基于機器視覺的三部脈搏采集系統(tǒng)的研究
發(fā)布時間:2021-02-06 13:39
脈診是中醫(yī)辨證理論體系的重中之重。傳統(tǒng)的脈診過程中,中醫(yī)根據(jù)主觀感覺和長年累月的實踐經(jīng)驗來分析脈搏特征。因此脈診應(yīng)當(dāng)結(jié)合現(xiàn)代科技技術(shù)研發(fā)設(shè)計脈搏采集系統(tǒng),推動脈診的智能化和規(guī)范化發(fā)展。本課題基于中醫(yī)“三部九候”理論,研究設(shè)計了一款適用在寸口三部脈的脈搏采集系統(tǒng),該采集裝置以STM32f030F4P6芯片作為微處理器,采用壓電式傳感器與薄膜傳感器有效結(jié)合的方式分別獲得脈搏信號與取脈壓力信號;根據(jù)傳感器輸出信號的特點設(shè)計調(diào)理電路,并通過AD轉(zhuǎn)換獲得數(shù)字信號。該系統(tǒng)符合傳統(tǒng)中醫(yī)脈診的“三部九候”理論,既能支持單部獨立采集,又能支持三部同時采集。本文利用機器視覺算法進(jìn)行了寸關(guān)尺三部定位的研究。采用六個步進(jìn)電機以及絲杠導(dǎo)軌副構(gòu)建寸關(guān)尺三部的水平運動結(jié)構(gòu),實現(xiàn)脈搏傳感器在水平面上的運動;豎直方向的三個電機以及絲杠導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)實現(xiàn)傳感器與皮膚接觸的調(diào)節(jié)。腕托正上方安裝攝像頭以實現(xiàn)手腕圖像的獲取,采用OpenCV對手腕圖像進(jìn)行灰度化、直方圖均衡化、皮膚分割、多邊形輪廓擬合和角點檢測等操作,識別出寸關(guān)尺三部位置。基于RS485通信技術(shù)驅(qū)動水平運動的步進(jìn)電機,從而控制脈搏傳感器移動到對應(yīng)的位置。本文研究了基于...
【文章來源】:華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:86 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1寸關(guān)尺位置示意圖??Fi.?1.1?Location?of?cun,uan?and?chiosition??
號采集,則需要??在按照傳統(tǒng)中醫(yī)體系對脈搏波處理分析前,轉(zhuǎn)化和闡明光電傳感器的實驗結(jié)果。現(xiàn)在絕??大部分應(yīng)用光電傳感器的脈搏采集機構(gòu)多用于手指或外耳輪廓采集,不能模擬傳統(tǒng)老中??醫(yī)“三部九候”理論在腕部橈動脈寸口區(qū)取脈,且缺少加壓機構(gòu),從而不能得到取脈壓??力?偠灾捎趯嶒灆C理不同和脈搏特征信息不足,光電傳感器在脈搏采集系統(tǒng)研??發(fā)設(shè)計進(jìn)程中的應(yīng)用受到限制。??1.3.1.2脈象儀結(jié)構(gòu)研宄??在國外,與脈搏采集裝置相關(guān)的最早發(fā)明是由英國人設(shè)計而成的杠桿式脈搏采集裝??置,如圖1.2所示。采集裝置結(jié)構(gòu)中傳感器設(shè)置彈簧為動力,通過記錄彈簧的反作用力??反應(yīng)手腕橈動脈寸口區(qū)的脈搏波[24]。??圖1.2國外第一款杠桿式脈象儀??Fig.?1.2?The?first?lever?sphygmograph?in?foreign?countries??
第6頁?華東理工大學(xué)碩士畢業(yè)論文??的脈搏檢測系統(tǒng)。??pi:.:::…一??瞧??圖1.3?ZMH-I脈診儀機械結(jié)構(gòu)??Fig.?1.3?Mechanical?structure?of?ZMH-I?sphygmograph??1.3.2脈搏信號分析的研究發(fā)展趨勢??1.3.2.1脈搏信號預(yù)處理??脈搏屬于相對較強的一種準(zhǔn)周期信號,然而特別容易受到干擾和影響。外部環(huán)境條??件的一點點改變、操作過程稍有不慎和人體的身體健康狀態(tài)的變化都會影響脈搏波形。??脈搏信號中存在的大部分干擾包括50Hz的工頻、頻率小于1Hz的基線漂移等低頻干擾??和高頻干擾,因此不僅需要在硬件電路設(shè)計時做低通濾波處理,而且需要在信號分析分??類前實行預(yù)處理操作把干擾減小到最校早期傳統(tǒng)的濾波方法有無線和有線脈沖響應(yīng)濾??波器、整系數(shù)數(shù)字濾波器[38_39],另外還有形態(tài)學(xué)濾波[4()]、獨立分量分解濾波[4142]和自適??應(yīng)濾波[43j等方式。此外,小波變換[44 ̄46]的濾波算法與經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(EMD)也經(jīng)常用于??脈搏分析分類。況雪等[47]人將脈搏信號先進(jìn)行希爾伯特-黃變換(HHT),然后結(jié)合時變??濾波(TVF)對脈搏彳目號實行EMD,消除了干擾因素的影響。YangFang.?Wang等[48]人??提出小波變換和HHT相結(jié)合的濾波算法,獲得了明顯的成效。??1.3.2.2脈搏信號的特征提取方法??現(xiàn)代脈診客觀化中對脈搏信號的特征提取主要集中在時域和頻域,脈搏信號的時域??特征能夠反映心血管系統(tǒng)健康狀態(tài),而頻域特征能夠反映人體神經(jīng)系統(tǒng)功能。長期以來,??主要的脈搏波分析方法如下[49]:??(1)時域分析法。這是最早提出同時也是使用
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于PID控制算法的二階慣性純滯后系統(tǒng)設(shè)計[J]. 霍婷婷. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2019(21)
[2]單片機STM32F103C8T6的紅外遙控器解碼系統(tǒng)設(shè)計[J]. 胡進(jìn)德. 單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2019 (10)
[3]基于改進(jìn)HHT的脈搏信號分析方法[J]. 況雪,李智,王勇軍,張紹榮. 計算機工程. 2019(09)
[4]淺析現(xiàn)代脈診儀的研究進(jìn)展[J]. 楊培云,滕晶,齊向華. 湖南中醫(yī)雜志. 2018(04)
[5]脈搏信號和主成分分析在亞健康狀態(tài)識別中的應(yīng)用[J]. 任亞莉,張愛華,孔令杰. 計算機應(yīng)用與軟件. 2013(03)
[6]脈象信號濾波與特征值提取[J]. 蔡瀟,秦肖臻,康雙雙. 計算機工程與科學(xué). 2012(09)
[7]中醫(yī)四診合參輔助診斷關(guān)鍵技術(shù)的數(shù)字化、量化研究[J]. 牛欣,楊學(xué)智,朱慶文,李海燕,馬良宵,牛婷立,郭宙,董曉英. 世界科學(xué)技術(shù)(中醫(yī)藥現(xiàn)代化). 2011(01)
[8]“獨取寸口”脈法傳統(tǒng)與現(xiàn)代研究探析[J]. 劉燕平,黃岑漢. 中華中醫(yī)藥雜志. 2011(01)
[9]基于STM32F103R8T6的數(shù)字式量度繼電器設(shè)計與應(yīng)用[J]. 景沈鋒,姚波,湯建軍. 低壓電器. 2010(21)
[10]關(guān)于脈診寸、關(guān)、尺長度的研究[J]. 汪南玥,于友華,陳巖,閃增郁,李同達(dá),陳燕萍. 中華中醫(yī)藥雜志. 2009(12)
博士論文
[1]王叔和《脈經(jīng)》文獻(xiàn)研究[D]. 陳婷.中國中醫(yī)科學(xué)院 2009
碩士論文
[1]便攜式三部脈象采集系統(tǒng)與脈象信號處理研究[D]. 金陳玲.華東理工大學(xué) 2019
[2]新型三部脈象采集系統(tǒng)與脈象信息分析研究[D]. 楊杰.華東理工大學(xué) 2018
[3]無人越障車驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)[D]. 任清亮.北京交通大學(xué) 2018
[4]基于雙攝像頭的手勢識別及運動參數(shù)測量方法的研究[D]. 龐博升.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[5]基于改進(jìn)YCrCb色彩空間的人臉檢測算法[D]. 王華清.重慶交通大學(xué) 2010
本文編號:3020706
【文章來源】:華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:86 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1寸關(guān)尺位置示意圖??Fi.?1.1?Location?of?cun,uan?and?chiosition??
號采集,則需要??在按照傳統(tǒng)中醫(yī)體系對脈搏波處理分析前,轉(zhuǎn)化和闡明光電傳感器的實驗結(jié)果。現(xiàn)在絕??大部分應(yīng)用光電傳感器的脈搏采集機構(gòu)多用于手指或外耳輪廓采集,不能模擬傳統(tǒng)老中??醫(yī)“三部九候”理論在腕部橈動脈寸口區(qū)取脈,且缺少加壓機構(gòu),從而不能得到取脈壓??力?偠灾捎趯嶒灆C理不同和脈搏特征信息不足,光電傳感器在脈搏采集系統(tǒng)研??發(fā)設(shè)計進(jìn)程中的應(yīng)用受到限制。??1.3.1.2脈象儀結(jié)構(gòu)研宄??在國外,與脈搏采集裝置相關(guān)的最早發(fā)明是由英國人設(shè)計而成的杠桿式脈搏采集裝??置,如圖1.2所示。采集裝置結(jié)構(gòu)中傳感器設(shè)置彈簧為動力,通過記錄彈簧的反作用力??反應(yīng)手腕橈動脈寸口區(qū)的脈搏波[24]。??圖1.2國外第一款杠桿式脈象儀??Fig.?1.2?The?first?lever?sphygmograph?in?foreign?countries??
第6頁?華東理工大學(xué)碩士畢業(yè)論文??的脈搏檢測系統(tǒng)。??pi:.:::…一??瞧??圖1.3?ZMH-I脈診儀機械結(jié)構(gòu)??Fig.?1.3?Mechanical?structure?of?ZMH-I?sphygmograph??1.3.2脈搏信號分析的研究發(fā)展趨勢??1.3.2.1脈搏信號預(yù)處理??脈搏屬于相對較強的一種準(zhǔn)周期信號,然而特別容易受到干擾和影響。外部環(huán)境條??件的一點點改變、操作過程稍有不慎和人體的身體健康狀態(tài)的變化都會影響脈搏波形。??脈搏信號中存在的大部分干擾包括50Hz的工頻、頻率小于1Hz的基線漂移等低頻干擾??和高頻干擾,因此不僅需要在硬件電路設(shè)計時做低通濾波處理,而且需要在信號分析分??類前實行預(yù)處理操作把干擾減小到最校早期傳統(tǒng)的濾波方法有無線和有線脈沖響應(yīng)濾??波器、整系數(shù)數(shù)字濾波器[38_39],另外還有形態(tài)學(xué)濾波[4()]、獨立分量分解濾波[4142]和自適??應(yīng)濾波[43j等方式。此外,小波變換[44 ̄46]的濾波算法與經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(EMD)也經(jīng)常用于??脈搏分析分類。況雪等[47]人將脈搏信號先進(jìn)行希爾伯特-黃變換(HHT),然后結(jié)合時變??濾波(TVF)對脈搏彳目號實行EMD,消除了干擾因素的影響。YangFang.?Wang等[48]人??提出小波變換和HHT相結(jié)合的濾波算法,獲得了明顯的成效。??1.3.2.2脈搏信號的特征提取方法??現(xiàn)代脈診客觀化中對脈搏信號的特征提取主要集中在時域和頻域,脈搏信號的時域??特征能夠反映心血管系統(tǒng)健康狀態(tài),而頻域特征能夠反映人體神經(jīng)系統(tǒng)功能。長期以來,??主要的脈搏波分析方法如下[49]:??(1)時域分析法。這是最早提出同時也是使用
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
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[3]基于改進(jìn)HHT的脈搏信號分析方法[J]. 況雪,李智,王勇軍,張紹榮. 計算機工程. 2019(09)
[4]淺析現(xiàn)代脈診儀的研究進(jìn)展[J]. 楊培云,滕晶,齊向華. 湖南中醫(yī)雜志. 2018(04)
[5]脈搏信號和主成分分析在亞健康狀態(tài)識別中的應(yīng)用[J]. 任亞莉,張愛華,孔令杰. 計算機應(yīng)用與軟件. 2013(03)
[6]脈象信號濾波與特征值提取[J]. 蔡瀟,秦肖臻,康雙雙. 計算機工程與科學(xué). 2012(09)
[7]中醫(yī)四診合參輔助診斷關(guān)鍵技術(shù)的數(shù)字化、量化研究[J]. 牛欣,楊學(xué)智,朱慶文,李海燕,馬良宵,牛婷立,郭宙,董曉英. 世界科學(xué)技術(shù)(中醫(yī)藥現(xiàn)代化). 2011(01)
[8]“獨取寸口”脈法傳統(tǒng)與現(xiàn)代研究探析[J]. 劉燕平,黃岑漢. 中華中醫(yī)藥雜志. 2011(01)
[9]基于STM32F103R8T6的數(shù)字式量度繼電器設(shè)計與應(yīng)用[J]. 景沈鋒,姚波,湯建軍. 低壓電器. 2010(21)
[10]關(guān)于脈診寸、關(guān)、尺長度的研究[J]. 汪南玥,于友華,陳巖,閃增郁,李同達(dá),陳燕萍. 中華中醫(yī)藥雜志. 2009(12)
博士論文
[1]王叔和《脈經(jīng)》文獻(xiàn)研究[D]. 陳婷.中國中醫(yī)科學(xué)院 2009
碩士論文
[1]便攜式三部脈象采集系統(tǒng)與脈象信號處理研究[D]. 金陳玲.華東理工大學(xué) 2019
[2]新型三部脈象采集系統(tǒng)與脈象信息分析研究[D]. 楊杰.華東理工大學(xué) 2018
[3]無人越障車驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)[D]. 任清亮.北京交通大學(xué) 2018
[4]基于雙攝像頭的手勢識別及運動參數(shù)測量方法的研究[D]. 龐博升.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[5]基于改進(jìn)YCrCb色彩空間的人臉檢測算法[D]. 王華清.重慶交通大學(xué) 2010
本文編號:3020706
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