化统计复杂度  35-36
  3.5 小结  36-37
第四章 基于LMCD 的心电信号统计复杂度分析  37-51
  4.1 原理和分析方法  37-40
    4.1.1 LMCD 基本原理  37-38
    4.1.2 基于LMCD 的统计复杂度分析方法  38-40
  4.2 LMCD 和CH 平面投影  40-47
    4.2.1 LMCD  40-44
    4.2.2 CH 平面投影  44-47
  4.3 统计学验证  47-49
  4.4 小结  49-51
第五章 基于JSD 的心电信号统计复杂度分析  51-63
  5.1 JSD 原理和分析方法  51-55
    5.1.1 JSD 基本原理  51-54
    5.1.2 基于JSD 的统计复杂度分析方法  54-55
  5.2 JSD 和CH 平面投影  55-60
    5.2.1 JSD  55-57
    5.2.2 CH 平面投影  57-60
  5.3 统计学验证  60-62
  5.4 小结  62-63
总结与展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-69
攻读硕士期间工作成果  69

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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 > 信号分析
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