基于小波变换的心电信号p波分析研究及其fpga实现

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1、—————————————————————基于小波变换的心电信号P波分析研究及其FPGA实现—————————————————————AnalyticalStudyonPWaveofECGSignalBasedonWaveletTransformandItsFPGAImplementation作者姓名：何汉体何汉体何汉体专业名称：信号与信息处理指导教师：司玉娟教授司玉娟教授司玉娟教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年6月7日摘要基于小波变换的心电信号P波分析研究及其FPGA实现心脏病发病率高、突发性强并且病情隐蔽，死亡率一直居高不下，已然成为危害人们

2、健康的重要疾病。目前对心脏疾病的处理手段一般是初步诊断、积极预防、及时治疗，因此对心电信号分析研究具有很高的临床价值。心电信号是一种极易受环境影响的非线性的微弱信号，而且常夹杂各种噪声干扰，增加了分析诊断的难度，因此提高心电分析检测系统的精度和准确性显得十分必要。本文主要研究了心电信号P波的提取及其在FPGA上的检测系统的实现。对于P波的提取，利用双正交的二次B样条小波作为基函数，对心电信号进行4层分解，根据第4层小波系数确定R波检测阈值MAX和P波检测阈值MIN，在大于MIN和小于MAX的区间内检测模极值对，根据奇异点原理，正负模极大值点的过零点即为P

3、波的波峰。由于FPGA可以反复编程、集成度高、功耗低的优点，本文基于Atera公司的CycloneII系列EP2C35F672C8核心芯片，利用Matlab和QuatusII等软件和VHDL、Verilog语言编写程序来设计P波检测模块。P波检测系统分为小波变换模块和检测模块两个部分，小波变换模块对心电信号进行4层分解，每一层的低频系数输出都是下一层的输入，从而得到了第4层上的小波系数；检测模块利用R波检测的阈值MAX和P波检测的阈值MIN，在大于MIN和小于MAX的区域内检测P波的正负模极大值点，根据小波奇异点原理，正负模极大值点的过零点即为P波的波峰

4、。对48组心电数据进行了仿真验证，通过Matlab和QuatusII实验结果的分析表明，本文的检测方法能很好的检测出P波，并且功耗较低，能实时的运行。关键词：心电信号，小波变换，提升方案，R波检测，P波检测，FPGAIAbstractAnalyticalStudyonPWaveofECGSignalBasedonWaveletTransformandItsFPGAImplementationHeartdiseasehasahighincidencerate,sudden,strongandhiddenillness,themortalityratehas

5、beenhigh,andithasbecomeanimportantdiseasetoharmpeople'shealth.Currentlytreatmentforheartdiseasegenerallymeanstheinitialdiagnosis,activeprevention,timelytreatment,sotheECGsignalanalysisresearchhastheveryhighclinicalvalue.ECGisanonlinearweaksignalshighlyaffectedbytheenvironment,and

6、oftenmixedwithallkindsofnoise,increasingthedifficultyofanalysisanddiagnosis,andthustoimprovetheprecisionandaccuracyoftheECGanalysisanddetectionsystemisverynecessary.ThispaperstudiestheextractionofECGPwavesignalandtheimplementationofdetectionsystemonFPGA.FortheextractionofPwave,ia

7、doptdoubleorthogonalquadraticB-splinewaveletasbasisfunction,4layerdecompositionforecgsignal,thedetectionthresholdMAXofRwaveanddetectionthresholdMINofPwaveisdeterminedbasedonthefourthlayerwaveletcoefficient,thedetectionofmodulusmaximaintherangeofgreaterthanMINandlessthanMAX,sothep

8、ositiveandnegativemodulusmaximacorrespon