多普勒胎心率检测算法的改进与实现

论文摘要

胎心率是指胎儿心脏每分钟跳动的次数,是检测胎儿健康状况的重要信息,如果胎儿的心率值偏低或者偏高则都属于心率异常。胎儿心率异常的原因大多是由胎儿缺血、缺氧造成的,而严重的胎儿缺血、缺氧则会导致出生缺陷,出生缺陷目前已成为影响我国人口质量的一个严重问题。因此,密切关注胎儿心率的变化情况对提高生育质量有着重要的意义。在进行传统的胎儿心电监护时,孕妇必须在医院利用专门的医疗设备进行检测,其价格昂贵,监护困难,在推广方面具有一定的难度。随着现代电子技术的不断发展,采用超声多普勒原理的胎心监护仪已经出现。这种产品体积小,操作简单、使用方便,价格便宜,适用于家庭使用。但是目前这种胎心监护仪虽然具有许多优点,但是其检测精度却仍旧比较低,这主要是由于心率检测算法本身的缺陷造成的,在本文中,作者针对这个问题提出了改进的检测算法从而进一步提高了心率检测的精度。论文首先概述了课题的研究背景以及胎儿心电监护的发展历史及现状,阐明了基于超声多普勒的胎儿心电监护仪工作原理。由于利用超声多普勒技术采集到的原始心跳信号中具有幅度大、分布广的干扰信号,而这些干扰信号严重影响了检测结果的正确性,因此在进行检测之前应该对干扰信号进行抑制处理。在本文提出的算法中,我们引入了Teager能量算子来实现这个目的,Teager能量算子能够有效地抑制原始心跳信号中的噪声能量,突出有用信号的能量,而且更重要的是Teager能量算子处理后的结果能够很好地体现原始心跳的周期性,从而便于后续的处理。此外,在提取信号的包络时,我们通过全相位DFT低通滤波器来实现该操作。论文中详细介绍了全相位滤波器的原理,并与频率采样法相比较,通过仿真结果说明了全相位滤波器无论是在过渡带宽度、阻带衰减,还是在纹波的均匀度方面,全相位DFT法都要优于频率采样法,因此采用全相位DFT滤波器滤波能够得到更好的信号处理结果。此外,在算法的程序实现的介绍中,我们还详细阐述了在Visual C++环境中的程序实现框架以及主要程序模块的实现的方法,并且给出了程序运行的结果图。论文的最后对论文中的工作进行总结,并指出存在的不足之处和下一步研究工作的思路。综上所述,本篇论文所进行的研究具有三个特点:第一、提出了一种基于Teager能量算子和全相位滤波的改进自相关心率检测方法;第二、对该方案在matlab平台下进行了算法仿真;第三、基于Visual C++6.0环境实现了相应的算法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 超声多普勒胎心检测仪的基本原理
• 1.3 多普勒胎心检测仪临床的应用
• 1.4 本文主要工作
• 第二章 胎心率检测算法
• 2.1 胎心率检测算法
• 2.2 下采样处理
• 2.3 加窗分帧
• 2.4 Teager算了的基本原理
• 2.5 全相位滤波器的原理及仿真
• 2.6 信号的自相关分析
• 2.7 护心率结果平滑
• 2.8 基于 Matlab的算法仿真结果
• 第三章 算法的程序实现
• 3.1 程序实现基础
• 3.2 程序实现框图
• 3.3 Wave文件读取操作
• 3.4 数据处理操作
• 3.5 程序运行结果
• 第四章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表