基于小波包分解的细胞膜离子电流重构.pdfVIP

山西 大 学 学报 ?自然 科 学 版 ??????：??～ ??，????? ???????????????????????????????．???．??．?? 文 章 编 号 ：????—????????????～????—??? 基于小波包分解的细胞膜离子 电流重构? 乔 晓刚?，吴晋 芝?，乔 晓艳 。? ??．山 西青 年管 理 干部 学 院 计 算 机 系 ，山 西 太 原 ??????；?．山 西 大 学 物 理 电 子 工 程 学 院 ，山西 太 原 ???????? 摘 要 ：提 出 了一 种 基 于 小 波 包算 法 重 构 离子 电 流信 号 的 新 方 法 ，利 用 小 波 包分 解 对 离 子 电 流 进 行 多 分 辨 率 分 析 ，? 获得 尺 度 能 量 分布 特 征 信 号．然后 ，进 行 小 波 包重 构 ，再 经 过 平 滑 滤 波 ，恢 复 通 道 离子 电 流 信 号．仿 真 实 验 结 果 表? 明 ，采 用 小 波 包算 法 ，在 较 低 信 噪 比 时 ，离子 电流 恢 复 精 度 高 ，算 法 收 敛 速 度 快 ，且 具 有 较 强 的 抗 噪 能 力 ．? 关 键 词 ：离子 单 通 道 电流 ；小波 包分 解 ；尺度 能量 分布 ；信 号 重 构? 中 图分 类 号 ：????????；???? 文 献 标 识 码 ：?? 离子 通道 是镶嵌 在可 兴奋 细胞 膜 内的跨 膜 蛋 白质 大 分子 ，其 间 有 离子 选 择 性 孔 道 ，某 些构 象 下 孔 道 开? 放 ，允许某 种或 几种 离子 沿 电化学梯 度流 过 ，形成 皮 安 ????级离 子 电流 ，膜 片钳 技术 可 以记 录 到离 子 电流信? 号 ．在膜 片钳测 量 系统 中 ，通常采 用 阈值检 测方法 消 除噪声 ，由于该方 法不仅 需要 人为 设定 阈值 ，并且在 信 噪? 比较 低 ???????．??时 ，电 流恢 复误 差 不 能满足 膜 片钳 测 量 系统 的精 度要 求．基 于 隐马尔 可 夫模 型 ?????? 的离 子单通 道 电流恢 复是在 强噪 声背景 下 ，从 膜 片钳记 录 中得 到 理想 化 通 道 电流 的一 种 有效 方 法??．然 而 ，? ??? 算 法 中的状态 重估公 式 只有在 确知 通道状 态数 目的条件 下才 能应用 ，在强 背景 噪声 下 ，这一 先验 知 识? 往往很 难获得 ，并 且 ??? 算 法计算 过程 繁琐 ，计 算量 较 大 ，很 难适 用 于实 时处 理系 统?????．由于 小波算 法 具? 有 良好 的时频 局部化 分 析特性 ，近年 来被 广泛应 用 于非平 稳 信 号 的实 时处 理 中???．但是 ，随着 小 波分 解 尺度? 的增 大 ，正交 小波 基 函数 的时间分 辨率愈 高 ，其 频率 分辨 率 愈低??．小 波 包分 解 可 以弥 补 小 波算 法 的这 一 缺? 陷 ，它不 仅对 信号低 频部 分进行 分解 ，对没 有细 分 的高频 部分 也进 行 了再 分 解 ，充分 利 用 了正 交 多分 辨 率分? 析的思想? ．本 文利用 小波包 变换 对强 噪声 污染 的离