计算机在生物医学信号处理中的应用.pdfVIP

·计算机世界 计算机在生物医学信号处理中的应用 █ 蒋丽华 王万刚 摘 要：在生命体征信息获取、处理、存储与传输中，信息处理水平是衡量智能化医疗设备的重要标志。在研究国内外生物医学信 号处理方法的基础上，对生物医学信号的信号去噪方法做了比较，指出小波变换在生物医学信号处理中的优势；对信号的时域、频域特 征提取方法作了较全面的综述，为研究智能化生物医疗仪器提供理论基础。 关键词：生物医学信号；信号处理；方法 1 概述 测到的信号是通过间接测量而获得的，比如用超声波检测胎 生物医学信号是指从人体获取的关于人的生理体征的信 儿心率时，是通过接收超声回波信号来获取胎儿心率，而回 息表达，在生物工程中，对生物医学信息的获取、分析处理过 波信号是胎儿心脏运动所调制后的超声多普勒信号，必须对 程如图1所示。信号采集是通过生物医学传感器从人体获取 多普勒回波信号进行分析、处理才能得到胎儿心率[2] 。 生理信息，然后将该信息经过电路调理，获得一定电平的电 在生物医学信号处理中，主要有两大类处理方法，第一 信号，将电信号送入处理器中进行分析处理，使仪器显示生 类是信号噪声的消除，几乎所有的信号检测都会混杂无用的 理体征信号，为了便于信息反复使用和分析，必须将信息进行 干扰信号，在处理过程中必须首先进行滤除。另一类是信号 存储，在存储过程中，为了节约资源，必须将数据进行编码压 特征提取，在特征提取中，主要是时域的幅度识别，其方法 缩，最后将这些信息放置在Intranet甚至Internet上以实现 是对时域里的波形特征参数进行识别，如最大幅度值、特定 信息共享。在以上信息获取、处理、存储、传输的全过程中都 位置处的电压幅度、波形持续时间、波形幅度跃变等。在信 涉及信号处理。本文将重点放在生物医学信号的分析处理方 号特征提取中的另一种重要方法是时频分析，得出时间频率 法上，其它的信息处理不作详述。 分布曲线，从时间频域角度获取生物医学信息。下面分别介绍 生物医学信号处理中常用方法。 A B C D E 2.1 信号去噪 Intranet 在生物医学信号处理中，目前通常采用的 去噪方法有：模拟滤波、数字滤波、相干平均、 图1 生物医学信号获取过程 空间叠加平均、自相关、自适应滤波等技术。 2 生物医学信号处理方法 模拟滤波器随着温度变化和元件老化将产生“温漂”与“时 从人体采集到的信号必须经过分析处理后才有意义，因 漂”使信号失真；其误差决定于元件的允许误差，较难以控 为一方面人体是一个复杂的和谐体，从人体检测得到的生物 制。数字滤波器能克服模拟滤波器的不足，能较好地实现严 医学信号具有以下几个特征：（1）信号微弱，μV数量级。（2） 格的线性相位特征，但是，它是基于傅立叶变换（Fourier 信噪比极低，很多有用信号均被噪声或不需要的信号所淹没。 Transform）实现信噪分离，当信号的频率与噪声的频率重叠 （3）信号成分复杂，在检测某一信号时，往往混杂有其它生 时，数字滤波器将对信号的有用部分一起滤掉，丢失信号的