健康監(jiān)測數(shù)據(jù)壓縮算法的研究及其在健康監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，健康監(jiān)測設(shè)備也得到了廣泛的關(guān)注和普及，利用其對有潛在心血管疾病風險的人們進行健康分析和疾病預(yù)防是很有必要的。此外，因為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有數(shù)據(jù)傳輸量大且冗余度高的特點，為了減少數(shù)據(jù)的存儲成本和傳輸能耗，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行壓縮具有很大的實用價值。本文根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)特征的不同，提出了兩種壓縮算法。對算法的具體實現(xiàn)和仿真結(jié)果分別進行了詳細的說明和比較分析。同時，本文設(shè)計并實現(xiàn)了一個健康監(jiān)測系統(tǒng)，從硬件、軟件和各功

2、能模塊的主要原理都做了相關(guān)的介紹。最后將壓縮算法應(yīng)用于健康檢測系統(tǒng)，證實了算法的應(yīng)用價值。
　　具體工作如下：
　　1.針對系統(tǒng)中監(jiān)測到的呼吸信號變化平穩(wěn)，時間相關(guān)性大的特點，提出了一種基于分段線性擬合的數(shù)據(jù)壓縮算法。算法的核心思想是分段線性擬合和自適應(yīng)的閾值判斷，分段線性擬合是通過對連續(xù)非擬合點的判定來確定分段區(qū)間，自適應(yīng)閾值判斷是通過模型調(diào)整前后的角度差值來檢驗?zāi)Ｐ驼{(diào)整的合理性，仿真實驗結(jié)果表明，在壓縮率近似時本算法具有

3、更高的壓縮精度，且本算法對于突變信號壓縮效果更好；
　　2.針對系統(tǒng)中監(jiān)測到的心率信號波動較大，頻率成分復(fù)雜的特點，提出了一種基于小波變換的數(shù)據(jù)壓縮算法。算法首先采用了基于第二代整數(shù)提升小波變換對信號進行分解，然后基于K均值分類算法確定小波閾值，對系數(shù)進行閾值處理，最后采用給定初始化碼元的自適應(yīng)霍夫曼編碼算法對系數(shù)進行編碼，仿真實驗結(jié)果表明，相同系數(shù)閾值下本文算法具有更小的數(shù)據(jù)壓縮比和信號重構(gòu)精度，意味著本文算法壓縮能力提高的同時

4、也具有很好的數(shù)據(jù)恢復(fù)能力；
　　3.設(shè)計并實現(xiàn)了健康監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由信號采集和數(shù)據(jù)分析處理模塊組成，支持數(shù)據(jù)實時顯示，給出了系統(tǒng)設(shè)計的整體結(jié)構(gòu)框圖和各個模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計并講解了具體功能和應(yīng)用，最后邀請測試志愿者進行試驗，結(jié)合監(jiān)測效果圖進行了分析和講解；
　　4.將壓縮算法應(yīng)用到健康監(jiān)測系統(tǒng)。分別對應(yīng)用算法前后系統(tǒng)的能耗和數(shù)據(jù)傳輸時間進行了對比，結(jié)果表明運用算法后系統(tǒng)能耗降低了60％，傳輸時間減少了70%，最后對系統(tǒng)進行了功