生物医学信号课程设计

医学信息处理课程设计姓名:XXX专业:XXX学号:XXXX所在学院:XXX江苏大学电气学院生物医学工程系实验一：工频滤波设计的原理人体心电信号频率在0.05Hz～100Hz范围内,幅度为10μV(胎儿)～5mV(成人),由于信号幅度特别低,极易受外界环境的干扰,因此在心电信号的预处理中,消除噪声干扰,特别是50Hz工频干扰尤为重要。50Hz陷波滤波器的设计方法多种多样,可以用硬件实现,但实现的过程比较困难;也可以用软件的方法编程实现,如小波变换滤波、自适应滤波、模板匹配滤波等,但这些方法实现需要手工计算获得滤波器的参数,运算比较复杂，所以我选择分组求平均来滤除50HZ的工频干扰。设计的重要步骤1）学会载入数据2）确定选择滤波的方法3）确定分组，一边在组内进行求平均4）上网搜集资料，熟悉matlab的操作机基本的一些函数5）绘制原始数据图像和滤除干扰后的图像。三、流程图源程序loadD:\tr\ecg.txtn=length(ecg);b=[];fori=1:n-5b=[b;mean(ecg(i:i+5))];endsubplot(2,1,1),plot(ecg)subplot(2,1,2),plot(b)计算结果去除高频干扰高通滤波器滤波后频谱实验二:RR间期设计的原理幅值阈值法和斜率阈值法也是较常用的测量R波的基本方法。这里只讲述较为简单的一种：幅值阈值法。幅值阈值法的实质：若一段给定心电信号的最大值为MAX,取幅值为2/3MAX（阈值）的一条直线与心电图信号相交，一般每个QRS波群与其有两个交点，如图4.3示的A点与B点，横坐标是采样点，纵坐标是心电幅值，单位毫伏。求[A,B]区间对应的心电图幅值最大值，即得到此QRS波的R波波峰值，其对应的时刻就是R波峰值时刻。若有n对交点，则得到n个R波峰值时刻，后次减去前次时间得到n-1个RR间期；最后将n-1个RR间期求平均得到平均RR间期幅值阈值法求RR间期二、设计的重要步骤1）求斜率：T=fa;%数据Ucd=ecg;%数据plot(T,Ucd)%画图fori=1:length(T)-1k(i)=(Ucd(i+1)-Ucd(i))/(T(i+1)-T(i));%k=dy/dx=Δy/Δxend2）分组QJ=[1];forqj=2:jifm(qj)-m(qj-1)>1QJ=[QJ;qj];endendQJ3)求阈值m=[];[yI]=max(b);yz=0.667*y;j=0;k=0;fori=1:n-5iffind(yz-b(i)<=0)j=j+1;m(j)=i;endend三、流程图四、源程序loadD:\tr\ecg.txtloadD:\tr\time.txtn=length(ecg);b=[];fori=1:n-5b=[b;mean(ecg(i:i+5))];endfigure(1),subplot(2,1,1),plot(ecg)subplot(2,1,2),plot(b)fori=i:n-5fa=time;endm=[];[yI]=max(b);yz=0.8*y;j=0;k=0;fori=1:n-5iffind(yz-b(i)<=0)j=j+1;m(j)=i;endendgs=0;k=[];Ucd=[];T=m;Ucd=b;%数据fori=1:length(T)-1k(i)=(Ucd(m(i+1))-Ucd(m(i)))/(T(i+1)-T(i));%k=dy/dx=Δy/Δxifk(i)<0ifk(i-1)>0gs=gs+1;endendendgsQJ=[1];forqj=2:jifm(qj)-m(qj-1)>1QJ=[QJ;qj];%QJ区间endendQJ=[QJ;j+1]mi=1;FA=[];k=1;foru=1:gs%u为分组ifi<jifQJ(k+1)>jQJ(k+1)=j+1;end[yI]=max(b(m(i:QJ(k+1)-1)));[yfa(m(I+i))]FA=[FA;fa(m(I+i))];endi=QJ(k+1);k=k+1;endFAtime=[];fork=1:gs-1t=FA(k+1)-FA(k);time=[time;t];endtime五、计算结果原始图像和经过滤除工频干扰的信号图像经放大上述图片一系列数据gs=31%有gs组的R波ans=%每个R波对应的幅值（nv）即对应的时间(s)1.15422.9530ans=1.12154.0470ans=1.12985.1250ans=1.10926.1950ans=1.13257.2660ans=1.10578.3670ans=1.10639.4840ans=1.101210.3050ans=1.158711.5390ans=1.116512.7340ans=1.106213.9060ans=1.093314.8050ans=1.125315.9610ans=1.106217.1170ans=1.162518.3360ans=1.106819.4920ans=1.063220.2890ans=1.109021.4530ans=1.097822.6020ans=1.166223.7580ans=1.113524.8830ans=1.075225.6950ans=1.114726.8440ans=1.106027.9920ans=1.143729.1560ans=1.113230.2970ans=1.150031.4300ans=1.081232.3130ans=1.127833.4140ans=1.122534.5860ans=1.105235.7190time=%最终求得的RR间期时间（s）1.09401.07801.07001.07101.10101.11700.82101.23401.19501.17200.89901.15601.15601.21901.15600.79701.16401.14901.15601.12500.81201.14901.14801.16401.14101.13300.88301.10101.17201.1330实验三：特征波提取一、设计的原理δ波，频率为每秒1－3次，当人在婴儿期或智力发育不成熟、成年人在极度疲劳和昏睡状态下，可出现这种波段。θ波，频率为每秒4－7次，成年人在意愿受到挫折和抑郁时以及精神病患者这种波极为显著。但此波为少年（10－17岁）的脑电图中的主要成分。α波，频率为每秒8－13次，平均数为10次左右，它是正常人脑电波的基本节律，如果没有外加的刺激，其频率是相当恒定的。人在清醒、安静并闭眼时该节律最为明显，睁开眼睛或接受其它刺激时，α波即刻消失。β波，频率为每秒14－30次，当精神紧张和情绪激动或亢奋时出现此波，当人从睡梦中惊醒时，原来的慢波节律可立即被该节律所替代。在人心情愉悦或静思冥想时，一直兴奋的β波、δ波或θ波此刻弱了下来，α波相对来说得到了强化，因为这种波形最接近右脑的脑电生物节律，于是人的灵感状态就出现了。根据脑电信号的特点提取一段脑电信号的δ波，θ波，α波，β波分量；脑电波的频域特性：δ波(0.3-4Hz)；θ波(4-8Hz)；α波(8-13Hz)；β波(13-30Hz)；二、设计的重要步骤1）对信号进行预处理2）熟悉如何在SPTOOL中载入数据3）学会查看信号图像4）掌握如何建立相应信号的频谱5）学会建立不同的滤波器，低通滤波器，高通滤波器，带通滤波器6）懂得如何查看滤波器的性能显示，同时把滤波器应用到相应的信号中，截取自己感兴趣一段信号，并进行相应的频谱分析三、流程图源程序限幅：loadD:\tr\eeg.txtn=length(eeg);b=[];j=1;fori=1:nif(abs(eeg(i))<=0.2)b(j)=eeg(i)