脈搏信號的干擾段檢測和質(zhì)量評估算法研究.pdf

1、人體脈搏信號包含著豐富的生理與病理信息，能夠反映人體的生理和病理情況，是觀察人體內(nèi)部功能變化的一個重要窗口。然而，脈搏信號采集容易受到各種因素的影響，使脈搏信號被噪聲污染而形成干擾段。在脈搏信號監(jiān)護系統(tǒng)中，干擾容易降低脈搏信號質(zhì)量造成監(jiān)護儀器誤報警。居高不下的誤報警嚴重影響了監(jiān)護儀器的監(jiān)護效果，造成醫(yī)生患者對于監(jiān)護儀報警的麻痹大意。同時，脈搏信號中存在的干擾段造成了儀器數(shù)據(jù)存儲空間的浪費。因此，檢測脈搏信號的干擾段，并對信號質(zhì)量進行評估

2、，有利于降低監(jiān)護儀器的誤報警，節(jié)省數(shù)據(jù)存儲空間，且對脈搏信號的進一步分析有著重要研究意義。
　　首先，對脈搏信號波形特征進行了分析研究，根據(jù)脈搏信號的波形特征，對脈搏信號進行建模。通過對三個不同系數(shù)高斯函數(shù)構(gòu)成的高斯波形進行疊加，形成標準的脈搏信號波形。建立的標準脈搏信號模板波形，用于后續(xù)脈搏信號分析。
　　其次，研究了脈搏信號的干擾段檢測算法。分析脈搏信號中干擾信號的特征，根據(jù)干擾段信號無規(guī)則，無周期性等特點，進行干擾段檢

3、測。分析并研究脈搏信號的歸一化和降維處理方法，研究脈搏信號時間序列的符號化表示方法，分析比較脈搏信號的分割方法，選擇適合干擾段檢測及質(zhì)量評估的信號分割方法。研究時間序列的相似性度量方法，提出基于時間動態(tài)扭曲（Dynamic time warping，DTW）的脈搏信號干擾段檢測算法。
　　然后，建立了脈搏信號的質(zhì)量評估模型。研究脈搏信號質(zhì)量評估算法，提取多個與信號質(zhì)量相關(guān)的特征，形成質(zhì)量因子。根據(jù)兩時間序列的 DTW，分析兩序列的

4、相似性，從而提出基于 DTW的質(zhì)量評估算法，對信號進行質(zhì)量等級的劃分；根據(jù)正常脈搏信號與噪聲信號的頻率分布范圍，提出基于功率譜質(zhì)量因子的脈搏信號質(zhì)量評估算法；根據(jù)正常脈搏信號與干擾信號壓縮度的差異，提取基于壓縮度的脈搏信號質(zhì)量評估質(zhì)量因子。綜合上述質(zhì)量因子，根據(jù)各質(zhì)量因子之間的邏輯關(guān)系，得到特征融合質(zhì)量評估算法。針對一段時間的信號質(zhì)量分析，提出基于干擾段檢測的質(zhì)量評估算法，從而實現(xiàn)整體脈搏信號的質(zhì)量評估。
　　此外，本文對脈搏信號

5、干擾段檢測和質(zhì)量評估算法進行了閾值提取和算法對比實驗。對干擾段檢測算法進行了閾值提取實驗，通過實驗得到干擾段檢測的閾值；通過建立信號的不同信噪比數(shù)據(jù)集，測試干擾段檢測算法的抗干擾性能；通過干擾段算法的對比實驗，分析本文干擾段檢測算法的性能。對質(zhì)量評估算法進行了閾值提取實驗，并且與多種脈搏信號質(zhì)量評估算法進行了對比實驗，通過實驗論證本文算法性能優(yōu)于現(xiàn)有脈搏信號質(zhì)量評估算法。
　　最后，給出了基于信號質(zhì)量評估和卡爾曼濾波的心率估計方法