小波变换的脉搏信分析仪的设计方案.docVIP

基于小波变换的脉搏信号分析仪的设计 陈若珠1，周红标1,2，田守军1 （1 兰州理工大学电信学院 甘肃兰州 730050； 2 江苏淮阴工学院电信系 江苏淮安 223001） 摘　要：提出一种基于自适应阈值的信号小波消噪方法，仿真试验表明该方法消噪效果优于传统的软、硬阈值法。采用COM组件技术无缝集成LabVIEW与MATLAB实现虚拟脉搏信号分析仪的设计，该分析仪具有信号采集、消噪、特征提取和网络传输等功能，具有非常实用的价值。 关键词：脉搏信号；小波变换；LabVIEW；信号消噪 中图分类号：TH772 ；TP391.9 文献标识码：A 国家标准学科分类代码: 510.40 Design of pulse signal analysis instrument based on wavelet transform Chen Ruozhu1,Zhou Hongbiao1,2,Tian Shoujun1 (1 College of Electrical and Information Engineering,Lanzhou Univ. of Tech.,Lanzhou 730050,China; 2 Department of Electrical and Information Engineering, Huaiyin Institute of Tech.,Huaiyin 223001,China) Abstract：The denoising method based on wavelet with adaptive thresholding is proposed.The simulation experiment indicates that the proposed method is better than traditional wavelet thresholding denoising methods. A new type of virtual pulse signal analysis instrument based on seamless integration technology between LabVIEW and MATLAB is designed in this paper. The functions,such as data acquisition,signal denoising, feature extraction and network communication are realized in this instrument which presents a good result through the preliminary application to the clinical practice. Key words：pulse signal; wavelet transform; LabVIEW; signal denoising 1　引 言 脉搏信号是一种非平稳的微弱生理信号，它包含有丰富的人体健康状况信息，具有重要的临床诊断价值。在采集脉搏信号过程中，由于仪器、人体活动等因素而使采集的信号常伴有各种干扰，包括人体呼吸和测量压电膜；基于无偏似然估计原理的自适应阈值；启发式阈值；基于极大极小值原理的阈值。在对系数进行处理时，通常采用全局阈值，即对各层系数采用同一个阈值进行处理；而局部阈值充分考虑各层的信噪比差异，针对不同的系数选取不同的阈值，去噪效果更好。 本文参考文献[5]提出自适应阈值，对分解的各层高频细节信号估计噪声方差，再确定各层细节信号自适应阈值为，其中N为信号长度，j为分解尺度。可见随着j的增大，thrj的趋势是减小的，这符合噪声幅值变化规律。处理阈值的方法有硬阈值法和软阈值法，设是小波系数的大小，是施加阈值后的小波系数大小，是阈值。 硬阈值（hard thresholding）处理为 （1） 可见，式（1）中小波系数在阈值和处存在断点，容易产生振荡。 软阈值（soft thresholding）处理为 （2） 式（2）中虽然是连续的，但是和之间存在偏差，直接影响重构信号质量。 本文结合软硬阈值，构造了新的阈值处理函数 （3） 式（3）中当时，新阈值函数趋于硬阈值函数；当时，新阈值函数趋于软阈值函数。可见，新阈值函数优于软、硬阈值函数。 2.2 仿真实验分析 以MATLAB中的信号为测试对象，采用sym8小波，5层分解，噪声信号的SNR为3。通过图1以及表1给出的三种消噪方法的SNR和MSE，可以比较看出，新算法的消噪效果优于软、硬阈值法。 图1 含噪