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1、胎兒心電信號(hào)的提取是圍產(chǎn)期的一項(xiàng)重要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目,其目的是了解懷孕期間胎兒的健康狀況(胎兒發(fā)育程度,胎位等)。通常是在母體腹部適當(dāng)位置處放置若干體表電極以測(cè)量胎兒心電(Fetal ECG,F(xiàn)ECG)。但測(cè)得的信號(hào)中常疊加著一些干擾和噪聲,其中最主要的干擾是母體心電(Maternal ECG,MECG)。此外,工頻干擾、呼吸、肌電等引起的噪聲也是常見(jiàn)的。 目前已經(jīng)有許多采用其它技術(shù)來(lái)提取FECG的報(bào)道,如相干平均、自相關(guān)和互相關(guān)、自適
2、應(yīng)濾波、基于奇異值分解和主分量分析等。但這些技術(shù)的提取方法受很多限制,或計(jì)算過(guò)于復(fù)雜,或需要更多的人工干預(yù)。 獨(dú)立分量分析(independent component analysis,ICA)是近十年來(lái)隨著盲信號(hào)分離技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新的信號(hào)處理技術(shù)。由于它的算法簡(jiǎn)單,計(jì)算量小,適用范圍廣,已逐漸成為信號(hào)處理領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。在胎兒心電的提取問(wèn)題中,測(cè)量值中的噪聲是混合著的,混合系數(shù)決定于身體的幾何因素和軟組織的導(dǎo)電率,因此
3、它們基本上是恒定的,而且這些信源間相互獨(dú)立,符合ICA的基本要求,所以采用ICA技術(shù)來(lái)提取FECG是一項(xiàng)可行的辦法。 本研究首先介紹一些常用的信號(hào)處理方法及其特點(diǎn),適用范圍,并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行提取胎兒心電的仿真試驗(yàn),仿真結(jié)果不是很理想。接著介紹了ICA算法的理論基礎(chǔ),主要包括統(tǒng)計(jì)學(xué)理論、信息理論等,這些是理解并掌握ICA算法的必要前提。然后介紹了ICA算法的基本原理。 之后給出了ICA的兩個(gè)著名算法:擴(kuò)
4、展的Infomax算法和FICA算法的具體推導(dǎo)。并將這兩個(gè)算法應(yīng)用于胎兒心電的提取上,得到了比較理想的提取效果。從中我們不難發(fā)現(xiàn),ICA算法不僅能夠得到清晰的FECG,更重要的是它對(duì)心電圖儀的電極放置位置不敏感,因而具有更強(qiáng)的實(shí)用性。 本文一大創(chuàng)新點(diǎn)是針對(duì)FECG的提取問(wèn)題,提出了一種改進(jìn)算法。該算法通過(guò)聯(lián)合最大化峭度和某一延遲上的自相關(guān)函數(shù)得到。它充分利用了FECG與其他干擾噪聲的獨(dú)立性,以及FECG自身的自相關(guān)結(jié)構(gòu),因此與現(xiàn)
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