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动静脉波病理特征提取与多维非线性分析方法的研究

作　者: 何佳英
导　师: 张珣
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 动、静脉信号时频分析小波去噪 Choi-Willams分布
分类号: R318.0
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 27次
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内容摘要

高血压等心血管疾病已经成为当代危害人类身体健康最多、最重的疾病。因此加强疾病的治疗、监测和预防具有十分必要、紧迫的现实意义。当前这些疾病的无创监测主要依赖心电、心音等单一检测手段,其分析方法上尚停留于单维的定性分析,而人体各脏器之间关系复杂,互相影响,简单从单一信号的定性分析很难全面深入地反映系统性问题。传统的频域与时域方法仅是基于简单线形拟合和统计分析。由于动、静脉信号通常含有与生物系统和生物结构状态相关的信息,并且动、静脉波信号是强噪声背景下的微弱信号,动、静脉波信号具有非高斯、非线性和非稳定性等特点。因此,只有采用多维的非线性方法才能取得更好的分析效果。时频分析对这些系统状态的研究和诊断具有价值,它在生物医学和故障诊断领域中的应用已经引起人们的广泛关注。本文在国内外动、静脉波信号分析及研究的基础上,对动、静脉信号运用时频分析理论做了详细分析,阐明了时域分析、频域分析和时频分析方法的利弊。针对动、静脉波信号的非线性、非平稳性、似周期性等特点,着重对动、静脉波信号的特定点的定位实现进行了研究。文章首先介绍了时频分析的由来及基本概念,讨论时频分析方法的优缺点,介绍了几种常用的信号时频分析方法。以一个标准的动、静脉波信号为例对其信号模型、特定点进行定义,然后对这一典型的动、静脉波信号间关联性进行了分析,借助于MATLAB等仿真软件,对其动、静脉波信号进行改进的小波去噪,开始对动、静脉信号时频分析进行初步探索。针对动、静脉波信号的特定点定位的重要意义,接着提出了利用时频分析方法中的瞬时频率这一基本概念,借助MATLAB仿真软件对动、静脉信号的特定点准确定位。目前,时频分析方法在生物信号的应用主要有Wigner-Ville分布分析和Choi-Willams分布分析方法,前者的时频聚集性最好,由于其优良的边缘特性及局部能量汇聚特性,缺点是Wigner分布的相干项也最严重;后者也称作平滑的伪Wigner-Ville分布,对Cohen类时频分布中的加权函数进行合理的选择,可以有效的降低交叉项的影响。本文最后利用改进的Choi-Willams分布对动、静脉波信号处理,理论分析和仿真结果表明该设计方案具有有效降低交叉项、提取隐含信息等优点,可用于实际的动、静脉信号处理,其对研究时频分析方法的实用性具有一定的建设意义。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-23
  1.1 课题研究的背景和意义  10-14
    1.1.1 动、静脉波信号国内外研究现状和发展趋势  11-12
    1.1.2 传统脉诊的研究  12-13
    1.1.3 现代脉诊的研究  13-14
  1.2 动脉信号的分析方法研究  14-19
    1.2.1 直观参数法  14-15
    1.2.2 高斯函数拟合法  15-16
    1.2.3 脉图面积法  16
    1.2.4 脉图标志点法  16-18
    1.2.5 脉图心动周期理论  18-19
  1.3 静脉信号的高斯拟合法  19-22
    1.3.1 静脉信号的波形特征  19-20
    1.3.2 静脉信号的高斯函数拟合法及Matlab 仿真  20-22
  1.4 本文的主要研究内容  22-23
第2章时频分析方法及WIGNER-VILL分布  23-33
  2.1 典型的时频分析  23-24
    2.1.1 几种常见时频分析方法  23
    2.1.2 时频、时域、频域分析比较  23-24
  2.2 小波变换  24-27
    2.2.1 连续小波变换  25-27
    2.2.2 离散小波变换  27
  2.3 WIGNER-VILLE 分布  27-33
    2.3.1 Wigner-Ville 分布定义及性质  28-29
    2.3.2 交叉项  29-33
第3章动、静脉去噪分析  33-40
  3.1 小波去噪模型介绍  33-34
    3.1.1 小波去噪定义  33-34
    3.1.2 硬阈值和软阈值  34
  3.2 改进的去噪算法研究  34-36
    3.2.1 多种阈值模型  35
    3.2.2 改进的阈值去噪  35-36
  3.3 比较各去噪效果  36-40
    3.3.1 选择脉图的标准  36-37
    3.3.2 各去噪效果的Matlab 仿真比较  37-40
第4章动、静脉信号特定点定位的研究  40-48
  4.1 已有的特定点定位方法  40-42
    4.1.1 传统的定位方法及Matlab 仿真  40-41
    4.1.2 改进的特定点e 定位方法及Matlab 仿真  41-42
  4.2 瞬时频率定位方法  42-48
    4.2.1 瞬时频率、希尔伯特变换、解析信号与群延迟  42-44
    4.2.2 瞬时频率法的Matlab 仿真  44-48
第5章动、静脉信号的时频分析与研究  48-54
  5.1 动脉信号的CHOI-WILLAMS 分析  48-50
  5.2 静脉信号的CHOI-WILLAMS 分析  50-54
第6章总结和展望  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-58
附录  58-59
详细摘要  59-61

动静脉波病理特征提取与多维非线性分析方法的研究

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