湖 北 工 业 大 学 硕 士 学 位 论 文
IV
目 录
目录
摘 要 ............................................................................................................................................................................. I
Abstract ...................................................................................................................................................................... II
目 录 .......................................................................................................................................................................... IV
第 1 章 绪 论 ............................................................................................................................................................ 1
1.1 研究背景意义 .......................................................................................................................................... 1
1.2 国内外研究现状 ...................................................................................................................................... 2
1.2.1 心电信号预处理研究现状....................................................................................................... 3
1.2.2 心电信号特征提取研究现状 .................................................................................................. 3
1.2.3 心律失常分类识别方法研究现状 ......................................................................................... 4
1.3 论文研究内容和结构 ............................................................................................................................ 5
第 2 章 心电信号基础知识及预处理 ................................................................................................................ 7
2.1 心电信号产生机理及特点 ................................................................................................................... 7
2.2 心电信号的滤波 ...................................................................................................................................... 8
2.2.1 小波变换的心电信号滤波原理 ............................................................................................. 9
2.2.2 小波变换的心电信号滤波去噪 .......................................................................................... 10
2.3 MIT-BIH 心律失常数据库介绍......................................................................................................... 12
2.4 心电信号特征提取 .............................................................................................................................. 14
2.5 心拍标准化 ............................................................................................................................................ 14
2.6 本章小结 ................................................................................................................................................ 15
第 3 章 基于 BiGRU-Attention 的心律失常分类模型设计 ..................................................................... 16
3.1 LSTM 模型的描述 ................................................................................................................................. 16
3.2 GRU 结构网络模型的描述与设计 ................................................................................................... 17
3.3 Attention 机制 ....................................................................................................................................... 19
3.4 基于 BiGRU-Attention 的网络模型设计 ...................................................................................... 21
3.5 损失函数的选择 ................................................................................................................................... 22
3.6 本章小结 ................................................................................................................................................ 24
第 4 章 基于 FPGA 的心律失常分类硬件设计与实现 ............................................................................ 25
4.1 FPGA 实现硬件加速技术 ................................................................................................................... 25
4.2 心律失常分类模型整体实现框架 .................................................................................................. 26
4.3 心律失常分类模型硬件模块设计 .................................................................................................. 27
4.3.1 矩阵-向量乘法模块设计 ...................................................................................................... 27
4.3.2 矩阵-向量乘法的 PE 负载优化 .......................................................................................... 30
4.3.3 对位向量乘法模块设计 ........................................................................................................ 31
4.3.4 激活函数模块设计 ................................................................................................................. 31
4.4 本章小结 ................................................................................................................................................ 33
第 5 章 心律失常分类实验结果分析 ............................................................................................................. 34
5.1 实验数据 ................................................................................................................................................ 34
5.2 数据平衡 ................................................................................................................................................ 35
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