基于小波变换的心电检测及自诊断系统的设计

论文摘要

心脏病是一种常见的多发慢性疾病,由于病情隐蔽、发展缓慢、发病危险性高,故而成为威胁人类生命的主要疾病之一,因此研究和开发心电检测及自诊断系统具有非常重要的意义。心电信号的预处理和波形检测是心电检测及自诊断系统的关键问题,直接决定着诊断与治疗心脏病的效果。但目前现有的心电信号处理方法和自动分析手段都存在着一定的缺陷,因此对心电信号处理方法进行研究,具有重要的理论意义和实用价值。本文在分析心电自动诊断技术发展现状的基础上,主要研究了心电信号去噪和特征检测算法,并设计了一种双模式的基于小波变换的心电检测及自诊断系统。本文主要的研究工作如下:1.了解心电监护仪的国内外发展现状,以及心律失常相关医学知识,提出了一种新的基于“PC机”和“DSP+移动终端”双模式的心电检测及自诊断系统构架,以方便用户在家或外出使用,不受用户活动范围限制。2.针对传统心电信号去噪方法存在的问题,本文研究了小波变换去噪的方法,并将其应用于心电信号的去噪中,经过理论和实验的对比分析,选取了最优的小波函数和阈值规则。3.针对传统心电信号QRS波检测算法存在的问题,本文研究了小波变换检测奇异点的方法,并将其应用于心电信号QRS波检测中,分析了奇异点检测中小波函数的选取问题,以及变换尺度选取问题,最终确定出QRS波检测步骤,经实验验证,检测效果较为理想。4. P、T波的检测是心电特征检测中的一个难点,本文以QRS波群特征点的位置为基准,结合P、T波的斜率和幅值关系,设计了一种简便的差分幅值法,实现了P、T波的峰值点、起点和终点的定位,为心律诊断奠定了基础。5.在研究心电信号去噪和特征检测算法的基础上,完成了心电检测及自诊断系统的设计,并实现了部分功能模块。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 心电图基础
• 1.3 心电图自动诊断技术的发展现状
• 1.3.1 心电信号去噪的发展现状
• 1.3.2 心电信号特征检测的发展现状
• 1.3.3 心电监护仪的发展现状
• 1.4 论文的主要研究内容
• 2 小波分析理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 连续小波变换
• 2.2.1 小波基函数
• 2.2.2 连续小波变换
• 2.3 离散小波变换
• 2.4 多分辨率分析
• 2.4.1 多分辨率分析概念的引入
• 2.4.2 小波函数与小波空间
• 2.4.3 二尺度方程
• 2.5 MALLAT 算法
• 2.6 本章小结
• 3 心电信号去噪算法的研究
• 3.1 引言
• 3.2 噪声产生的原因及特点
• 3.2.1 工频干扰
• 3.2.2 肌电干扰
• 3.2.3 基线漂移
• 3.3 小波变换去噪原理
• 3.4 小波函数的选择
• 3.5 心电信号工频干扰与肌电干扰的滤除
• 3.5.1 小波阈值去噪方法的基本原理
• 3.5.2 滤除心电信号中工频干扰和肌电干扰
• 3.5.3 小波函数选择的实验分析
• 3.5.4 阈值选取规则的选择
• 3.5.5 实验结果及分析
• 3.6 心电信号基线漂移的滤除
• 3.6.1 小波分解与重构去噪法的基本原理
• 3.6.2 小波函数选择的实验分析
• 3.6.3 关于水平n 的讨论
• 3.6.4 实验结果及分析
• 3.7 本章小结
• 4 心电信号特征检测算法的研究
• 4.1 引言
• 4.2 小波变换检测信号奇异点原理
• 4.2.1 李普西兹指数
• 4.2.2 奇异点检测原理
• 4.3 QRS 波群检测
• 4.3.1 心电信号特征检测中小波函数的选择
• 4.3.2 小波变换尺度的选择
• 4.3.3 R 峰值点的检测与定位
• 4.3.4 QRS 波群起止点的检测
• 4.3.5 实验结果及分析
• 4.4 P 波、T 波检测
• 4.4.1 P、T 波峰值点的检测
• 4.4.2 P、T 波的起点和终点检测
• 4.4.3 实验结果及分析
• 4.5 本章小结
• 5 心律失常的分析和研究
• 5.1 引言
• 5.2 心律失常归类
• 5.3 心律失常自动诊断方法
• 5.4 本章小结
• 6 心电检测及自诊断系统的设计
• 6.1 引言
• 6.2 系统总体方案设计
• 6.2.1 总体结构设计
• 6.2.2 总体功能设计
• 6.2.3 总体流程设计
• 6.3 心电采集模块
• 6.4 心电检测及自诊断模块
• 6.4.1 DSP 子系统
• 6.4.2 蓝牙模块
• 6.4.3 移动终端
• 6.5 系统关键设计与特色
• 6.5.1 关键设计
• 6.5.2 系统特色
• 6.6 本章小结
• 7 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录