（计算机应用技术专业论文）小波变换在心电图数据处理中的应用研究.pdf

j e 方工般大学学位论文 小波变换在心电图数据处理中的应用研究 郑凯梅余生晨 揍要 本谍题主要研究了小波变换在心电图数据处理中的应媛。小渡分扳是一弛优予抟统 信号分析方法的时频分析方法，由于同时具有时域和频域的良好局部特性及自动调节时 频荫的特点，可以聚焦于被分析信号的任意局部细节，使其在信号处理领域获得广泛应 用。将小波变换应用于医学信号处理领域，是近年来在工县及方法上的冀大突破。 本文的特点是首先从信号处理观点，采用其中的概念和术语阐明小波变换的基本原 理和性质，介绍了连续小波变换和离散小波变换，以及多分辨率分析的概念。并在心电 图数据赡瑾中的下述几个方褥和粥小渡变抉迸行了研究和密验。 ( 1 ) 心邀信弩孛筠猱声撵锅 逶肇谤嚣下采集懿心电豳信鼍带驽各静噪声，主要是工频干扰、瓿耄干扰鞠基线漂 移。剽是小波变换霹2 圭缀好戆去除这三裂予挠。瞧是耀簧遇戆小渡变换袭进撑滤波处理 时，q r s 波会受到影响，本文提出了q r s 波无损下蛇心电傣号滤波算法，经实验 正明， 收到了良好煦效果。2 凡、一、 ，、一 ( 2 ) 心电图数据压缩 山电图的数据压缩在计算计化的心电圈应用方面很重要，本文提出了两种压缩方 案，一种是与心电图信号范围有关的无损压缩，一种是基于小波变换的心电圈信号猴无 损瑟缩算法，并对这两种算法进彳予了定量分析。偌一种算法的优点慧重建后的心电阔质 、 量凡乎不爱影响。l 乏7 ， ( 3 ) 母鬓信譬分离 对母罂叠勰静心毫信号遴行7 努攒器磷究，蕊提取豹黔，o 沦电巷号经过q r s 渡凭损 戆滤波冀法去除干扰蜃，在缀大獠度上了攘剖了母亲心电攘号瓣于捷，褥到了q r s 波无 损鹣渍嗽的胎j l 心瞧信姆。天t ( 4 ) q r s 复合波内疑频分量的检测 j e 方工北大学攀位论文 厉4 用小波变换的方法来提取心电信号中异常q r s 复合波内的高频分量，然质对食有 馥s 波蘧频分鬃嚣羧麓遴彳亍努辑，诲心勰簌巍懿诊凝鬟供一个窥潼摇标。 最后完成了“心电图数据处理舔统”的设计嗣开发，该系统可作为心电图信号处理 一 j， 应用和算法研究的平台，可实现本文提出的所有辣法0 夕。一 关键讯小渡燮黟心窀嗲卿。 北方工娩大学学穰论文 as t u d ya n da p p l i c a t i o no fu s i n gw a v e l e tt r a n s f o r mi nt h ep r o c e s s i n go f e l e c t r o c a r d i o g r a ms i g r m ! s z h e n gk a i m e iy us h e n e h e n a b s t r a c t t h ep a p e rm a i n l ys t u d i e st h ea p p l i c a t i o 摊o fu s i n gw a v e l e tt r a n s f o r mi nt h e p r o c e s s i n go fe 圭e e 毫黝棼8 r 主嗣l r 懿s i g n a l s ；t h ew a v e l e tt r a n s f o r mi st h el a t e s t t i m e d o m a i nt e c h n i q u e st h a tp r i o r st ot r a d i t i o n a lm e t h o d s ，w a v e l e tt r a n s f o r m a l l o w sas i g n a lt ob ed e c o m p o s e ds u c ht h a tf r e q u e n c yc h a r 肄e t e r i s t i 0 8a n dt h e l o c a t i o no f p a r t i c u l a r f e a t u r e si n 嚣t i m es e r i e s m a y b e h i g 疆i 垂t e d s i m u l t a n e o u s l y s oa n y p a r t i c u l a rp a r to ft h es i g n a lc a nb el o c a t e df o ra n a l y z i n g t h i sm a d et h ew a v e l e tt r a n s f o r mt ob ew i d e l yu s e di nt h es i g n a lp r o c e s s i n ga r e a a p p l y i n gt h ew a v e l e tt r a n s f o r mi nm e d i c a ls i g n a l si st h eb r e a k t h r o u g hi nt h e t o o l sa n dt e c h n i q u e s t h i sp a p e ra d o p t st h ev i e w p o i n to ft h es i g n a ip r o c e s s i n gt op r e s e n tt h e e o n t i n u o u s l yw a v e l e tt r a n s f o r m , d i s c r e t ew a v e l e tt r a a s f o r ma n d 蕊i t i - r e s e l u t i o n a n a l y s i s t h ef o l l o w i n gi so u rr e s e a r c h a n d e x p e r i m e n to fu s i n g w a v e l e tt r a n s f o r m ir | t h ep r o c e s s i n go fe l e c t r o c a r d i o g r a ms i g n a l s 。 l 融i 辩c a n c e l l a t i o n t h e 吼e c t r o c a r d i o g r a ms i g n a lo f t e nh a st h ef o l l o w i n gt h r e ef o r m so fn o i s e ： 6 0 h zp o w e rl i n ei n t e r f a c e 。m u s c l en o i s ea n db a s e l i n ew a n d e r 鼹u s i n gt h e w a v e l e t t r a n s f o r mt h et h r e em a i ni n t e r f e r e n c e se 繇b er e m o v e d 。b u tt h ef i l t e r i n g m e t h o d m a ya f f e c tt h eo r sc c l i j a p l e x an e wn o i s ec a n c e l l a ti o na l g o r it h misp r o p o s e di n t h ep a p e r 。o u re x p e r i m e n t a lr e s u t t sd e m o n s t r a t et h a tt h i si s a ne f f i c i e n t f i l t e r i n gm e t h o d ( 2 )e l e c t r o c a r d i o g r a md a t ac o m p r e s s i o n 托方工姚大学学位论文 ”_ - m w w w - 。h w h _ _ _ _ h m m h m m _ w m w p 一 t h en e e df o rc o m p r e s s i n gb i o m e d i c a ls i g n a li si m p e r t a n td u et ot h et r e m e n d o u s a m o u n to fd a t at h a tn e e dt ob es t o r e de f f i c i e n t l ya ti o we e s t 。i nt h i sp a p e r t w ok i n d so fe l e c t r o c a r d i o g r a md a t ac o m p r e s s i o ns c e n a r i o sa r ep r e s e n t e d t h e o n ei sl o s s l e s sd a t ac o m p r e s s i o nm e t h o da n dt h ee t h e ri ss e m i l o s s l e s sd a t a c o m p r e s s i o na t g o r i t 渤b a s e d 瓣w a v e l e tt r a n s f o r m f o rt h el a t t e rs c e n a r i o s 。t h e q u a l i t yo fr e c o n s t r u c t e de l e c t r o c a r d i o g r a ms i g n a li sn e a r l yt h es a m eo ft h e o r i g i n a lo n e 。 国e x t r a c t i n gt h eb a b ye l e c t r o c a r d i o g r a m t h ee l e c t r o c a r d i o g r a mc o n f u s e do fm o t h e ra n d b a b y i ss t u d i e d t h eb a b y e l e c t r o c a r d i o g r a mt h a th a sb e e ne x t r a c t e di sf i l t e r e db yl o s s l e s sq r sc o m p l e x m e t h o dt h a tp r o p o s e di nt h i sp a p e r ，t h er e s u l ts h o t st h a tt h ei n t e r f e r e n c eo f m o t h e rh a sb e e nr e m o v e di n t h e l a r g e r e s t e x t e n ta n dt h ec l e a r b a b y e l e c t r o c a r d i o g r a ms i g n a lh a sb e e na c q u i r e d + 转) t h ed e t e c t i o no fa b n o r m a li n t r a - - q r sc o m p l e x t h ep a p e ri n t r o d u c e sam e t h o do fe x t r a c t i n gh i g hf r e q u e n c yc o m p o n e n t so f a b n o r m a li n t r a - q r sc o m p l e xb yu s i n gw a v e l e tt r a n s f o r m 。t h ed i f f e r e n c ew i t ht h e h i g h - f r e q u e n c yp a r to ft h eq r sc o m p l e xi sa n a l y z e da sq u a n t i t a t i v ei n d e x 。 i nt h ee n do fp a p e rt h ee l e c t r o c a r d i o g r a md a t ap r o c e s s i n gs o f t w a r es y s t e m i si n t r o d u c e d 。t h i ss o f t w a r ec a nb eu s e da sar e s e a r c h i n gp l a t f o r mt ot e s t a l g o r i t h m sr e l a t e dt oe l e c t r o c a r d i o g r a ms i g n a l sa n de a nc o m p l e t ea l l o ft h e a l g o r i t h m st h a tt h i sp a p e rp r o p o s e d k e yw o r d s ：w a v e l e tt r a n s f o r m ，e l e c t r o c a r d i o g r a m ，f i l t e r i n g c o m p r e s s i o n 方王魏大学学键论文 本文硬究褥劐瑷下联鼙资助 1 北京市科委项目“用于医用c t 机中病人呼吸运动所引起的伪影改戚及其 蓑手医学鼷豫游鞭撰凌”。 独刽性声姨 本人声明所呈交的学位论文怒本入在导师褥尊下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标泣和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过懿醭窕痰采；逊不包窘燕获樽主兰壑型蓬 藏其稳教弯橇 构的学证或证书而使掰激的材料。与栽一起工作的同志对本研究所做的任何荫献均己在 论文中作了明确的说明弗表示谢意。 学饿论文作者签名：乒p 锄坶签学日期弼年f 月罗扣 学位论文版权使用授权书 本学做论文作者究黛了解i 竺拉墨_ j 垃竺有关保留、使用学位论 文的规定，窍彀保留并肉霪家有关部门或枫梅邀交论文的复印转和磁盘，兔薯譬论文被查 鼹蠢鸯阕。本天蔹蔽塞杰兰坠2 三兰可黻将学鑫论文耱全都或 部分内容编八有关数据艨进行检索，可以采用影印、缩印或扫描缚复制手段慷存、汇编 学位论文。 ( 揉密熟攀往论文在瓣密詹适霜零援板书) 学位论文偻嚣签名：关p 譬尹。孝争 签字鑫麓：拶为年6 - 月o | 舀 学蕴论文律蠹拳韭瑶去两： 工作单位： 逶讯遗蟪： 譬雠：分崦袈 签字强羯： 妇声f 弼专| 丑 电话： 郄缝； 就方工渡大学学霞论文 繁一章绪论 1 1 援述 心电信号处理是国内外近年来迅遮殿展的一个研究热点，是现代生命科学研究的重 瑟缀藏帮分，獒髫豹是为了从获得静接譬中提取有用信息。通过对心电稳号的统计翻分 析，可戳得戮心脏状态靛详实理论依攒，鹰利于对痰瘸的客观诊鞭帮生命梳能豹轿究。 阂此获取心电信号在现代暇学上髓成为幅寐诊断中必不可少的有教学段。所以如何才毹 蠢簸，纛翻稳鼹彀氆渣激，完整匏心魄谈譬，簸其煮了穗当重袈靛瀣，莛襄藕爨徐馕。 由予生理褫能静纷繁复杂雨健新获凝瀚心亳蓿号黧浚凄多祥辩橇性，舔辩遥凿遥存 程整噪孝环辘，这些特点谈是了貉毫镶曝与工纛藩号栩魄，楚疆赡痰要大，西越暇零 了 大餐竣攀售母始莲翡王程蟒嶷夫煲投身予这矮王终，藏瓷近年寒+ 分活跃豹科研缓壤。 隧蓑现代萃毒技媳进步，穗号处理搜术静发震霜新舅舅，提瘴掇确了生物医学信号处 理方法的更瓤。信号处理披术在传统的傅熙叶变换的熬础上产生了擞今多学科必淀的研 究热熹一小波交换。出于小渡分攒可处遴瓣信号莲匿广耀，因嚣它在心魂菇号鹣练合处 瑷与研究方磷落其有很大的潜力。 1 。2 ，l 、波夔换熬发震爨受 自获1 8 2 2 年簿里时( f o u r i e r ) 发表“热解拼理论”跌来，薄甄时变换一誊悬错号楚 联领域串最完美、应霜最广泛、敷采最辩静一种分拼簪鬏。僮褥基咔变换只是一种魏颓 域戆势瓣) 莹法，它在蒙蠛熬定建靛是突念准确懿( 帮颡蠛套辫率簸鸯) ，羲在婶域无程 程定位憋( 竣分辨能力) ，墩& 德里时窝换掰反浚静怒整个痿号金灏潜越下瓣熬体频域 特撅，露不熊提供任蝇屑郏时间段上黪频搴信息。 爨餐f o u r i e r 势辑瓣数攀，壤蘧产鍪了深远戆影媳，毽慰太多数残耀寒避是缀不够匏， 健统的f o u r i e r 分析有如下一些不足之舱： ( 1 ) 为了从模拟信号脚中提取频谱信息f ( ) ，就鼷取无限的时间量。使用过去的和 将寒戆售惑其为诗冀单巾频率戆鞭谱。 ( 2 ) 甚懋没有反映出随时问变化的频率，实际上需要的是：入稻怎样能确寇时阍间 隔，魑任何希颦的灏率范围上产生频谱信息。 霓方工堑大学学整谂文 ( 3 ) 在l 2 以外的空间，变换系数不能刻画出f ( t ) 或f ( x ) 所在的空间； ( 4 ) 因为一个信号豹频窜与它的周期长度成反t e ，杰此褥到，对予离频谱的信 惑，辩阉闻蕊要鞠对的小戳绘穗院较驽盼精度，丽对予低频谱的信患，辩闯闻隔要褶辩的宽 以给出完全的信息，亦即需要一个灵活可变的时间频率谢，使在高“中心频率”时自动变 糍褥在低中心频率对自动变宽。换句话说，f o u r i e r 交换焉法擞局部分析。 为了研究僚号在局部时闻范疆静频域特征，1 9 4 6 年g a b o r 提出了蕊名静g a b o r 变换， 之后又发展成为短时傅里叶变换( 简称s t f t ，又称加窗博里叶变换) 。目前它已在许多领 域获终了广泛的疲鼹。但是疲手s t f t 的定义决定了其窝蘧数豹大小靼形状均与对闺和 频率无关而傈持阖定不变，邀对于分析靖燮信号来说怒不利的。高频信号一般持续时闻 很短，而低频倍号持续时间较长，因此，人们希望对于高频信号采用小时间窗，对于低 频信号曼| j 采用大辩闻窑进行分辑。然露这予s t f t 的嗣定对窑兹特性题相矛疆的。避表 臻s t f t 在处理遨类问题时爵光雏为力了。此外，在避行数值计算时，人们希望将基遁 数离散化，以节约时间及存储量。但g a b o r 基无论怎样离散，都不能构成一组正瓷基， 觳疆绘数值计爨带来了不覆。这些都是g a b o r 变换戆不足之处，但稔恰是夺波变换豹特 长所在。小波交换不仅继承和发展了s t 的局部位霹懋，而且克服了窗口大小不随频 率燕化，缺乏离散正交基的缺点，是一种k b 较理想的进行信号处理的数学工具o “”。 小波变换豹愚想来源予 枣缭与平移方法。最早应瘸予1 9 1 0 年h a r t 提出了小波援蕊 雁交基。1 9 3 6 带l i t t l e w o o d 和p a l e y 对f o u r i e r 级数建立了二进制籁率分量分缀溅论： 对频率按2 j 进行划分，其f o u r i e r 变换的相位变化并不影响函数的太小，这是多尺度分析 爨惩懿最旱来滚 1 9 6 5 年，c a l d e r o n 给氆了秀生公式；1 9 7 4 年，c o i f r a a r m 对一维群空闻 和高维h p 空问给出了原予分解；1 9 8 1 年，s t r o m b e r g 通过对h a r ti e 交基的改进，弓l 入了 s o b o l e v 空间h 1 的正交基，这些工作为小波分析奠定了基础。 1 9 8 1 年，漩国迪球羧璞学家m o r l e t 程分撰迪霾数据辩基于群谂首先提出了参波 w a v e l e t a n a l y s i s ) 这一概念，m o f l e t 最先提啦的是形状不变的小波，因为在分析函数信号) 时，加窗f o u r i e r 变换并不具材形状不变性【3 - m o r l e t 方法所取得数值分析的成功不仅激发 m o r l e t 本人对夺渡势褥进瑟深入髻 究，嚣藏氇大疆鼓舞了法国理论携遴学家g r o s s m a n l a , 予怒他们携手熬同研究小波瑷论；1 9 8 5 馨，法国大数学家m e y e r 及菇学生l e m a r i e 提出 了多尺度分析的思想；1 9 8 8 年，年轻的女数学家d a u b e c h i e s 提出了舆有紧支集光滑正交 2 慧方工滟大学学镦论文 小渡基”j ，涤，j 、波瘫是煺潞了催化裁，瓣越d a u b c c h i e s 名撰懿器，现京太髓借助 d a u b e c b i e s 蒸褥m a l t a t 磐法霹敞枣广滋簿赢援磷究；瑶皋鑫号势掇专家m a l l a t 撬出了 彩劳瓣率分辨静撬念，徐穗了掩逶歪擞夺滚基静般方法，蘧烫谯逡鞭蓠a 粥襁遣静正 交夺波基豁整蠢蠢度按巧犍鞠不霹模爨憋。多分辨分爝葱想是小波壤论最基枣瓣凝念之 ，簸霉疆豹彩分瓣分辑谢掰六粪，一类蕊辩瓣青疆酾多分辨努辑，辫一类爨稃浆多转瓣分 褥，正交祥浆，| 、波爨最，擎襁淹鼗l 嚣夸波添黼豫h a r t 小波段之多辩。$ 分辩努攒滚琏与天 夔鼹视觉帮涨觉方式卡努羧避潮翔羧镪豁在舅球上游蟪臻，只煞黉粼速球上大穰耱露窝 琏蘧主突毽黪建襞魏，这藏趋繇频努树，鸯蔑捐罄鼗蟪踩圭看楚豫蛾一摹一本潞辫露辘 遮藏是褰焱努瓣。醚l 躐鼹金事爨辣法1 5 l 菸癌裁戳黟分辨势爨懑蒸磴鬟篷了祷名靛块 漶奎注冀法一涮 a t 葵浚( f w r ) 【6 0 j 逡楚参淡理谂瓷醴健楚戏豢，蔟 # 薅帮缝谯楼誊予 f o u r i e r 势瓣审憋e f t m a l l a t 鼙法麴掩瓣蜜舞夺没簸疆埝是蠹宽广瓣应遐骚戴。 1 3 爨趣羚磅究秘爨耧获嚣 遴三十鼯浆，遴翔诗辣魏势拆心魄蔫号，跫黢蕊采蘧广滋勰期予心蕴幼黪蹬鲞、 ，洛电鍪护豁方蘧，0 憩穗葶雏诗冀缀分轿戚灸诗簿椒密熏褥嚣学鞭域串痘粼鞍戚磅戆 藏裁之。诗葵掇在一惑爨孛懿应嬲灏天靛麸事，豁瓷学凝究耧避穆癌凑诊鳜擞镤了理 鼹建魏等黢。 ；洛邀努轿串瓣蓄辫溺糕篷q r s 滚游疆添，然辩蔷释类篓躺蠛声热麓魄平魏、基 鼗漂移、蔓。焱于筑等嚣瘸秘q r s 没戆滚测。 筵绕魏；函惫蓑号滤波方法是嫠黧麓矮滤渡器；影矮式撵蘩瓣羧撼会；k a 轴a t t 游溲t 健惩毫遴滤渡嚣惫浸谴敞黼一粪算法，w a r i a 囊嚣洲解8 谈囊了释f i r n o t c h 滤波冀 法，毒 掌鸯羧逡一次去除鏊绫漂移臻声鼗王频予撬凝洚。n i t i s h 麓t h a k o r 、y i - s h e n g z h u 燃程毽謇l 懿磷寒串暴燕蠡逡摩滤波嚣繁游豫壤声，镳 l 设诗静鑫逡黩滤波器线淌狳基线 漂移方蘅黼f i r 滤波嚣糟阮效果囊辩，嗣时也缀豁撼消除了低鞭予虢，鬣燕京潞滁工簇 手挽方纛效繁苓蹩穰显萋。c h uh e n r y 黟e d w a r d | 羚# 蛰8 趣采震澎态滤渡菇法黪蕊缓漂蓼 撵裁邃霞了激黪撵素。 对- 7 = 5 0 h z 电深千摅，箴幡凝下熬豢羧n o t c h 滤波器茸黻辩激流予我辩熬线漂移 卷蓬努翡瓣蠲簿熏# 4 措麓。鑫逶瘩逮没穷法拜笔莪鼹黪予撬频率窝旗嶷懿变讫，斑簧要予 3 馥方工照夫掌学镣论文 拢信号参涔源，而且算淤蕊杂，计麟撼大。a h l s t r o t l l 秘t o m p l d t t 1 4 】焓出了蕈巾戚参考 豁弩舞簌藜麓整号孛藏去予箍篓滤波方法，薮嘉浚嚣溪蓑筑s 秒瓣塞擎嚣淫糕灌藩箕 潦声，嚣羹纛琴g 鞭黥予摭骥菠貔交键。g l o v e r r l 是凌臻a h l s t r o m 缭搦瓣冀洼遴觳譬效于一 个= 除非敬避废n o t c h 滤波器。l e v k o v t 哺l 提出了游简单适爝附5 0 h z1 - 频平拣抑审算 法，荬萋零鼷漾是善嚣稔潮绫毪段，诗嚣懑予揍麓骥凌麓警誊谗搭麓噪声搂数，糖簌嚣 麓号串减滚予撬，溉搭滤波络栗，藏方法麓萃壹糕，霹4 葵量圣，释麓麓遥簌予撬菝率秘 幅度的变他。 去豫频繁熬鬟手我戆礤笋逮爱蹩褥焱壤方敬黟不鬻等鼗室淘襞诗饕蔑嚣会，瓣豢鼹 鬻步采蘩瓣8 耱心毫潼曝之鞫秘稷莛戆瑟攀露霉袋稼嚣鬻瓣魏溆黢不其蠢辕装穗这一 特点加以爨涨1 1 7 1 0 8 】。 藩番辩灏壤凳鬓奔法懿兴起，海参攀尝署戆豢谶辫羹嚣波穷瀵。囊塞、诲枣菠舞 霉李论了露鞭灞豢麓乎鹭瓣方法处理e c g 信号孛豹繇黟，这释骞法褥疆克簸繇藏程辩蠛 啦凭法群蠛浆椒始定经随瓣，给自动撼醚噪声带寒了掰牙性。避鼙枣方法最届褥剥舱是一 枣完整薹繇矮声骜蚕隧瘸焱，荬孛惑侉了蔫蔫簿器游游莲塞譬，瓣楚鼗亵赣十分骞鬟。 耪事轻麟游久采噩= 浚群祭小渡添鼗，瓣有于拣豹e c g 售弩遴器滤泼楚蘧。箨法豹基 攀愚想是蟋小波变换将聪戆心电信弩势解是不同皴黢下蛉缨肇僚黪，去摔熟燧缎萤信 峰，赛嚣枣浚遴变察簸鬣辩罄垂号，簌嚣突魂心滚僚繁串存褒瓣乎拣。该冀潼鼹骞算法 篱单，诗爨梳缝实对憝糕等特点。稳懿纂干扰倍弩深溺瑟是久五金袋豹正羰渡，与实辩 激集烈懿繁平揽靛信号鬻麓黪。 心意辫数懿熬篷瓣键鬣鹭蘸关注鹣熬熹，太多数酶邀售弩嚣臻方法骞耩瓣：l 鲞接 数据压缩滚；2 ) 交换浚。豢接数据舔缩法透过盛羧分褥有效薛藩器采样捡潞黪衾废， 褥变换法鲨巍将信号变捩躐其它的时阍籁率表示，遮撵裁有秘子粒测多余震。小波变换 黪蓉予翡瑟雅努疆是嚣乎黪一秘。 枣渡嶷撩精于信号瓣聪缩有诺爹静编磷方式，“嵌入零鼗枣滚”( e m b e d e dz e r o t r e e 1 | a v e l e t ，e z w ) 是一耱较礴蔑浆方法。诚嚣法对一缭瓷戆波特攀糍鼗a 编羁蛉瓣藤下能 簸褥最蘧黢蕊弱嫠号耋藏。掰疆豢a 演璐，繇露瑟嚣靛编饕豢弩程鞍蘸秘液将攀下旋嵌 入个预搬擀怒豹相黠予鞯际渡特攀瓣波特流，鬻髓辩箍缩数箍瀚健输和瓣黼麓停止在 鼹嚣一点上，逮榉信号裁羧重建。 唾 l i 方工泣大学擎锭埝文 陈迎举。“利用一缎滤波器来表示一维离散小激变按，将输入信姆分解至低通滤波器 秘蹇逶滤波器，遽些滤波嚣翁足囊羧子荛2 ，臻去豫麓爨癌号审奄数熬采箨。算法魏主 要慈悲蹩德焘交换信弩瓣“蠢意义黪”靛，l 、 麦系数麴德嚣鞫符弩；遴遵裁攥夺演变换经 过尺度的融相似压缩无意义纳系数的编碱的位置；通道暹次小片变换数据系数运渐接近 予整号系数麴赣篷。魏方案瓣实蕤怒遁遮整夺波系数多次逶邈阉毽，簿遵道一次，降低 一下阕馥，萁稳楚2 瓣阂予，每遥逡一次编鹞器，便惫藏良备淤诀洚有意义静福德筵精 确，然后搜索必前认为觅意义的数搌，对相应于镣一个新的阂德的獬教性进行犏碱。为 了藏多簧输妁稿塞塞，e z w 缡疆嚣浆翊了较为走遂麓秀装，帮游小波系数寇凝尺浚下无 意义斡话，它缀w 能雀精确尺度下农瓣榉懿空丽佼蠢上的所密鹣，j 、波系数墩楚光意义 的。实验诋明，e z w 编码的出现较之予其宅心电豳压缩使用的编码器，呈现出较大的优 薅瞧，势获褥羧篱茨篷缀率秘较蓬静霆建鹱鳖。 陈遂肇潲还研究了藏予小波餐豹愿缭舞法并佟了敬迸。小液瓴楚，、渡静综蠢帮雅 广。小波龟的变换是应用一大范围的尺度一频率能餐嘏台蔺产擞一臌交的分解集，可以 邋麓0 蕊l o g r ) 浚运算实现。舞法憨憋爨谤冀窭一个绩譬戆窭、渡势解瓣最莛纂，逶 毫对装 健麓翦毪索，来决定连接袋加激统诗戳获褥综合的最馕基，砖涟按最佳基孛翡成分进行 分类，然爝截熬。被截的蒸巾的每一残余凝被表示蹶来，以次获得黧一步的腿瓣。然后 邋避对裁下虢逶接最毽蒸懿系数实摭变换瑟褥裂嫒一步豹基缝。该算法爨谯瘫是靛踅较 少瓣计算鬃就黥有效趣产生较低的数据率。 a d r i a nm u n t e a n u 秘j a nc o r n e l i s 提燃了一种断的旗子小波约嵌入式压镶技术田】， 该笈零鼹蠢效穗秘羯蠹酃频带熬藏羧关系，著筵髑一耱簇子强叉褥魏方法慕辩强像避嚣 编码，这种嚣法楚一种嵌入数据流辩蠢损聪缩算法，支持质量稳定，容许辩憋洪怒豹区 域遴行编鼹，诚实验络聚表明该算法糖掇供相当好的燹损压缩缀暴。m i e h a e ib 。m a r t i n a n d a m y 嚣。b e l l 挺窭了缆用多枣波移雾，l 、滚篷鹣鬻豫暴臻技零渊，魏认为，簇戆襻裁爱 好的图像舔缩效果，小波变换要求滤波嚣基有一黧特饿，比如藏交设和对称愦，然而，j 、 波鹣设计辩燃眷限霞为它举能同时满足所有这热要求，面比较新的多小波表明了可以 突谈零渡嶷揍熬这些局黻性，多小波挺拱了更多羽浚诗选撵并熊够绻会许多翳鬻鹣交抉 性质，该文献撼出了一种新的多小波变换秘量子化靛方法并引避了多小波毽。慕嶷验结 聚袭明该方法奄许多例子孛傻子一般弱小波滤波嚣。i u l i e n r e i c h e l 掇融了整形小波变换 5 北方工业大学学位论文 在有损到无损数据压缩方面的应用，r l j l r r ( 整形小波变换) 是对d w t ( 二避小波变换) 戆一秘缀好豹替换，黻为它静失冀链是程窀薹豹，并且其误差瑟戳预测。毽试为i w t 是 对线性交换的基本改进，每一个滤波器输出都被避似成整数，1 w t 可用于统一的有损或 无损编码，本文献主要是对理论框架的研究，提如了使用m 呵进行有损滕缩时的一个 衰减摸黧，它预嚣了健弼e z w 2 5 】冀法进行圈像疆缭对嚣获褥靛精确结采。 r o b e r ts h i s t c p a n i a n 提出了w 用于移动远糨心病学系统中的基于小波变换的优化 带e c g 数据压缩方法瞄饥，他提出了一静新的集成设计方法，并对带有e c g 压缩数据的 移羲系统鹣往髭迸手亍了评价。其算法的主要愿想跫酋先定一个闽徨参数，熬瑶对一段输 入信号避彳亍小波变换，生成小波变换的系数矩阵，在本算法中，使用1 2 8 1 2 8 的系数 矩阵能获得最佳结果。然后根据一定的策略在系数中选出极大馕，只保留那楚优化带中 鹃系数，褥把余下赘箕链系数丢弃( 鬟o ) 。该冀浚麓在误差较小豹情况下获得较大豹莲 缩比。 r o b e r ts h i s t e p a n i a n 等人还分析了可爽时应用的鼹种小波编码方案压缩e c g 数据豹镶麓窝特点。这两群方法是优纯约零树小波编码方法( o p t i m a lz o n a lw a v e l e t c o d i n go z w c ) 和基于高级统计的小波编码方法( w a v e l e t t r a n s f o r mh i g h e r s t a t i s t i c s - b a s e dc o d i n gi 畦i o s c ) 。o z w c 方法的最主要的优点谯予对小波系数昀最佳选 择机制孛，提供了“嵩缀”信怠，瓤疆减少了对新选系数在编褥时需要酌较多的速址空 问。换言之，仅需要较少的内存空间和更快的执行效率。对w h o s c 而言，该算法的优点 在于扩葳了早期的e c g 数据压缩方案，是结合d w t 帮高序统计( h o s ) 算法蹰成驰一种 增强性算法。h o s 算法的健壮往茏箕适用于像无线通讯这秘嗓声环境中。冀外，该算法 使用了基予h o s 的自阐归方法来预测d w t 的系数并提供了同以往算法相比照优越的性 麓，龙荬逡会于在无线环境中传输露噪声的e c g 数据。透过砖上述两种算法在压缩率 ( c r ) ，薯美均每个样本静位传输率( a i b s ) 和正常静r m s 错误数( n r m s e ) 进行评估和比较， 结论为：一般情况下，w h o s c 算法具肖较高的c r 和较小的a r b s 值。但是o z w c 算法具有 较小静n r s m e 值。惑之，这两季申算法帮可驳对e c g 编码提供镁强鲍压缩方襄，不降低信 号韵重建质量，并可邋用于将来集成到移动医疗成用中。 纵观猩小波变换基础上的心电信号压缩算法，在对小波分解所得的系数腿缩编码方 瑟，绝大多数是基于零挺绽玛方案鲍。零靖编秘方寨需要预先确定阙焦，躐霭算法鸵压 6 北方工业大学学位论文 缩性能跟阈值的选取有很大的关系，闽值提高，压缩比增加，但是随之而来的是重建信 号的质量受到影响。而闽值降低，重建信号的质量提高，然而压缩比却减少。另外，零 树编码方案太都比较复杂，在编码和解码的运算量和大，使得压缩和解压时速度较慢。 因此，研究基于小波变换的其他心电信号压缩算法和提高编码解码速度应成为今后的研 究热点。 小波变换还成功地应用在q r s 波检测方面，李翠微等人利用二进样条小波对信号 按m a l l a t 算法进行变换，分析了信号的奇异点与其小波变换极大值对的零交叉点的关 系，使q r s 波的检测正确率高达9 9 8 以上；而王守岩等人。1 进一步在小波变换的基础 上，结合相关分析方法应用于心电信号的。r s 波检测，使q r s 波正确检测率达到9 9 9 9 杨基海等人还进行了利用小波变换去除针电极及电信号噪声的实验研究 3 ”。结果表 明，在应用小波变换处理信号过程中，只要适当选取变换尺度就可以在处理信号的同时， 有效的消除元信号中高频噪声和基线飘逸的影响。 小波变换还用于检测心室晚电位方面，杨福生在小波变换的工程分析与应用 一书中作了分析：杨基海、刘枚等。”采用改进的小波变换，计算了心室晚电位检测的一 种定量标准，试验证明其检测的准确性很高。 p a u ls a d d i a o n 和j a m e sn w a t s o n 等人研究了使用小波变换来判断心率不齐， 通过对心室纤维性颤动( v d 的波形分析，运用小波变换来分解和显示v f 中的e c g 信号， 使得被隐藏起来的细节得到显示和测量。 张艳等人还研究了网格结构上图像小波变换的并行算法”】，大大提高了小波变换的 速度，其特点是辅在平衡，通信只在少数几个处理机间进行，通信量小，算法效率高。 目前国际上心电信号计算机分析的主要研究趋势是”1 ： ( 1 ) 进一步优化和完善现有的各种心电信号分析技术，使其性能走向一个新台阶。 ( 2 ) 建立大样本临床心电检测数据库，通过采用公认的标准，客观公正评价现有 心电分析程序功能。 ( 3 ) 研究利用互联网进行心电信号的传送、分析和诊断，利用大型计算机心脏工 作站对心电图进行处理。 ( 4 ) 研究如何用移动系统传输心电信号及更高效率的压缩技术。 7 托方工鼗太学学簸论文 l o 本漂越躺辩的、意义黼所骰盼工襻 ，蛰奄鋈穆笼一穗邀子鞴渤诊辩手瓣，露在藏藤上广泛疯雳，麓糕爱翔赣精天心照疾 瘸懿重要手段之一，垂邀瓣蕊量浆菇鲻，蠹接雾蟾灏垒霜获霸翁辫灏，嚣蓑掇滏心毫墨 髓瀚豫震量髓释非常锶意义静静工张。 心彘嚣辩夸重要纛掰整捡溜戳s 波，在蓉测谌塔滚之蓠，瓣娄藩藩弩游抒滤波 憝莲，茬鼗瓣瓣清藩爱辫襻容簿三饕黧饔予撬： 蒸缓爨蓼，魏瘀逮援掺魏，太嚣殍 暇簿低频予撼掰萼l 起，叛攀，j 、子5 赫竣，2 ) 鼹邀干扰，楚峦太一嚣溪钫，腿爨紧张鼹弓| 藤鹣予撬，纛鹣频率蘧黉广，3 ) 王赣予魏，是嚣澎灏率麴予拣，灏率菇5 蛰赫慈，黉 建枣渡交换，弼竣蕊藤心激心号串懿兰瓣主簧子撬。对予黎除予撼鹰艇心耄鬣磷醛避孬 痰癍的识嬲。 男一方掰，对予一鼗鬟凝患者，嚣联潞箕心鬯嚣喾遴行长对润鹣蘸灏记象，愆魏2 4 小跨，这簿戆数量虽嚣豢大，为了藕多熬孵占毒麓窝麟，嚣簧霹絮黎来浆鼗蕹避释篷缭， l ；差挺高存髓窝瀚的利用攀。褥对予大数攥鳖的计算蕊越，如何撬鼹葵法静计算键能，是 数据褥到奢激麓薅瓣楚瑷，斑蓬一个熬瓣靛研究蠹容t 霉娶嫠潆滁蓠是交赫赫磺究旁惫，懑避鹫要，心稳错号蘸瓣淑，哥凑魏甏搽，k 翡垒 畿发育壤魏，瓣禁蹙疾病姆攀甥发现* 赣饕极为蟹螯瓣意义。 嚣秀辚筑慧凳文工终麓鬻翡烹簧囊餐爨枣波变躲获箕在心惑穰号数攥楚髓串熬交 攥研究，嚣熬蠹予枣滚姆豁楚近更莘君浚震莛寒魏避埝，囊赣簧黉藏大量黪簿溯瓣读嚣 攀握，j 、波毽谂皴及宅在心彀瞎号方瑟瓣液耀文献，谯攀握小波璎谂瓣基礁上，燮鼹傲了 下露熬应爱磷巍； ( i ) 献鬻骞于撬熊一& 瞧售譬孛满除津霓黧三耱千撬，瓣麟线骥掺，麓溆乎撬， 薹频予撬，懿黉褥到裁则镶警。 2 ) 扶心鬯嚣号中努离密商瘸穰弩，戳方德谖茹g 疾赛。 ( 3 扶母婺叠蕊熬攘学孛势黧努巍寝霉亲，蛰瞧薅毒黧婆兑心港痞琴，戮秘予蔷塞 一心邀囊号熬转嫒谈臻。 毒 澄壤；毫蔷警，菹减乡襻德鬃瓣。 ( s ) 缝鬻并完藏“心瞧藩蛩筵瀵漤藏系缝”救静，该襞襻激蓑匿嚣莲心彀鲻爨撵 艨m i t b i h 夺灏心电辖弩文舞撂为数辩蝶袋避孬鲶爨* 8 j 方工致大学学爨论文 本论文的电u 摄之处程予以下几个方麟： ( i 潋黼搓穗戆心眩簸弩滤渡穷蕊翡论文8 ”，蹩雀爱慕黎慕筑心鸯绥譬中久为 镳热天王紫每耱线漂移游予撬，簇豢察麓0 。2 0 h z ，慧鼹弹模羧乎携绪号帮莛菠g 蟊稿号， 然精就这种襟羧稿号采讨埝滤波技术。淞义中采用黜服始信号郡越激源予美国心脏瘸数 瓣簿中真赏识袋鹣心奄僚弩，豫证了滤波技术豹鬓趱性。 关予滚除心奄售号串熬魏电予魏鞍工蔟干挽方嚣，搴文夔潦了锵s 滚燹摸下麓心龟 髂肇滤渡舞浃。黻往酌鼎法投坟楚剩粼小波交换搬德曝癸解残不丽紫段下翡绷带落号， 然菇筵摹魏搬簿慕婆缎节镶号，器蘧枣滚灌交获黧戆薅号。熬褥遮辩方法最大游疑隧籍 谯滤渡静辩辩，q r s 波受裂了损失袭影穗。两采瓣拳文挺漆静谶s 渡无援滤渡雾法，囊 豫巍溃除干扰躲嗣时保焱鼹s 渡不受镁辩影睫。本黧法静然本思想怒裂鼹小波黛按鼹心 魄蘩号进行分解，分辩只凌菇5 ，杰足麓2 3 下分瓣静绺蕈穰号上蠼熬捡嚣骥掇大缀瓣戆 渤憨，瓢蕊幂l 鬻这些倍感嚣蠹建傣号婚妖复受损稳q r s 波。 关予溺黪臻奄信号数蒸蠛漂移方麟，剃甩小波黛羧将心毫痿母势解必9 燃，如隳单 独袅摔足瘦2 8 下务释戆缨带信号臻咫艘2 9 下努蘩弱缁节蓿号，秃滚去狳存在麓熬线漂移 予挽，毽鼹撼逮两令只波下靛细节整弩圈辩去除，霹戳爨霰遗辩除萋线漂移。 ( 2 ) 操心魍洛号赫数糖歪缭方懿，零文提出了激矮嚣跨算法辩基予，l 、波瓷羧魏准 鬣攒蓬缭舞法。 3 ) 繇葵信号分溪鹩密验帮戮裁。凌麸母臻藏魏腔髂号串癸鬻毽婴j k 瓣心邀信号 聪，应雳赣跌述及耱q 蕊波滗损滤波撵滚避雩亍了滤波处理，使褥翳j 0 毫槽错中鼢q r s 波竞整豫熬下寒，麸i 嚣褥粥了渍辩鹣攒j k 心鬯墓号。 ( 4 ) - 洛舰缺斑疾瘸瓣磷究。袋鼷麓于小渡燹羧静静颏荣套瓷浮算法采辩潦a 瓣心 魄壤号逡黪溅漤，逶过黠禽餐毫鞭分漱瓣残羞豹遴抒龄横，以蠖辩心飘缺杰瞧瘀病辩诊 颧绘出定簧攒檬。 ( 5 ) 开笈斡心电嵇学数据鲢遴蒸簸，可作为今赢心毫信学分耩方瑟瓣艨溺平螽， 搿越在鼗蘩溅主送行鼗驰黪泼和理谂缎实验验迁。 通过本文姘究袁爨，穗于夸波努耩鼷番箍莲镄曝懿范围菱广、髓力雯滏、瓣敬慕些 绩号特征羹强诸多魏凝酶悭，蘧褥小波变接在心嫩镶号楚理势掰方嚣懿瘦耀辩景缀广 能方工数大学譬靛论文 阔，并将在嫩物医学信蟹处理中发挥越浓越重要鲸体藤，但是小激窝换技术不怒万能的。 它还震婪与獒羧按零手羧络台超寒巍鼷，虢达萎| 较辩褥效果。 逶逡零瀑麓露溪究，哥狱大大致饕 粪冻诊繇戆效聚，接魂一羚壤痿号楚瑾黎蒸磺理论 鞠关键技术的教葳，嗣时将小渡多分辨鬻势拆法褥予心电信号髓诊断铰瓣或心电倍号处 遴系统，澎戏蘩夔王箨与努辑嚣纛，挎菠心邀雾枫戆簸心邃瘙号秘诗葵穰分拆鬻愁理系 统静桂豫鬟热德纯，势褥鞲壤蔓舞，获瓣大疆爱鬟嶷鼓零零乎，漤熬按拳鬻熬稳，旋嚣 张场竞争力