【摘要】：心電壓縮能夠有效減少傳輸成本和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量,對(duì)于遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展具有重要的研究和應(yīng)用價(jià)值。由于心電壓縮常用于便攜式穿戴設(shè)備,對(duì)系統(tǒng)的面積和功耗有著較高的要求,因此心電壓縮算法的低成本低功耗實(shí)現(xiàn)是研究的重點(diǎn)。本文綜合考慮壓縮性能和電路成本設(shè)計(jì)了基于5/3小波變換和EZW編碼的心電壓縮電路,針對(duì)EZW編碼的精度固定,導(dǎo)致不同樣本壓縮率不穩(wěn)定的問題,提出了一種編碼精度自調(diào)節(jié)方案,并對(duì)編碼算法進(jìn)行優(yōu)化的電路設(shè)計(jì)以滿足低功耗處理需求。論文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.基于對(duì)現(xiàn)有算法的壓縮性能和計(jì)算復(fù)雜度的分析,選用了 5/3小波變換結(jié)合EZW編碼作為本設(shè)計(jì)的壓縮算法。2.針對(duì)EZW編碼的不足之處,即當(dāng)精度固定時(shí),由于不同樣本的信號(hào)特性差異,導(dǎo)致壓縮率不穩(wěn)定的問題,本文提出了 一種精度自適應(yīng)調(diào)節(jié)的算法,利用信號(hào)平穩(wěn)性和可壓縮性間的聯(lián)系,將小波分解系數(shù)的統(tǒng)計(jì)值作為精度調(diào)節(jié)參數(shù),有效降低壓縮率的波動(dòng)。3.針對(duì)EZW編碼算法包含大量遞歸運(yùn)算的問題,本文進(jìn)一步提出了 一種逆向掃描機(jī)制用于EZW的主掃描過程,減少了迭代次數(shù)并降低了編碼實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度及功耗4.利用5/3小波變換的同址運(yùn)算特性,將數(shù)據(jù)順序存儲(chǔ)方式改為間隔存儲(chǔ),減少了中間值存儲(chǔ)資源,并基于該存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了壓縮算法的硬件架構(gòu),通過MIT-BIH樣本測(cè)試證實(shí)了其壓縮性能的優(yōu)越性,以及電路系統(tǒng)的低功耗特性。
【圖文】：

臟活動(dòng)的變化，是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)用于心血管疾病臨床診斷的主要手段。在心臟收縮和逡逑舒張過程中，心肌細(xì)胞產(chǎn)生的電流傳導(dǎo)到體表，在體表各部位形成了隨時(shí)間變化逡逑的電位差，即心電信號(hào)，通過心電圖儀的二次投影得到了導(dǎo)聯(lián)心電圖１４］。心電逡逑信號(hào)是一個(gè)準(zhǔn)周期信號(hào)，主要由Ｐ、ＱＲＳ、Ｔ及Ｕ波組成，如圖１．１所示。當(dāng)心逡逑臟受損或壞死時(shí)，在心電圖上顯現(xiàn)為各個(gè)波段異變和進(jìn)行性衍變過程。研究表明，逡逑心電圖能夠用于有效地?fù)鞙y(cè)心律失常［５１，心室肥厚［６］，缺血性心臟�。停�，心率衰竭逡逑ｍ等等疾病，對(duì)疾病診斷和病理研究具有十分重要的參考價(jià)值。逡逑ＱＲＳ逡逑Ｃｏｍｐｌｅｘ逡逑Ｒ逡逑ＰＲ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｓｅｇｍｅｎｔ邐丁逡逑Ｐ邋—邐｜邋｜邐■逡逑ｓ逡逑ＱＴ邋Ｉｎｔｅｒｖａｌ逡逑圖１．１典型的心電信號(hào)波形Ｗ逡逑傳統(tǒng)的心電信號(hào)采集方式需要使用配備電聯(lián)線的心電信號(hào)專用檢測(cè)器械，并逡逑在人體不同部位放置電極貼片，由心電圖儀對(duì)周期變換的心電信號(hào)進(jìn)行采樣。但逡逑心臟疾病具有突發(fā)性、隨機(jī)性，臨床監(jiān)測(cè)所得到的心電信息十分有限，難以滿足逡逑１逡逑

性的性質(zhì)進(jìn)行漸進(jìn)式地編碼，能夠充分使用空間信息。逡逑對(duì)一幅Ｎ＊Ｎ的圖像進(jìn)行二維小波變換之后，可以得到四個(gè)（Ｎ／２）邋＊邋（Ｎ／２）逡逑的子圖，分別為近似圖像、水平細(xì)節(jié)、垂直細(xì)節(jié)、對(duì)角細(xì)節(jié)，如圖２．５邋（ａ）所示。逡逑根據(jù)頻率子帶的類別對(duì)應(yīng)為低頻低頻（ＬＵ）、低頻高頻（ＬＨＤ、高頻低頻（ＨＬＤ、逡逑高頻高頻（ＨＨ�。２捎孟嗤椒ㄡ槍�(duì)ＬＬ子帶進(jìn)行進(jìn)一步地變換，可以生成四個(gè)逡逑新的子帶圖像。以此類推，經(jīng)過了多級(jí)小波變換之后，原始圖像可以形成如圖２．５逡逑（ｂ）所示的多層次結(jié)構(gòu)。逡逑ＬＬｓ邋ＬＨｊ逡逑邐ＬＨ２逡逑近似圖像邋水平細(xì)節(jié)邐ｎ邐邐．邋ｕ逡逑ＬＬ，邐ＬＨｔ邐ＬＨｌ逡逑ＨＬ２邋ｈｈ２逡逑垂直細(xì)節(jié)邐對(duì)角細(xì)節(jié)邐ｕｕ逡逑ＨＬ，邐ＨＨ，邐ＨＬｌ邐ＨＨｌ逡逑（ａ）邋—級(jí)小波分解邐（ｂ）三級(jí)小波分解逡逑圖２．５二維圖像小波分解結(jié)構(gòu)逡逑將各個(gè)點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)，并將每個(gè)點(diǎn)和其子圖像上對(duì)應(yīng)位置的點(diǎn)定義為父子關(guān)系，逡逑如圖２．６所示，箭頭由父節(jié)點(diǎn)指向子節(jié)點(diǎn)。以圖中的三層結(jié)構(gòu)為例：（１）最低頻逡逑子帶ＬＵ中任意一點(diǎn)在ＨＬ３、ＬＨ３、ＨＨ３中的相應(yīng)位置均有一個(gè)兒子節(jié)點(diǎn)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN702

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2684265