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一种新型自适应动态滤波器在超声成像中的应用
目的 为使动态滤波器的中心频率可实时匹配回波信号中心频率,本文设计了一种新型的自适应动态滤波器.方法 本文自适应机制是以快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)算法实时分析真实回波信号的频率特性,根据频率编号自适应匹配动态滤波器的系数.该滤波器的所有模块基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)硬件实现,后将加入白噪声的正弦信号使用Modelsim时序仿真工具进行仿真.结果 仿真结果表明,这种滤波器能良好匹配回波信号中心频率,消除噪声.结论 本文提出的自适应动态滤波器满足高速实时系统的要求,为超声系统中滤波器的设计提供了可靠依据.
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一种基于时变自回归模型的抗运动干扰心率提取算法
目的 解决利用光电容积脉搏波提取心率时,传统心率提取算法在波形突变时效果不理想的问题.方法 提出一种基于时变自回归(time-varying autoregressive,TVAR)模型的抗运动干扰心率提取算法.使用带通滤波器和滑动平均滤波器对光电容积脉搏波(photoplethysmographic,PPG)信号作预处理.利用基于多小波基函数展开的时变自回归模型法对受到干扰的PPG信号分段,对每段信号作快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)频谱分析,进行谱峰搜索,确定所有可能的心率值,利用加速度信号从所有可能的心率值中作优化选择,终确定心率.结果 对10名健康受试者进行测试.测试状态分2种:静止和运动,运动状态包括跳跃、挥臂、跑步3种情况.同传统快速傅里叶方法和基于小均方自适应(least mean square,LMS)算法的心率提取方法比较,本文提出的算法具有更高的准确性,平均绝对错误率可控制在2.6％以内.结论 本方法能有效应对运动干扰产生的PPG波形突变问题,具有准确度高、抗干扰性强的特点.
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基于快速傅里叶变换的心电模板匹配算法设计
目的:研究心律失常患者的心电信号特征,设计一种能够准确识别正常与异常信号的心电模板匹配算法,以辅助医师诊断心血管疾病.方法:利用快速傅里叶变换计算待测心电与正常模板之间的归一化相关系数,当系数大于某一预设阈值时,判断信号正常;否则提示可能存在异常,建议患者做进一步检查.结果:利用MIT-BIH数据库的心律失常数据进行算法仿真,以正常心拍作模板信号,对10例待测异常心拍进行检测,其中3例心室融合心跳被误判为正常,其余均能正确检测;对12组正常信号进行检测,肢体Ⅱ导联采集的信号全部判断正确,胸导联V1有3例被误判.结论:该算法对肢体Ⅱ导联信号具有较好的适用性,且对室性早搏的检出率较高.
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短时和快速傅里叶变换用于动态活动下表面肌电频谱分析的比较研究
目的 短时傅里叶变换(short time Fourier transform,STFT)作为频谱分析的新方法比快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)更适合于非稳定信号,探讨这两种方法在分析评价动态活动肌肉疲劳的差异.方法 9名男性大学生志愿者在实验室从事模拟的搬举活动(变换搬举重量和距离),测定搬举时左右两侧胸10和腰3水平竖脊肌的表面肌电信号.另10名志愿者在功率车上以3种速度跑步,记录此间双腿股内侧肌和股外侧肌的肌电.分别用STFT和FFT求得活动期间每秒钟肌电信号的中位频率(median frequency,MF),计算MF值依时间变化回归的斜率,比较两种算法所得结果的差异.结果 搬举试验,STFT所得MF值多小于FFT,左侧胸10(LT10)、右侧腰3(RL3)竖脊肌比较,差异有统计学意义(P＜0.05)；右侧胸10(RT10)、左侧腰3(LL3)比较,差异无统计学意义(P＞0.05).STFT变异性多大于FFT.两种MF斜率比较,差异无统计学意义(P＞0.05),然而二者间呈高相关性(r＞0.5).STFT与FFT疲劳检出率比较,差异无统计学意义(P＞0.05).跑步试验,两种方法计算所得4块肌肉MF比较,差异均无统计学意义(P＞0.05).STFT变异性多大于FFT.MF斜率和疲劳检出率比较,差异均无统计学意义(P＞0.05).两种MF斜率仍然呈高相关性(r＞0.7).结论 至少在低负荷情况下,FFT依然可用于动态活动下肌电信号的频谱分析.仍值得进一步研究这两种频率变换方法以及EMG信号在不同活动和肌肉的特性.
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一种基于快速傅立叶变换的平衡能力分析方法
对平衡能力进行有效地评估，便于采取合适的辅助治疗措施防止跌倒的发生。该文通过对人体八种站立姿势下的脚底压力数据进行采集，获取重心的轨迹变化，利用快速傅里叶变换方法对轨迹变化进行处理获得幅度-频率变化结果，掌握人体站立姿势下的动摇程度，从而为人体的平衡功能测定提供客观的技术指标。
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基于快速傅里叶变换的蛋白质-蛋白质对接程序的研究进展
蛋白质-蛋白质相互作用与识别的研究是分子生物学领域的重要课题.然而由于蛋白质分子巨大,即使将蛋白质看成刚体,在没有指导信息的情况下,系统地搜寻和评估上亿个可能的对接取向十分困难,人们为了解决这个难点,发展了许多搜寻算法,快速傅里叶变换(Fast fourier transform,FFT)便是其中为流行的算法之一.而打分函数与蛋白质对接结果的准确性密切相关,也是蛋白质-蛋白质对接的难点之一.该文概述了基于快速傅里叶变换的蛋白质-蛋白质对接程序的一般过程.同时,概述了使用与FFT算法的打分函数的一般特征,并且以形状互补、静电力、去溶剂化和统计势能3类介绍了典型的FFT算法下的打分函数.
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电子听诊器的设计与制作
目的设计一种成本低、临床价值大、使用方便的电子听诊器.方法信号采集单元通过压电传感器采集声音信号,通过高阻输入级隔离和电压放大级放大后信号被送入一个二阶低通滤波器滤除噪声及高次谐波.对其输出进行快速傅里叶变换以获得其频谱.结果操作者通过频谱分析即可获得更准确和有价值的诊断结果.同时通过耳机可直接获取信息,进行诊断.结论电子听诊器成本低,使用方便,克服了音质易变干扰、使用者外耳道不适等弊端.
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小波变换结合快速傅里叶变换从PPG中提取呼吸率
从光电容积脉搏波描记法(PPG)信号中提取呼吸率是一种简便、高效、成本低的呼吸检测方法.本文用多道生理记录仪同时采集由温度传感器和透射式光电脉搏传感器获得的人体呼吸波和PPG信号,应用小波变换对PPG信号进行9层分解,将第9层细节信号和第8层细节信号分解得到的近似信号重建后相加得到呼吸波,然后用改进的快速傅里叶变换频率估计方法从该呼吸波信号中提取呼吸率.用该法从30个PPG样本中提取呼吸率,并将所提取的呼吸率与温度传感器获得的呼吸率用Bland-Altman法进行对比,得到了两者具有良好一致性的结论.
关键词： 呼吸波 光电容积脉搏波描记法 小波分解 快速傅里叶变换 -
基于自相关函数的体表标测房颤信号的节律分析
目前房颤(AF)相关研究已经成为临床关注的热点,而体表电位标测(BSPM)技术作为一种无创的心电标测技术已广泛应用于房颤的研究中.本文采用10位房颤患者消融手术前后的体表电位标测数据(每位患者的数据为128个通道),以自相关函数的方法得到所有患者体表电位标测信号的激动间期,并将该结果与人工计数法得到的激动间期结果进行比较,验证了自相关函数方法的准确性.同时,本文还将自相关函数方法与常用的快速傅里叶变换(FFT)方法进行了比较,发现自相关函数方法的准确度更高.为了寻找预测房颤复发的较为简单的规律,本文还利用自相关函数方法分析了这10位房颤患者术前的体表心电节律.结果表明,若患者体表的前胸左侧区域的主导频率(DF)大于2.5 Hz的电极通道占比均大于其它三个区域(前胸右侧、后背左侧、后背右侧),则该患者术后有较大可能性发生房颤复发.本文结果验证了自相关函数方法用于心电节律分析的合理性,并总结出基于该方法预测房颤复发的简单规律.
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EEG信号β波信息分离的FFT与小波处理效果分析
本文通过比较快速傅里叶变换(FFT)与小波算法进行脑电(EEG)信号处理的结果和效率,选择一种快速高效的β波实时提取技术,为实验室3D电视实时健康评估EEG数据处理提供依据.选择5名正常志愿者观看3D电视前后以及观看过程中的EEG信号,分别利用FFT法和小波包变换提取EEG信号β波段的特征波,比较相对能量的变化趋势以及两种方法的计算成本.结果显示:(1)观看3D电视前后FFT和小波包变换提取EEG信号β波段得到的对比结果一致.(2)观看3D电视过程中两种方法得到的EEG信号β波段的变化趋势一致.(3)FFT在计算成本方面的处理速度比小波包变换更快.FFT和小波算法在提取EEG信号特征波方面结果是一致的,为后续处理大批量的实验数据提供了一种快速处理的方法.
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非接触生命参数检测系统动/静目标的识别技术
目的: 识别非接触生命参数检测系统探测范围内目标的运动/静止状态,为探测人员提供更加丰富的目标信息. 方法:提取系统检测到的呼吸路信号和体动路信号,选取优的数据长度分别进行快速傅里叶变换(FFT),对变换后两路信号的频域能量分析比较,参照设定的阈值进行识别. 结果:20 cm和30 cm穿墙探人实验表明,在系统的探测范围内,目标的运动/静止壮态与呼吸路信号和体动路信号的频域能量比有着良好的相关性. 结论: 本方法适用于不同的探测环境中的非接触生命参数检测系统,能够迅速对目标的运动/静止状态进行识别,增强了此系统的使用功能.
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银杏叶提取物对大鼠脑缺血再灌时脑电图的作用
目的:研究了静脉注射银杏叶提取物对大鼠四脑动脉阻断和大脑中动脉阻断时脑电的影响.方法:在利用FFT技术对脑电波进行定量分析的基础上,研究了银杏叶提取物对大鼠全脑缺血及大脑中动脉阻断时脑电的影响.结果:静脉注射8、16 mg/kg银杏叶提取物能显著增强全脑缺血大鼠在复灌后脑电图各波恢复,4 mg/kg也有作用但较弱.对大脑中动脉阻断模型,iv银杏叶提取物16、32 mg/kg能显著增强大鼠中动脉阻断后阻断侧的脑电图各波的功率谱.结论:银杏叶提取物可减轻大脑缺血造成的损伤.
