【摘要】：心臟病是一種常見的疾病,嚴重危害人們特別是中老年人的生命健康,重者往往危及生命。近些年,心臟疾病的發(fā)病率和病死率呈逐年上升趨勢。另一方面,跌倒是導致老年人傷殘、死亡和經(jīng)濟負擔加重的重要原因之一。為了實時監(jiān)測中老年人的心電信號及跌倒情況,本文研究了便攜式心電及跌倒系統(tǒng)的相關技術包括心電信號預處理、QRS波群檢測及跌倒檢測、心電信號壓縮和心電信號傳輸?shù)?并設計了一種基于Android智能手機的便攜式心電及跌倒監(jiān)測系統(tǒng)。本文通過對比分析確定中值濾波和低通濾波方法去除心電信號基線漂移、工頻干擾和肌電偽跡的影響,差分閾值法和局域變換法檢測QRS波群,基于三軸加速度測量的跌倒檢測算法監(jiān)測人體跌倒。本文考慮導聯(lián)間和導聯(lián)內的心電信號強相關性,在小波閡值算法的基礎上提出一種基于小波域PCA分析和分層編碼的方法壓縮多導聯(lián)心電信號,在小波域上進行PCA以消除導聯(lián)間的信息冗余,并對小波系數(shù)進行分層編碼,消除導聯(lián)內的信息冗余,可以在保持較小損失情況下,得到較高的壓縮率。針對現(xiàn)有心電數(shù)據(jù)傳輸方式依賴于因特網(wǎng)暢通性的局限性,本文提出一種基于Wi-Fi Direct協(xié)議的心電信號傳輸系統(tǒng),系統(tǒng)注冊服務信息并搜索附近終端、在私有信道建立連接、通過TCP方式完成心電數(shù)據(jù)傳輸,采用同步鎖機制來解決Owner的IP接收線程及端口分配線程同步問題,并設計一種端口分配策略解決多成員通信組的端口分配問題。該系統(tǒng)無需廣域網(wǎng)絡和路由器等硬件設備支持,能夠在局域內自組網(wǎng)實現(xiàn)心電信號完整無損傳輸。在此基礎上,本文拓展了Wi-Fi Direct協(xié)議的應用,設計了一種基于WiFi Direct協(xié)議的實時通話系統(tǒng),并設計了緩沖機制來解決系統(tǒng)中的通話卡頓現(xiàn)象,系統(tǒng)能實現(xiàn)短距離內小延時實時通話。最后,本文設計并實現(xiàn)了基于Android智能手機的心電及跌倒檢測系統(tǒng),系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集和藍牙傳輸模塊,基于Android平臺的數(shù)據(jù)處理及報警模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊。本文設計了一種緩沖和數(shù)據(jù)復取的機制解決采樣電路采樣率誤差的問題,同時,針對全局閾值差分閡值法不能應用于實時系統(tǒng)的問題,提出使用局部閾值代替全局閾值,使算法能應用于實時系統(tǒng)并能夠加強算法的波形跟蹤能力。系統(tǒng)能準確的檢測心電心率、心電異常及跌倒。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R541;TP274
【圖文】：

逡逑倒時矢狀軸角度和冠狀軸角度發(fā)生的變化較為劇烈，圖２．４表示人體三個軸和三個面的逡逑定義。逡逑＿［垂１［．庿（Ｙ）逡逑Ｉ邋ｊ逡逑／邋／［邋ｌ＾ＥＭ逡逑／邋Ｍ－——１４ｋ逡逑圖２．邋４人體軸、面的定義逡逑Ｆｉｇ．邋２．４邋Ｔｈｅ邋ｂｏｄｙ邋ａｘｉｓ，邋ｆａｃｉａｌ邋ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ逡逑利用三軸加速度和重力之間的關系，通過前端傳感器采集的加速度信息可以得到人逡逑體前后俯仰角ｐｉｔｃｈ，人體左右側偏角ｒｏｌｌ和旋轉角ｙａ＼ｖ［ｉ９］，其公式如下：逡逑ｐｉｔｃｈ邋＝邋ａｒｃｔａｎ（ａ＾／邋Ｊａ，邐（２－邋１１）逡逑ｒｏｌｌ邋＝邋ａｒｅｔａｎ（ａ）Ｊ」ａ／邋＋邋ａ／）邐（２．邋１２）逡逑ｙａｗ邋＝邋ａｒｃｔａｎ（＾ｆｌ＾邋十邋ａ＾ｒ邋ｊｄ．）邐（２＊邋１３）逡逑其中，？是Ｘ軸方向的加速度，ｆｌ、，是ｙ軸方向的加速度，，是Ｚ軸方向的加速度。逡逑ｐｉｔｃｈ，ｒｏｌｌ，ｙａｗ邋如圖邋２．５邋所７Ｋ。逡逑－１４邋－逡逑

并對小波系數(shù)進行分層編碼，消除導聯(lián)內的信息冗余，可以在保持較小損失情況下，逡逑得到較高的壓縮率。逡逑本文算法流程圖如圖３．２所不，壓縮過程包括小波變換、ＰＣＡ和分層編碼三個步驟，逡逑解壓縮過程包含解碼、ＰＣＡ重建和小波逆變換三個步驟。逡逑多通道心電數(shù)據(jù)逡逑Ｉ、ＩＩ、ｎｉ、ａＶＲ，邋ａＶＬ．邋ａＶＦ，邋ＶＫ邋Ｖ２，邋Ｖ３，邋Ｖ４、Ｖ５．邋Ｖ６逡逑預處理：中值濾波，歸一化逡逑＇Ｊ、波變換邐小波逆變換逡逑Ａｌ邋Ｄ｜．邋．．．邋Ｄｊ邋Ｄ，逡逑ＰＣＡ邐ＰＣＡ重建逡逑Ｋ邐？邋？邋？邋Ｄ；邋Ｄ；逡逑記錄零的比例大值的主＆邐］逡逑中非零元素的位Ｓ增量的數(shù)據(jù)邐Ｉ邐邐１逡逑其他主成分組成編碼序列邐１邐邐邐逡逑．邋丁邋＿逡逑Ｉ邐搭夫曼編嗎逡逑心電信號ｒａ邐心電信號解壓逡逑圖３．邋２系統(tǒng)流程圖逡逑Ｆｉｇ．邋３．２邋Ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑３．３．１小波變換ＰＣＡ的參數(shù)選擇逡逑（１）小波基函數(shù)的選擇逡逑第二章已經(jīng)說明，常用的小波基函數(shù)有：Ｈａａｒ小波、ｄｂＮ小波、Ｍｅｘｉｃａｎ邋Ｈａｔ小波、逡逑Ｍｏｒｌｅｔ小波、Ｍｅｙｅｒ小波，這些小波在信號處理領域有很好的性能。但研究者發(fā)現(xiàn)，９／７逡逑雙正交小波用于心電信號壓縮時有更好的表現(xiàn)

文獻［３９］用位置和數(shù)據(jù)兩種信息來編碼單導聯(lián)稀疏的小波系數(shù)，取得了較好的效果，逡逑但是這種方法沒有利用小波系數(shù)分布不均勻的特點，且當數(shù)據(jù)量較大時，位置信息所需逡逑要的編碼比特數(shù)大量增加。圖３．４所示為稀疏小波系數(shù)矩陣中非零元素的位置及位置增逡逑量取值和概率分布情況。需要說明的是，因為位置數(shù)據(jù)的概率密度都比較小，與位置差逡逑的曲線有重疊，所以將其曲線上移０．１個單位，圖３．５為非零元素的量化電平分布情況。逡逑可以觀察到，相鄰兩非零元素的位置數(shù)據(jù)分布比較均勾，而位置增量分布不均勾，數(shù)據(jù)逡逑更集中，故其摘更小，可用霍夫曼編碼進行進一步壓縮。同時，由于稀疏小波系數(shù)矩陣逡逑由能量較小的主成分組成，其分布同樣不均勻，使用霍夫曼編碼比二進制編碼所用比特逡逑數(shù)更少。逡逑－２３邋－逡逑

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 藍坤;張躍;;基于Android的心電監(jiān)護軟件系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J];計算機工程與設計;2013年08期

本文編號：2806628