本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的人體基本生命體征信號采集與分析

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【摘要】：隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和人民生活節(jié)奏的不斷加快，不合理的飲食習(xí)慣和社會老齡化，許多心血管疾病如冠心病、高血壓、猝死等發(fā)病率日益增加，為減少意外的發(fā)生，人們需要一種無創(chuàng)檢測體征信號的方法，能在家中方便、快捷地檢測個(gè)人的體征信息，時(shí)刻了解個(gè)人的身體狀況，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)心血管疾病。 本文基于國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，深入研究了脈搏波的形成機(jī)理，，在總結(jié)歸納現(xiàn)有的各種脈搏波采集與分析方法的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出基于FPGA的體征信號采集與分析系統(tǒng)，克服傳統(tǒng)中醫(yī)脈診主觀因素的影響，為脈搏信息的定量分析、綜合診斷提供依據(jù)，系統(tǒng)通過檢測橈動脈脈搏波和一些基本信息來計(jì)算血流參數(shù)，得到了較好的效果。論文主要研究工作有以下幾點(diǎn)： 總結(jié)歸納了目前國內(nèi)外人體生命體征信號無創(chuàng)檢測的方法，并對體溫、脈搏的形成機(jī)理進(jìn)行研究，分析了脈搏波的傳播與人體心血管系統(tǒng)的密切關(guān)系，提取出與心血管系統(tǒng)有關(guān)的血流參數(shù)。對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在脈象識別的應(yīng)用也進(jìn)行了分析與研究。 針對體征信號強(qiáng)度弱、干擾多的特點(diǎn)，采用小波變換去除基線漂移和人體呼吸、肢體抖動、肌肉緊張以及情緒的波動等引起的低頻干擾，而檢測儀器引入的白噪聲以及固定頻率50Hz的工頻干擾則利用自適應(yīng)算法去除，為后續(xù)體征信號的精確特征提取做好準(zhǔn)備工作。 完成人體生命體征信號采集與分析系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，包括體征信號放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路以及串口通信設(shè)計(jì)。利用Visual Studio2010和MATLAB的混合編程完成PC端系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，通過對采集的脈搏波進(jìn)行預(yù)處理，提取相關(guān)特征值，再配合無創(chuàng)檢測的血壓值計(jì)算血流參數(shù)值，最后通過對比實(shí)驗(yàn)證明系統(tǒng)具有較高的準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：生命體征 脈搏波 小波變換 特征參數(shù) FPGA
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN911.7;R318.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 研究背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 論文研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排11-15
• 1.3.1 論文研究內(nèi)容11-13
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)安排13-15
• 第2章 基于 FPGA 的體征信號采集與分析相關(guān)技術(shù)15-25
• 2.1 FPGA 開發(fā)平臺概述15-19
• 2.1.1 現(xiàn)場可編程邏輯器件 FPGA 原理與結(jié)構(gòu)15-16
• 2.1.2 FPGA 的設(shè)計(jì)流程16-17
• 2.1.3 FPGA 開發(fā)工具概述17-18
• 2.1.4 硬件描述語言18-19
• 2.2 人體基本生命體征概述19-20
• 2.2.1 體溫19
• 2.2.2 脈搏19-20
• 2.3 人體脈搏波信號分析方法的研究20-24
• 2.3.1 時(shí)域分析方法20-22
• 2.3.2 頻域分析方法22
• 2.3.3 時(shí)頻分析法22-23
• 2.3.4 小波變換在脈搏波信號分析的應(yīng)用23
• 2.3.5 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在中醫(yī)脈象識別中的應(yīng)用23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 基于 FPGA 的體征信號采集與分析系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)25-35
• 3.1 體征信號采集與分析系統(tǒng)總體架構(gòu)25-27
• 3.1.1 體征信號的特點(diǎn)及其預(yù)處理方法25
• 3.1.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路25-26
• 3.1.3 體征信號采集與分析系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)26
• 3.1.4 系統(tǒng)主要特點(diǎn)26-27
• 3.2 脈搏波傳感器27-30
• 3.2.1 脈搏波信號采集方法27-28
• 3.2.2 PVDF 壓電薄膜傳感器28-30
• 3.3 體溫傳感器30-32
• 3.4 FPGA 處理器選型32-33
• 3.5 本章小結(jié)33-35
• 第4章 人體基本生命體征信號分析35-45
• 4.1 體征信號噪聲來源與預(yù)處理35-39
• 4.1.1 脈搏波信號的噪聲來源35
• 4.1.2 基于小波變換的濾波理論35-37
• 4.1.3 一種小波閾值消噪方法37
• 4.1.4 基于遞歸最小二乘法的自適應(yīng)算法去噪37-39
• 4.2 體征信號特征提取方法39-40
• 4.2.1 脈搏波的采集39
• 4.2.2 脈搏波的分割39
• 4.2.3 脈搏波的定標(biāo)39-40
• 4.3 體征信號分析40-44
• 4.3.1 血流參數(shù)無創(chuàng)檢測與分析40
• 4.3.2 脈搏信號的頻域分析40-42
• 4.3.3 中醫(yī)脈象的識別42-44
• 4.4 本章小結(jié)44-45
• 第5章 體征信號采集與分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)45-59
• 5.1 體征信號采集與分析系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)45-49
• 5.1.1 體征信號調(diào)理模塊電路設(shè)計(jì)45-48
• 5.1.2 A/D 轉(zhuǎn)換模塊48
• 5.1.3 FPGA 復(fù)位時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)48
• 5.1.4 串口通信模塊電路設(shè)計(jì)48-49
• 5.2 體征信號采集與分析系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)49-54
• 5.2.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)與功能49-51
• 5.2.2 串口通信設(shè)計(jì)51-52
• 5.2.3 窗體單元設(shè)計(jì)52-54
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與誤差分析54-58
• 5.3.1 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境54-55
• 5.3.2 脈搏信號采集結(jié)果55-56
• 5.3.3 體溫信號采集結(jié)果56-58
• 5.3.4 血流參數(shù)計(jì)算結(jié)果58
• 5.4 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間獲得的研究成果65-67
• 致謝67

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1016612