2014年信号处理工程实践训练任务汇总.doc

题目十五：ECG信号高频噪声消除 (负责人：张新峰)本实验是信号处理相关方法在心电图ECG（electrocardiogram）信号处理中的一个具体应用。通过心电图进行疾病诊断是心血管疾病诊断的一种重要方法。该方法可靠简便，在临床中应用很广。近年来基于数字信号处理和模式识别的ECG信号自动分析成为一个研究热点。ECG信号在采集过程中受到工频信号、肌电信号以及基线漂移等干扰，由此带来的噪声对自动分析的结果影响很大。因此在对ECG信号分析之前，必须进行噪声消除研究。本实验内容给定ECG信号，合理设计滤波器，消除高频噪声的影响。二 训练目的1 通过对ECG信号的分析，了解ECG信号消噪处理的过程，培养同学们对所学信数字号处理方法在实际中应用的能力。2 通过C语言或C+语言编写程序，打开数据文件，读取数据，在此基础上完成ECG信号的显示，以提高同学们的计算机语言编程解决实际问题的能力。3 培养研发能力，通过对ECG信号噪声的分析，设计合适的滤波器消除ECG高频干扰，借此培养同学们自学能力和研发能力。4 培养团队精神、科学的、实事求是的工作方法，提高查阅资料、语言表达能力和理论联系实际的技能。三、训练内容1 系统流程 打开数据文件ECG信号显示；对ECG信号进行频谱分析；设计FIR低通滤波器消除ECG信号的高频干扰；设计IIR低通滤波器消除ECG信号的高频干扰；分别给出两种方法消除噪声后ECG信号的频谱图。2 内容安排： 为了循序渐进，由易到难，以及制作结果的验证和系统的连贯性，将ECG信号显示、滤波等内容分解为多个单独的模块，这些模块可以分工完成，最终完成一个小型的ECG信号消噪系统软件。3 阶段划分：本实验将整个训练过程分成三个阶段。 第一阶段：了解实验基本原理和方法以及编写C程序打开文件 在这一阶段，需要同学们了解ECG信号的特点及其用途，以及ECG信号产生噪声的基本原理。 熟悉C语言、C+语言，能够编程实现数据文件的读取和显示。 第二阶段：完成系统各个模块的编程任务 为完成该系统，需要合理设计模块以及模块之间的相互关系，在此基础上对实验任务进行分工； 编程实现系统的各个模块； 第三阶段：调试和系统集成 对程序进行测试，排除错误和修改，最后完成整个系统的演示。四、实验报告要求1给出本实验所用方法进行ECG信号消噪的基本原理；2用IIR滤波器实现ECG信号的高频消噪，给出实验结果；并讨论滤波器的参数设置对ECG信号处理的影响；3用FIR滤波器实现ECG信号的高频消噪，给出实验结果并分析各自的特点；并讨论滤波器的参数设置对ECG信号处理的影响；五、思考题和扩展训练1、根据信号的特点和实验结果，说明采用经典滤波器进行ECG信号高频消噪时应该注意的问题。2你对本次实验结果是否满意？如果不满意，查阅文献，对ECG信号进行消噪处理还有哪些方法，各有什么特点？应用于什么场合？六、相关背景与原理心电信号的预处理是指去除心电信号采集过程中引入的干扰，主要包括基线漂移、工频干扰以及肌电高频干扰。1. 基线漂移基线漂移主要由呼吸和人为的运动引起，其频率很低，一般在0.5Hz以下。2. 工频干扰心电的检测盒通常是使用交流供电，所以会引入工频干扰，影响对心电的分析，滤除工频干扰是心电信号预处理中必要的一步。工频的频带范围较窄，滤除工频干扰的任务就是要去掉这一频带内的信号。3. 肌电(EMG)高频干扰肌电干扰是由于肌肉紧张所引起的，发生频率具有随机性。频率范围在2到10000Hz之间，一般情况下，一般情况下，肌电信号被作为高频噪声处理。除此之外，ECG信号还有电极接触噪声、电子设备所产生的仪器噪声