胎兒心電信號(hào)循環(huán)平穩(wěn)半盲提取研究.pdf

1、胎兒心電信號(hào)循環(huán)平穩(wěn)半盲提取研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：李少華指導(dǎo)教師：曾孝平教授專業(yè)：通信與信息系統(tǒng)學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)通信工程學(xué)院二O一四年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要胎兒心電信號(hào)(FetalElectrocaridigram，F(xiàn)ECG)是一種產(chǎn)生于胎兒心臟搏動(dòng)，經(jīng)子宮向外傳導(dǎo)，并能在孕婦腹壁檢測(cè)到的生理電信號(hào)。完整的胎兒心電圖能夠準(zhǔn)確區(qū)分胎兒心臟搏動(dòng)的微小電位變化，可作為認(rèn)知和診斷胎兒心臟問題的重要工

2、具。由于胎兒心電信號(hào)在時(shí)域、頻域、空域與母體心電干擾及其他噪聲大部重疊、信噪比極低、已有源分離算法也未能充分利用信號(hào)先驗(yàn)信息，導(dǎo)致非侵入式胎兒心電信號(hào)提取十分困難，臨床上難以應(yīng)用。針對(duì)上述問題，本文提出了一種基于循環(huán)平穩(wěn)特性的胎兒心電信號(hào)半盲提取算法，解決了殘留母體心電和肌電等脈沖噪聲干擾問題，實(shí)現(xiàn)了非侵入式胎兒心電信號(hào)有效提取。本文主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)如下：①針對(duì)腹壁混合信號(hào)中，母體心電R波幅度大、時(shí)域具有準(zhǔn)周期結(jié)構(gòu)，提出了一種基于單通道

3、SVD的母體心電干擾消除算法。該算法從主成分分析思想出發(fā)，首先構(gòu)造關(guān)于母體心拍的周期矩陣，然后運(yùn)用SVD算法提取周期矩陣的主要成分，最后從腹壁混合信號(hào)中減去提取的主要成分實(shí)現(xiàn)母體心電干擾的消除，剩余混合信號(hào)為帶噪胎兒心電信號(hào)。②針對(duì)剩余混合信號(hào)中，胎兒心電信號(hào)具有循環(huán)平穩(wěn)特性，提出了一種基于循環(huán)平穩(wěn)特性的多通道半盲提取算法。該算法從廣義特征值分解形式的ICA基本思想出發(fā)，首先估計(jì)出胎兒心電信號(hào)的循環(huán)頻率，構(gòu)造基于循環(huán)平穩(wěn)度的分離準(zhǔn)則，然

4、后將其轉(zhuǎn)換為廣義Rayleigh商形式，通過廣義特征值分解提取具有循環(huán)平穩(wěn)特性的胎兒心電信號(hào)，基本解決了胎兒心電信號(hào)中殘留母體心電和肌電等脈沖噪聲干擾問題。③結(jié)合上述單通道與多通道算法，設(shè)計(jì)了一套完整的胎兒心電信號(hào)半盲提取系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要分為預(yù)處理、預(yù)白化、半盲提取與后處理四個(gè)部分，依次從混合信號(hào)中去除母體心電干擾與殘留的肌電等脈沖噪聲，最終得到清晰的胎兒心電信號(hào)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本文提出的半盲提取算法能夠有效提取出清晰的胎兒心電信號(hào)，并