目前心血管疾病已經(jīng)對人體健康造成了嚴重的威脅。長時、準確的心率檢測可以幫助人們隨時了解自身的身體情況,對于心血管疾病可以達到早預(yù)防早治療的目的�；诠怆娙莘e法的脈搏波檢測技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人體健康狀態(tài)的日常監(jiān)測中,一般采用奈奎斯特采樣定理對脈搏信號進行采樣,采樣頻率需要高于或等于信號最高頻率的2倍,由此生成的大量數(shù)據(jù)不僅會增加系統(tǒng)的整體功耗,也會在傳輸、儲存和處理的過程中帶來較大負擔,造成系統(tǒng)資源的較大浪費�；诠怆娙莘e脈搏波的檢測技術(shù)極易受到運動偽跡的影響,嚴重影響心率檢測的準確性,在劇烈的運動條件下,利用常規(guī)的方法無法準確獲得心率值。針對長時間心率監(jiān)測時存在的高功耗問題,本文在低于奈奎斯特采樣頻率下,使用壓縮采樣脈搏信號提取心率值。為了進一步消除壓縮采樣脈搏信號中的運動偽跡影響,提出了一種在壓縮域下的抗運動干擾心率提取方法。主要工作如下:1)本文闡述了光電容積脈搏信號的形成機理,詳述了運動偽跡生成原因。分析了在不同變換域脈搏信號下的稀疏性,并設(shè)計了易于硬件實現(xiàn)的0-1稀疏矩陣,在此基礎(chǔ)上,使用快稀疏貝葉斯算法實現(xiàn)了脈搏信號的重構(gòu)。2)在時域上提出了一種基于匹配濾波的心率提取方法,通過建立PPG信號的時域模板,通過檢測模板與壓縮觀測信號的相關(guān)度大小,獲得了時域的瞬時心率;在頻域上基于最小二乘譜分析方法,以滑窗的思想在較快的速度下估計出了平均心率。3)提出了一種在有運動干擾時從壓縮采樣脈搏信號中提取心率的方法。首先使用Lomb-Scargle譜分析方法從壓縮采樣的脈搏信號和未壓縮的加速度信號中提取頻譜,然后使用最小二乘譜減法獲得兩路信號的差分譜,最后進行譜峰追蹤,獲得壓縮采樣脈搏信號的心率估計值。實驗結(jié)果表明,在25倍壓縮率下,較現(xiàn)有的方法提高了心率估計的準確性。該方法減少了數(shù)據(jù)采集量,縮減了數(shù)據(jù)處理、存儲和傳輸所占用的系統(tǒng)資源,降低了系統(tǒng)的整體功耗,有著較強的抗干擾性和較好的心率估計性能。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R54;TN911.7
【部分圖文】：

圖 2.1 為典型的脈搏波波形。圖2.1 脈搏信號波形圖圖 2.1 中的特征點反映心血管系統(tǒng)壓力在一個心動周期的變化。R 波為脈搏心房開始收縮后在波形上的反應(yīng)。U 點：整個脈搏波的最低點（波谷），反映舒張

著很好的稀疏表示，當進行 DFT 時，通常采用快速傅里葉變換(Fast FourierTransform, FFT)算法，脈搏信號在 DFT 下的系數(shù)表示見圖 2.4 所示。圖2.4 脈搏信號在離散傅里葉變換基下的稀疏表示2. 離散余弦變換基離散余弦變換(DCT)的變換公式如下

了一般的計算量，DCT 在稀疏表示方面得到了廣泛的應(yīng)用。脈搏信號在 DCT 變換下主要集中在低頻部分，且有著較好的稀疏性，相關(guān)結(jié)果如圖 2.5 所示。圖2.5 脈搏信號在離散余弦變換基下的稀疏表示2.4.3 測量矩陣的構(gòu)造由于測量矩陣不是本文的重點，所以只介紹隨機高斯矩陣、隨機伯努利矩陣和稀疏隨機觀測矩陣。1. 隨機高斯矩陣隨機高斯矩陣為目前壓縮感知最常用的測量矩陣之一，矩陣M NR 中的元素由獨立同分布的隨機數(shù)構(gòu)成，且每一個元素都服從均值為 0，方差為1/ M 的高斯正態(tài)分布，其數(shù)學(xué)表達式為,1(0, )i jNM (2.14)任意的隨機高斯觀測矩陣都滿足 RIP 準則，具有很強的隨機性且能夠與絕大
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本文編號：2841511