《生物医学信号处理》ppt课件

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1、生物医学信号处理主要内容5.1生物医学信号的特点5.2生物医学信号的检测处理方法概述5.3信号及其描述5.4信号处理的一般方法5.5应用实例5.1生物医学信号的特点生物医学信号处理是生物医学工程学的一个重要研究领域，也是近年来迅速发展的数字信号处理技术的一个重要的应用方面，正是由于数字信号处理技术和生物医学工程的紧密结合，才使得我们在生物医学信号特征的检测、提取及临床应用上有了新的手段，因而也帮助我们加深了对人体自身的认识。人体中每时每刻都存在着大量的生命信息。由于我们的身体整个生命过程中都在不断地实现着物理的、化学的及生物的变化，因此所产生的信息

2、是极其复杂的。我们可以把生命信号概括分为二大类：化学信息物理信息化学信息是指组成人体的有机物在发生变化时所给出的信息，它属于生物化学所研究的范畴。物理信息是指人体各器官运动时所产生的信息。物理信息所表现出来的信号又可分为电信号和非电信号两大类。人体电信号，如体表心电（ECG）信号、脑电（EEG）、肌电（EMG）、眼电（EOG）、胃电（EGG）等在临床上取得了不同程度的应用。人体磁场信号检测近年来也引起了国内外研究者和临床的高度重视，我们把磁场信号也可归为人体电信号。人体非电信号，如体温、血压、心音、心输出量及肺潮气量等，通过相应的传感器，即可转变成

3、电信号。电信号是最便于检测、提取和处理的信号。上述信号是由人体自发生产的，称为“主动性”信号。另外，还有一种“被动性”信号，即人体在外界施加某种刺激或某种物质时所产生的信号。如诱发响应信号，即是在刺激下所产生的电信号，在超声波及X射线作用下所产生的人体各部位的超声图象、X射线图象等也是一种被动信号。这些信号是我们进行临床诊断的重要工具。我们这里所研究的生物医学信号即是上述的包括主动的、被动的、电的和非电的人体物理信息。生物医学信号的主要特点1．信号弱2．噪声强3．频率范围一般较低4．随机性强1．信号弱：直接从人体中检测到的生理电信号其幅值一般比较小

4、。如从母体腹部取到的胎儿心电信号仅为10～50μV，脑干听觉诱发响应信号小于1μV，自发脑电信号约5～150μV，体表心电信号相对较大，最大可达5mV。因此，在处理各种生理信号之前要配置各种高性能的放大器。2．噪声强：噪声是指其它信号对所研究对象信号的干扰。如电生理信号总是伴随着由于肢体动作、精神紧张等带来的干扰，而且常混有较强的工频干扰；诱发脑电信号中总是伴随着较强的自发脑电；从母腹取到的胎儿心电信号常被较强的母亲心电所淹没。这给信号的检测与处理带来了困难。因此要求采用一系列的有效的去除噪声的算法。3．频率范围一般较低：经频谱分析可知，除声音信号

5、（如心音）频谱成分较高外，其它电生理信号的频谱一般较低。如心电的频谱为0.01～35Hz，脑电的频谱分布在l～30Hz之间。因此在信号的获取、放大、处理时要充分考虑对信号的频率响应特性。4．随机性强：生物医学信号是随机信号，一般不能用确定的数学函数来描述，它的规律主要从大量统计结果中呈现出来，必须借助统计处理技术来检测、辨识随机信号和估计它的特征。而且它往往是非平稳的，即信号的统计特征（如均值、方差等）随时间的变化而改变。这给生物医学信号的处理带来了困难。因此在信号处理时往往进行相应的理想化和简化。当信号非平稳性变化不太快时，可以把它作为分段平稳的

6、准平稳信号来处理；如果信号具有周期重复的节律性，只是周期和各周期的波形有一定程度的随机变异，则可以作为周期平稳的重复性信号来处理。更一般性的方法是采用自适应处理技术，使处理的参数自动跟随信号的非平稳性而改变。生物医学信号处理的主要任务1．研究不同生物医学信号检测和提取的方法；2．研究突出信号本身、抑制或除去噪声的各种算法；3．研究对不同信号的特征的提取算法；4．研究信号特征在临床上的应用。5.2生物医学信号的检测处理方法概述5.2.1生物医学信号检测方法5.2.2生物医学信号处理方法5.2.3数字信号处理的特点5.2.1生物医学信号检测方法生物医学

7、信号检测是对生物体中包含的生命现象、状态、性质和成分等信息进行检测和量化的技术。涉及到人机接口技术、低噪声和抗干扰技术、信号拾取、分析与处理技术等工程领域，也依赖于生命科学（如细胞生理、神经生理等）研究的进展。信号检测一般需要通过以下步骤：生物医学信号通过电极拾取或通过传感器转换成电信号，经放大器及预处理器进行信号放大和预处理，然后经A/D转换器进行采样，将模拟信号转变为数字信号，输入计算机，然后通过各种数字信号处理算法进行信号分析处理，得到有意义的结果。心电电极、心音传感器、导联线心电、心音信号放大器数据采集卡（A/D转换卡）生物医学信号检测系统

8、生物医学传感器是获取生物医学信息并将其转换成易于测量和处理的信号的关键器件。生物医学信号检测技术的研究已涉及生物体各层次的