复旦大学上海医学院：《生理学》课程PPT课件讲稿（医学信号处理的原理和方法）第六讲 数字信号预处理

医学信号处理的原理和方法 曹银祥 Dept of Physiology Pathophysiology Shanghai Medical College Fudan University

曹银祥 Dept. of Physiology & Pathophysiology Shanghai Medical College Fudan University 医学信号处理的原理和方法

凸河 我们所研究的许多生物电信号(模拟信号)实际 上都是连续信号,或者称连续时间函数,记作x(t), t的取值从一∞到+∞。在用计算机处理这些信号时, 必须首先对连续信号采样,即按一定的时间间隔T进 行取值,得到离散时间信号x(nT)(n=…,-2, 0,1,2,…)。采样在计算机上的实现,实际上是每 隔一定的时间间隔T,由CPU发出控制信号启动模/ 数转换部件把模拟信号的幅度转换成相应的数字量, 然后由CPU取回用以运算、分析和储存,量化后的离 散信号称为数字信号

上一讲复习 我们所研究的许多生物电信号（模拟信号）实际 上都是连续信号，或者称连续时间函数，记作x(t)， t的取值从－∞到＋∞。在用计算机处理这些信号时， 必须首先对连续信号采样，即按一定的时间间隔Ｔ进 行取值 ， 得 到 离 散 时 间 信 号 x(nT) (n=···,-2,- 1,0,1,2,···)。采样在计算机上的实现，实际上是每 隔一定的时间间隔Ｔ，由CPU发出控制信号启动模／ 数转换部件把模拟信号的幅度转换成相应的数字量， 然后由CPU取回用以运算、分析和储存，量化后的离 散信号称为数字信号

米样流程图 初始化 启动采样 Y读取数据 转换完了吗>保存数据 DO START 定时到了吗?

采样流程图

ⅹ(t) P(t ()=∑6(t-n7) x(n)=x(),P()=∑x(n7)6(t-nT) x(n

  =− = − n P(t)  (t nT)   =− =  =  − n x(n) x(t) P(t) x(nT)  (t nT)

第六讲数字信号预处理 为了改善信号的质量,提高计算机分析、处理的可靠性和准 确性,往往需要对信号进行预处理,如应用触发叠加的方法以减 少体表诱发电位信号中的随机噪声,使信噪比得到明显提高;应 用数字滤波器以去除信号中的工频千扰和其它千扰;应用基线修 正使信号便于判别和测量;应用小波变换使信号突现所关心的频 率成分;应用自适应系统以去除混在胎儿心音中的母亲心音等。 有时,为了存储大量的信息,需将采集的数据按一定的规律进 行压缩,这也是一种常用的信号预处理方法。 除此以外,象找峰(谷)值、提高信号峰(谷)的锐度以及对 信号求导等,也可归入信号预处理的范畴

第六讲 数字信号预处理 ⚫ 为了改善信号的质量，提高计算机分析、处理的可靠性和准 确性，往往需要对信号进行预处理，如应用触发叠加的方法以减 少体表诱发电位信号中的随机噪声，使信噪比得到明显提高；应 用数字滤波器以去除信号中的工频干扰和其它干扰；应用基线修 正使信号便于判别和测量；应用小波变换使信号突现所关心的频 率成分；应用自适应系统以去除混在胎儿心音中的母亲心音等。 ⚫ 有时，为了存储大量的信息，需将采集的数据按一定的规律进 行压缩，这也是一种常用的信号预处理方法。 ⚫ 除此以外，象找峰（谷）值、提高信号峰（谷）的锐度以及对 信号求导等，也可归入信号预处理的范畴

本讲内容 数据压缩 数字滤波 基线修正 小波变换和自适应系统

本讲内容 • 数据压缩 • 数字滤波 • 基线修正 • 小波变换和自适应系统

第一节数据压缩技术 算一笔数据占用孫盘空间的帐 例如 当以10,000频率(采样间隔100微秒)对四导生物电信号 进行采样时,假定每个采样值以二字节存放,记录时间为 12小时,那么数据量为: L=2米4*10000*60*60米12 3456000000 Bytes =3375000( K bytes) 3295.9(M bytes) 3. 22 G bytes)

第一节 数据压缩技术 算一笔数据占用磁盘空间的帐 例如： 当以10,000Hz频率（采样间隔100微秒）对四导生物电信号 进行采样时，假定每个采样值以二字节存放，记录时间为 12小时，那么数据量为： L = 2*4*10000*60*60*12 = 3456000000 (Bytes) = 3375000 (K bytes) = 3295.9 (M bytes) = 3.22 (G bytes)

降低数据量的方法 (1)采用合适的采样率 (2)数据压缩

降低数据量的方法 （1）采用合适的采样率 （2）数据压缩

(1)米用合适的采样率 根据信号分析的预期目标,在不发生“混迭效应” 的前提下,尽可能降低信号的采样率。 ●在采集多路信号时,可对不同信号采用不同的采 样率 ●对于某些具有平坦段和快速变化段的信号,可采 用“变频”采样的办法,即在不同的信号段采用 不同的采样频率

（1）采用合适的采样率 ⚫ 根据信号分析的预期目标, 在不发生“混迭效应” 的前提下，尽可能降低信号的采样率。 ⚫ 在采集多路信号时，可对不同信号采用不同的采 样率。 ⚫ 对于某些具有平坦段和快速变化段的信号，可采 用“变频”采样的办法，即在不同的信号段采用 不同的采样频率

不等频采样和交频采样

不等频采样和变频采样