第一章 生物医学信号测量的特殊性-1
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生物医学信号的分析与处理技术第一章介绍生物医学信号是指与生物体的某种物理或化学状态相关联的信号,用于研究人体内部的生理和病理过程。
这些信号通常包括心电图、脑电图、肌电图、眼电图、生物磁场信号等,它们通过多种传感器采集得到,但这些原始信号存在噪声和干扰,需要经过处理和分析才能提取有用信息。
本文将重点介绍生物医学信号的分析与处理技术。
第二章常见的生物医学信号2.1 心电图信号心电图是记录心脏电活动的技术,通过心电图可以了解心脏的生理状态和心脏疾病。
心电图一般由12个导联组成,每个导联记录不同部位的心电信号。
心电信号是一种低频信号,通常在0.05-100Hz的频率范围内。
2.2 脑电图信号脑电图是记录脑电活动的技术,通过脑电图可以了解大脑的生理状态和疾病。
脑电信号是由大脑神经元在特定频率下的同步放电所产生的。
脑电信号一般在0.5-100Hz的频率范围内,其中α波(8-13Hz)和θ波(4-7Hz)是常见的脑电波。
2.3 肌电图信号肌电图是记录肌肉电活动的技术,通过肌电图可以了解肌肉的收缩状态。
肌电信号是由肌肉纤维在收缩时所产生的电信号。
肌电信号一般在0.5-500Hz的频率范围内,其中30-250Hz的高频信号可用于检测痉挛和震颤。
第三章生物医学信号处理的基本步骤生物医学信号处理的基本步骤包括预处理、特征提取和分类识别。
3.1 预处理预处理是指对原始信号进行滤波、去噪等处理,以消除噪声和干扰,提高信号的质量。
预处理的方法包括滑动平均、中值滤波、小波变换等。
3.2 特征提取特征提取是指从信号中提取用于分类的特征。
特征提取的目的是用一组数值代表信号的特征,以便于分类和识别。
常用的特征包括频率域特征、时域特征和时频域特征。
3.3 分类识别分类识别是指对信号进行分类和识别,以实现对生物医学信号的自动化检测和诊断。
分类方法包括支持向量机、神经网络等。
第四章生物医学信号处理的应用4.1 心电图信号处理心电图信号处理可用于心律失常的检测和诊断。
生物医学信号研究概况来源:中国论文下载中心 [ 07-05-08 17:09:00 ] 作者:邢国泉,徐洪波编辑:studa20关键词:研究概况生物医学信号属于强噪声背景下的低频微弱信号,它是由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号,从信号本身特征、检测方式到处理技术,都不同于一般的信号。
1 生物医学信号的特点生物医学信号由于受到人体诸多因素的影响,因而有着一般信号所没有的特点。
①信号弱,例如从母体腹部取到的胎儿心电信号10~50μV。
脑干听觉诱发响应信号小于1μV。
②噪声强,由于人体自身信号弱,加之人体又是一个复杂的整体,因此信号易受噪声的干扰。
如胎儿心电混有很强噪声,它一方面来自肌电、工频等干扰,另一方面,在胎儿心电中不可避免地含有母亲心电,母亲心电相对我们要提取的胎儿心电则变成了噪声。
③频率范围一般较低,除心音信号频谱成份稍高外,其他电生理信号频谱一般较低。
④随机性强,生物医学信号不但是随机的,而且是非平稳的。
正是因为生物医学信号的这些特点,使得生物医学信号处理成为当代信号处理技术最可发挥其威力的一个重要领域。
2 生物医学信号的分类生物信号如从电的性质来讲,可以分成电信号和非电信号,如心电、肌电、脑电等属于电信号;其它如体温、血压、呼吸、血流量、脉博、心音等属于非电信号,非电信号又可分为:①机械量,如振动(心音、脉搏、心冲击、Korotkov音等)、压力(血压、气血和消化道内压等)、力(心肌张力等);②热学量,如体温;③光学量,如光透射性(光电脉波、血氧饱和度等);④化学量,如血液的pH值、血气、呼吸气体等。
如从处理的维数来看,可以分成一维信号和二维信号,如体温、血压、呼吸、血流量、脉博、心音等属于一维信号;而脑电图、心电图、肌电图、X光片、超声图片、CT图片、核磁共振(MRI)图像等则属于二维信号。
3 生物医学信号的检测方法生物医学信号检测是对生物体中包含生命现象、状态、性质、变量和成份等信息的信号进行检测和量化的技术。
生物医学信号的检测与分析方法基础第一节生物医学信号一、概述人们已经发现,所有的生命体从细胞组织到器官都可成为生物信号源。
这些生物信号可被用于临床诊断、病人监护和生物医学研究。
因此,如何有效地进行生物医学信号的探测与研究,这对于人类研究生命现象及其医学科学具有十分重要的意义。
活动着的生命体不断地发出大量信号,从信号检测的角度上讲,这些信号往往湮没在其他信号和噪声之中。
而且,由于生命机理的复杂性,生物系统各种生物信号之间存在着相互联系和相互制约的复杂关系。
生物信号处理的主要目的是希望从噪声背景中过滤出有意义的信号,并从繁多的数据流中还原出一定的相关参数。
这些参数必须对医疗决策有所帮助。
例如,解决医学问题或加深对基本生理过程的认识等。
这就是通常所说的从数据得到信息的过程。
因此,生物信号处理的主要目的是从信号中得到有用信息。
一般的讲,生物信号处理至少包括如下四个步骤如图1-1:①观察或测量,即信号获取;②信号转换;③计算提取具有医学诊断价值的特征参数;④信号解释或信号分类。
图1-1 生物信号处理的四个步骤在信号的获取过程中,利用生物传感器获取电信号并通过计算机进行处理。
在这一过程中,化学信号和物理信号可转化为电信号,如果本身是电信号则可直接通过电极获取。
在此阶段中,尽可能获得高的信噪比信号极为重要。
一旦信号被转换成电信号形式,就可数字化以便计算机进行处理。
对信号进行重建(转换)以便在第三步中进行信号参数的具体特征分析。
第二阶段也称为信号预处理。
所获得的原始信号中包含着大量特征分析中所不需要的信号,称为信息冗余。
例如,利用心电图(ECG)诊断心脏左支传导阻滞时,内科医生只需要I-III导联即可,而通常ECG记录更多的导联。
但在诊断某些类型的心律不齐时,则可能需要记录连续数小时的心电图(如连续心电图监护)。
一些冗余的噪声通常被滤除,通常称为滤波。
总之,在预处理或信号转换阶段中,工作的主要目的在于消减干扰,去除无用信号以获得最具诊断价值的特征参数。
生物医学信号的检测与分析方法基础第一节生物医学信号一、概述人们已经发现,所有的生命体从细胞组织到器官都可成为生物信号源。
这些生物信号可被用于临床诊断、病人监护和生物医学研究。
因此,如何有效地进行生物医学信号的探测与研究,这对于人类研究生命现象及其医学科学具有十分重要的意义。
活动着的生命体不断地发出大量信号,从信号检测的角度上讲,这些信号往往湮没在其他信号和噪声之中。
而且,由于生命机理的复杂性,生物系统各种生物信号之间存在着相互联系和相互制约的复杂关系。
生物信号处理的主要目的是希望从噪声背景中过滤出有意义的信号,并从繁多的数据流中还原出一定的相关参数。
这些参数必须对医疗决策有所帮助。
例如,解决医学问题或加深对基本生理过程的认识等。
这就是通常所说的从数据得到信息的过程。
因此,生物信号处理的主要目的是从信号中得到有用信息。
一般的讲,生物信号处理至少包括如下四个步骤如图1-1:①观察或测量,即信号获取;②信号转换;③计算提取具有医学诊断价值的特征参数;④信号解释或信号分类。
图1-1 生物信号处理的四个步骤在信号的获取过程中,利用生物传感器获取电信号并通过计算机进行处理。
在这一过程中,化学信号和物理信号可转化为电信号,如果本身是电信号则可直接通过电极获取。
在此阶段中,尽可能获得高的信噪比信号极为重要。
一旦信号被转换成电信号形式,就可数字化以便计算机进行处理。
对信号进行重建(转换)以便在第三步中进行信号参数的具体特征分析。
第二阶段也称为信号预处理。
所获得的原始信号中包含着大量特征分析中所不需要的信号,称为信息冗余。
例如,利用心电图(ECG)诊断心脏左支传导阻滞时,内科医生只需要I-III导联即可,而通常ECG记录更多的导联。
但在诊断某些类型的心律不齐时,则可能需要记录连续数小时的心电图(如连续心电图监护)。
一些冗余的噪声通常被滤除,通常称为滤波。
总之,在预处理或信号转换阶段中,工作的主要目的在于消减干扰,去除无用信号以获得最具诊断价值的特征参数。