心电信号压缩方法研究及其DSP系统实现

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1、摘要摘要随着科学技术的进步，心电图诊断技术正向着远程化和智能化的方向发展。为了便于对大量的心电数据进行存储、分析和传输，必须对其进行有效的压缩。而且在需要进行远程实时心电监护的场合还必须做到心电数据的实时压缩与传输，以提高病情的诊断效率并为患者提供及时可靠的医疗救护。本文的主要内容包括基于小波变换的心电信号压缩算法设计和实时压缩系统的DSP实现两部分。在研究现有方法的基础上提出了一种适于实时实现的综合压缩方法。此方法充分利用了小波系数能量集中的特点，根据心电信号各尺度下小波系数的内在联系，构造小波系数矢量进行矢量量化。量化过程中以精简的算法实现量化码书的自动更新，有效地降低了算法复杂度，并

2、通过设定能量判别标准减少码书更新过程中所产生的数据量。为提高压缩算法的自适应能力，应用量化阈值自动更新机制对重构误差进行了控制。最后对心电数据量化压缩的结果进行无损的二次压缩。仿真结果表明此方法具有良好的压缩效果。DSP系统设计完成以TI公司TMS320VC33芯片为核心的实时心电信号采集压缩系统，以实现所提出的压缩算法。硬件设计主要包括前端A／D数据采集通道设计、片外存储器扩展设计以及串行通信电路设计。通过嵌入式软件编程实现了心电信号的采集存储、实时压缩处理和传输。对实际心电信号的压缩实验表明，系统可以实现三路导联心电信号的实时压缩且具有和仿真结果一致的压缩性能。关键词心电图；数据压缩；

3、DSP北京工业大学工学硕士学位论文AbstractElectrocardiogramdiagnosisisdevelopingtowardsremoteandintelligentmodewiththeprogressoftechnology．Datacompressiontechnologyisneededfortheefficientstorage，analysisandtransportationofthelargeamountofECGdata．Andinthecaseofremotepatientmonitoring，real-timeECGcompressionandtrans

4、portationisrequiredtoimprovethediagnosticefficiencyandtoprovidemedicaltreatmentintime．ThisthesisiscomposedofanECGcompressionalgorithmbasedonwaveletanalysisanditsreal—timeapplicationonDSPsystem．Thismultiplecompressionalgorithm，whichisproposedbystudyingexistingalgorithm，issuitableforreal—timeapplica

5、tion．Itmakesuseoftheenergyconcentrationcharacteristicofwaveletcoefficientsandtherelationshipofwaveletcoefficientsindifferentscalestoforrnquantizationvectors．Acodebookreplenishmentmechanismisusedintheprocessofvectorquantizationtodecreasethecomputationalcomplexity．Anenergystandardissettoreducethedat

6、aproduceddunngthecodebookreplenishment．Thereconstructiondistortioniscontrolledautomaticallybyathresholda锄ustmentmechanismtoenhancethealgorithm’Srobustness．Finally,thequantizationresultisrecompressedbylosslessencodenThesimulationresultsindicatedthatthecompressionmethodiseffective．TheDSPsystem，using

7、TMS320VC33chipofTIasthekernel，isdesignedtocompressECGsignalsinrealtimewiththepresentedmethod．ThehardwaredesignincludesA／Dchanneldesign，externalmemoryexpansiondesignandserialinterfacedesign．Sampling，compressionand