基于盲分离的胎儿心电信号提取系统设计
随着社会的发展，人们对胎儿的监护手段越来越重视。胎儿心电信号作为最能反映胎儿心脏活动全貌的一种生理信号，自然成为了胎儿监护领域研究的重点。然而获取可用的胎儿心电信号却并不容易。 目前胎心电研究领域主要面临两个难点:其一，胎儿心电信号采集困难，胎儿心电信号是一种非常微弱的生物电信号，从母亲体表采集胎儿心电信号时总会有许多干扰信号，比如母亲心电信号干扰、工频干扰、肌电信号干扰、基线漂移等;其二，胎儿心电信号提取困难，胎儿心电信号幅值小，往往湮没在母亲心电信号中，要从母亲心电信号中选出胎儿心电信号是目前胎心电研究领域的一大难题。针对以上两个难点本文设计了一套从心电采集到提取出胎儿心电信号的系统。本文针对胎儿心电信号采集困难的问题，专门设计了嵌入式硬件电路来采集胎儿心电信号;同时，针对胎儿心电信号提取困难的问题，本文采用了近年很热门的盲分离算法来提取胎儿心电信号。 本文主要工作如下: (1)设计了一套用于从母亲体表采集胎儿心电信号的嵌入式系统。该嵌入式系统采用STM32F103系列的ARM处理芯片，该处理器功能强大，IO口多达64个，处理速度快、功耗低;A/D转换选用专业的生物电处理芯片ADS1294,该芯片转换效率高。在设计电路时本文加入了一些滤波电路，以滤除心电信号中的部分噪声信号，比如，工频干扰信号、基线漂移等。在数据传输方面，充分利用处理器的UART口以及SPI口来传输。在嵌入式系统与PC机通信方面我们使用了一个蓝牙模块，这种短距离无线传输的方式让我们不用再跟孕妇面对面的采集数据了。 (2)在MFC框架下实现了一种基于斜投影的胎儿心电盲分离算法。通过实现该算法，可以从母亲腹部的混合信号中提取出干净的胎儿心电信号。由于上述算法需要事先已知母亲心电信号以及胎儿心电信号的QRS波群的位置信息，因此为实现该算法，本文分别实现了一种定位成人心电信号QRS波群位置以及定位胎儿心电信号QRS波群的算法。 (3)设计了一个人机交互界面。通过该界面可以控制嵌入式心电信号采集系统运行，同时增加了可视性，我们可以通过该界面看到采集到的心电信号的实时数据以及分离后的胎儿心电信号数据。
胎儿监护;心电信号;信息采集;提取系统;设计理念;盲分离算法
广东工业大学
硕士
控制科学与工程
杨祖元
2016
中文
TN911.7
84
2016-11-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）