健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)壓縮算法的研究及其在健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，健康監(jiān)測(cè)設(shè)備也得到了廣泛的關(guān)注和普及，利用其對(duì)有潛在心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的人們進(jìn)行健康分析和疾病預(yù)防是很有必要的。此外，因?yàn)闊o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有數(shù)據(jù)傳輸量大且冗余度高的特點(diǎn)，為了減少數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)成本和傳輸能耗，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮具有很大的實(shí)用價(jià)值。本文根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)特征的不同，提出了兩種壓縮算法。對(duì)算法的具體實(shí)現(xiàn)和仿真結(jié)果分別進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明和比較分析。同時(shí)，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從硬件、軟件和各功

2、能模塊的主要原理都做了相關(guān)的介紹。最后將壓縮算法應(yīng)用于健康檢測(cè)系統(tǒng)，證實(shí)了算法的應(yīng)用價(jià)值。
　　具體工作如下：
　　1.針對(duì)系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)到的呼吸信號(hào)變化平穩(wěn)，時(shí)間相關(guān)性大的特點(diǎn)，提出了一種基于分段線性擬合的數(shù)據(jù)壓縮算法。算法的核心思想是分段線性擬合和自適應(yīng)的閾值判斷，分段線性擬合是通過(guò)對(duì)連續(xù)非擬合點(diǎn)的判定來(lái)確定分段區(qū)間，自適應(yīng)閾值判斷是通過(guò)模型調(diào)整前后的角度差值來(lái)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ驼{(diào)整的合理性，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在壓縮率近似時(shí)本算法具有

3、更高的壓縮精度，且本算法對(duì)于突變信號(hào)壓縮效果更好；
　　2.針對(duì)系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)到的心率信號(hào)波動(dòng)較大，頻率成分復(fù)雜的特點(diǎn)，提出了一種基于小波變換的數(shù)據(jù)壓縮算法。算法首先采用了基于第二代整數(shù)提升小波變換對(duì)信號(hào)進(jìn)行分解，然后基于K均值分類算法確定小波閾值，對(duì)系數(shù)進(jìn)行閾值處理，最后采用給定初始化碼元的自適應(yīng)霍夫曼編碼算法對(duì)系數(shù)進(jìn)行編碼，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相同系數(shù)閾值下本文算法具有更小的數(shù)據(jù)壓縮比和信號(hào)重構(gòu)精度，意味著本文算法壓縮能力提高的同時(shí)

4、也具有很好的數(shù)據(jù)恢復(fù)能力；
　　3.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由信號(hào)采集和數(shù)據(jù)分析處理模塊組成，支持?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體結(jié)構(gòu)框圖和各個(gè)模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并講解了具體功能和應(yīng)用，最后邀請(qǐng)測(cè)試志愿者進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)合監(jiān)測(cè)效果圖進(jìn)行了分析和講解；
　　4.將壓縮算法應(yīng)用到健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。分別對(duì)應(yīng)用算法前后系統(tǒng)的能耗和數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明運(yùn)用算法后系統(tǒng)能耗降低了60％，傳輸時(shí)間減少了70%，最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了功