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基于matlab的心电信号分析与处理小.doc
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2023-07-07
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基于matlab的心电信号分析与处理小.doc
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基于Matlab的心电信号分析与处理
摘要:
本课题设计了一个简单的心电信号分析系统。直接采用 Matlab 语言编程对
输入的原始心电信号进行处理,并通过 matlab 语言编程设计对其进行时域和频
域的波形频谱分析,根据具体设计要求完成系统的程序编写、调试及功能测试,
得 出 一 定 的 结 论 。 (This topic has designed a simple ECG analysis
system. Direct use of Matlab programming language original ECG signal
input is processed, and its waveform spectrum analysis of the time domain
and frequency domain matlab language programming through design, prepared
in accordance with specific design requirements to complete the system
of procedures, debugging and functional testing, too a certain
conclusion.)
关键字:matlab、心电信号、滤波
一、课题目的及意义
心电信号是人类最早研究并应用于医学临床的生物信号之一,它比其它生物
电信号更易于检测,并且具有较直观的规律性,因而心电图分析技术促进了医学
的发展。
然而,心电图自动诊断还未广泛应用于临床,从国内外的心电图机检测分析
来看,自动分析精度还达不到可以替代医生的水平,仅可以为临床医生提供辅助
信息。其主要原因是心电波形的识别不准,并且心电图诊断标准不统一。因此,
探索新的方法以提高波形识别的准确率,寻找适合计算机实现又具诊断价值的诊
断标准,是改进心电图自动诊断效果,扩大其应用范围的根本途径。如何把心电
信号的特征更加精确的提取出来进行自动分析,判断出其异常的类型成了亟待解
决的焦点问题。本课题通过 matlab 语言编程,对原始心电信号进行一定的分析
处 理 。 (ECG is the first human study and one biological signal applied to clinical
medicine, it is easier to detect than other biological signals, and has a more intuitive
regularity, thus ECG analysis technology for the development of medical science.
However, ECG automatic diagnosis has not been widely used in clinical, ECG
machine detection analysis from home and abroad, the accuracy of the automatic
analysis can replace the doctor has not yet reached the level of aid can only provide
information to the clinician. The main reason is not allowed to identify the ECG
waveform and ECG diagnostic criteria are not uniform. Therefore, to explore new
ways to improve the accuracy of waveform recognition, searching for
computer-implemented but also with the diagnostic value of the diagnostic criteria,
the effect of improving the electrocardiogram automatic diagnosis, the fundamental
way to expand its range of applications. How to ECG extract more accurate feature
automatically analyze, determine the type of exception has become the focal point of
their problems to be solved)
二、设计思路
1.根据给定的一段MIT-BIH心电信号,画出心电信号的时域波形和频谱图(幅
频和相频);(According to a given period of MIT-BIH ECG, ECG draw a
time-domain waveform and spectrum (amplitude and phase frequency);
2.根据心电信号频率范围及其噪声的频率范围设计2个滤波器(一个IIR,一个FIR)
实现对心电信号滤波。滤波器的种类(高通,低通,带通,带阻),滤波器性能
指标(通阻带截止频率,衰减系数),滤波器的设计方法(IIR有冲击响应不变
法和双线性变换法,FIR有窗函数法及频率抽样法)等自行设计。要求输出所设
计的滤波器的系统函数,画出滤波器的频率响应(幅频响应和相频响应)曲线;
(Design two filters (a IIR, a FIR) filter to achieve ECG ECG according
to the frequency range and noise frequency range. Filter type (high-pass,
low pass, band pass, band stop), filter performance indicators (pass
stopband cutoff frequency, attenuation coefficient), filter design
methods (IIR has impulse response invariance and bilinear transform , FIR
with window function method and frequency sampling method) own design.
System functions required output filter design, draw the filter frequency
response (amplitude-frequency response and phase frequency response)
curve;)
3.用该滤波器对心电信号进行滤波,画出滤波以后心电信号的时域波形和频谱
(幅频);分析信号滤波前后心电信号的时域和频域的变化;(With this filter
ECG signal filtering, filtering after the draw ECG waveform and spectrum
(amplitude and frequency); changes before and after the time-domain
analysis of ECG signal filtering and frequency domain;)
4.两个滤波器滤波效果异同分析(Similarities and differences between the
two filters filtering effect analysis)
1
三、设计过程及分析
3.1 原始心电信号分析
用 load 函数将原心电信号导入 b = load('C:\Users\TOSHIBA\Desktop\信号处
理\102.txt'),并画出心电信号的时域波形和频谱图(幅频和相频),(ECG with a
load function will import b = load ('C: \ Users \ TOSHIBA \ Desktop \ Signal
processing \ 102.txt'), and draw the ECG waveform and spectrum (amplitude and
phase frequency ) (如图 1 所示:
图 1 原始心电信号的时域波形图及频谱图
心电信号由于受到人体诸多因素的影响,因而有着一般信号所没有的特点:
(1)信号弱。心电信号是体表的电生理信号,一般比较微弱,幅度在 10pV~
5mV,频率为 0.05~100Hz。例如从母体腹部收取到的胎儿心电信号仅 10/zV~
50/IV。
(2)噪声强。由于人体自身信号弱,加之人体又是一个复杂的系统,因此信
号容易受到噪声干扰。
(3)随机性强。心电信号不仅是随机的,而且是非平稳的。同时,在心电图
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