基于盲分离提取胎儿心电的系统设计与实现

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）基于盲分离提取胎儿心电的系统设计与实现壳永贤二〇一五年五月：１８４５分类号：学校代号１ＵＤＣ：：２１１１２０４０４３：密级学号广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）基于盲分离提取胎ｊＬ心电的系统设计与实现亮永贤指导教师姓名、职称：谢胖利教授学科：控制科学与工程（专业）或领域名称学生所属学院：自动化学院论文答辩日期：２０１５年５月ＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＧｕａｎｄｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈ

2、ｎｏｌｏｆｏｒｇｇｙｇｙｔｈｅＤｅｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｇ（ＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ）ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＦｅｔａｌＥＣＧＳｉｇｎａｌＥｘｔｒａｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＢｌｉｎｄＳｏｕｒｃｅＳｅｐａｒａｔｉｏｎＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＹａｏＹｏｎｘｉａｎｇＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＸｉｅＳｈｅｎｇｌｉＭａｙ２０１５ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＧｕａｎｄｏｎｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆ

3、ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｇＵｙｇｙＧｕａｎｚｈｏｕＧｕａｎｄｏｎＰ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ５１０００６ｇ，ｇｇ，，＾摘要胎儿心电信号是最能反映胎儿心脏活动全貌的生理信号。它为孕妇和胎儿的安全提一供了个重要的方法。当胎儿出现异常时，胎儿心电图形态的变化比基于超声多普勒的胎心率电子监护和胎心宫缩监护等指标的变化发生得更早、更敏感，可及时发现胎儿缺氧、肢带缠绕等妊娠期或分挽期的病理情况以便及早采取措施来保证胎儿健康，降低围产期胎儿的发病率和死亡率。一为了获取胎儿的心电信号，种非侵入式方法可以采用，在母亲腹部贴近

4、胎儿心脏的位置放置电极，获取信噪比较高的胎儿心电信号。然而，从母亲腹部采集到的原始混叠心电信号不可避免的混叠了各种干扰和噪声，如工频干扰、基线漂移、肌电伪迹、母亲心电信号等。在这些噪声中，除了母亲心电信号以外的所有其他噪声都可以采用，传统的去除噪声的方法；然而母亲心电是幅值最大的噪声且胎儿心电信号与母亲心电信号在时间和频域上会相互叠加，。因此从腹部混合心电信号中提取出胎儿心电信号是非常困难的一。本课题设计并实现种胎儿心电信号提取系统。该系统主要包含三：，心电信号分离系统以及信号显示系统个部分多通道信号采集硬件系统。

5、多通道信号采集硬件系统主要包括四个模块：母亲心电信号模块、腹部混合心电信号模块、胎儿心音信号模块以及嵌入式控制系统模块。由于母亲心电信号通道与腹部混合心电信号通道功能相似，实施时对二者共有的部分功能进行合并。这两部分电路主要包括模拟滤波电路和模数转化电路，对心电信号进行预处理和数字化的工作。而胎心音信号模块主要由低通滤波器、放大电路和后级处理等模拟电路组成，该模块利用控制器芯片内高度集成的ＡＤＣ实现胎儿心音信号数字化。嵌入式控制系统模块的功能是响应ＰＣ上位机的命令，根据该命令实现对外围芯片的控制，并将数字化的心电信号以

6、及心音信号通过串口传送到ＰＣ上位机。多通道信号采集硬件系统是保证系统获取清晰信号的关键。心电信号分离系统主要是在获取母亲及胎儿心电Ｒ波位置的基础上利用基于斜投影的单通道心电信号的半盲分离方法从腹部混合信号中提取胎儿心电信号。．信号显示系统主要是利用ＡｃｔｉｖｅＸ控件实现ＰＣ上位机与嵌入式控制系统模块通信并将收到的数据、分离后的母亲心电信号以及胎儿心电信号以图形的形式显示出来。关键字、：胎心电信号采集、信号分离、嵌入式ＩＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＦｅｔａｌＥｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍＦＥＣＧ

7、）ｉｓａｋｉｎｄｏｆｔｈｅｈｓｉｏｌｏｉｃａｌｓｉｎａｌｓ，ｗｈｉｃｈｃａｎｍｏｓｔ（ｐｙｇｇｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅａｎｏｒａｍａｏｆｅｔａｈｅａｒｔａｃｔｖｉｔ．Ｉｔｒｏｖｉｄｅｓａｎｉｍｏｒｔａｎｔｍｅｔｈｏｄｏｒｍａｔｅｒｎａｌａｎｄｐｆｌｉｙｐｐｆｆｅｔａｌｓａｆｅｔｙ．ＴｈｅｃｈａｎｇｅｉｎｔｈｅｓｈａｅｏｆｔｈｅＦＥＣＧｏｃｃｕｒｓｍｕｃｈｅａｒｌｉｅｒａｎｄｍｏｒｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｐｔｈａｎｔｈｅｆｅｔａｅａｔｒｔｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｄ

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