面向健康監(jiān)護(hù)的穿戴式體征信息感知技術(shù)研究.pdf

1、在全球人口特別是老年人口持續(xù)增加，慢性疾病患者數(shù)量不斷變大，醫(yī)療健康支出快速增長(zhǎng)，醫(yī)療資源相對(duì)緊缺且分布不均衡背景下，有效地保證人口健康成為各國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。移動(dòng)數(shù)字醫(yī)療是新世紀(jì)發(fā)展可行、經(jīng)濟(jì)人口健康工程的技術(shù)途徑。利用人體傳感器網(wǎng)絡(luò)智能穿戴系統(tǒng)構(gòu)建新型移動(dòng)數(shù)字醫(yī)療體系能夠加快醫(yī)療健康模式由治療向預(yù)防轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程（居家）監(jiān)護(hù)、醫(yī)療和保健。然而，智能穿戴系統(tǒng)要真正實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，在信號(hào)采集，節(jié)點(diǎn)能量效率，信息融合等方面依然存在挑戰(zhàn)。論文

2、針對(duì)穿戴式體征信息感知研究中存在的問(wèn)題，以“感”、“傳”和“知”為切入點(diǎn)，開(kāi)展了穿戴式體征信號(hào)采集，資源受限的節(jié)點(diǎn)能量有效數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，信號(hào)處理和信息融合技術(shù)等方面研究。主要研究工作包括了:(1)設(shè)計(jì)了穿戴式健康信號(hào)采集系統(tǒng)和單點(diǎn)低功耗心電節(jié)點(diǎn)。(2)基于積分-發(fā)放模型提出了用于無(wú)線心電節(jié)點(diǎn)能量有效的動(dòng)態(tài)壓縮算法。(3)提出了用于心電信號(hào)壓縮感知的信息增強(qiáng)稀疏二值測(cè)量矩陣。(4)改進(jìn)并提出了用于心電信號(hào)壓縮感知恢復(fù)的先驗(yàn)塊稀疏貝葉斯學(xué)習(xí)

3、算法。(5)改進(jìn)了頻率切片小波變換。(6)提出了用于自動(dòng)心拍分類(lèi)的無(wú)監(jiān)督特征提取方法和深度結(jié)構(gòu)模型。論文取得進(jìn)展包括了:使用與衣物結(jié)合的干性織物電極實(shí)現(xiàn)了穿戴心電測(cè)量;環(huán)形織物總線實(shí)現(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)的有效組織，具有低功耗、傳感器“即插即用”等優(yōu)點(diǎn);低功耗心電節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了體表單點(diǎn)心電測(cè)量，具有價(jià)格低、體積小、重量輕、低功耗等優(yōu)點(diǎn);用于心電傳感器節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)壓縮算法和基于數(shù)字壓縮感知框架的體征信號(hào)壓縮算法具有低計(jì)算復(fù)雜度，低資源消耗和低信號(hào)失真特點(diǎn)，

4、能夠減少無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)量，提升節(jié)點(diǎn)能量效率，延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)壽命;在心電信號(hào)PRD＜9％條件下，采用動(dòng)態(tài)壓縮算法的MICAz節(jié)點(diǎn)壽命最大延長(zhǎng)了76.3％;提出的信息增強(qiáng)的稀疏二值矩陣減小了恢復(fù)心電信號(hào)整體和興趣區(qū)域的失真;先驗(yàn)塊稀疏貝葉斯學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)了高效非稀疏心電信號(hào)重構(gòu);壓縮感知用于MICAz節(jié)點(diǎn)脈搏信號(hào)采集時(shí)，節(jié)點(diǎn)壽命延長(zhǎng)了54.20％，恢復(fù)信號(hào)平均PRD為4.23％;最后，改進(jìn)頻率切片小波變換能夠?qū)崿F(xiàn)精確的信號(hào)成份時(shí)頻定位;提出的無(wú)監(jiān)督特