基于可編程邏輯器件的心電信號(hào)實(shí)時(shí)壓縮方法研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，心電圖診斷技術(shù)正向遠(yuǎn)程化和智能化的方向發(fā)展。為了便于對(duì)大量的心電數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和傳輸，必須對(duì)其進(jìn)行有效的壓縮。而且在需要進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)的場(chǎng)合還必須做到心電數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)壓縮與傳輸，以提高病情的診斷效率并為患者提供及時(shí)可靠的醫(yī)療救護(hù)。 論文圍繞著心電數(shù)據(jù)壓縮的算法以及硬件實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)方面展開，在分析和研究了國內(nèi)外現(xiàn)狀和綜合考慮了算法壓縮比和信號(hào)失真度，以及硬件的可實(shí)現(xiàn)性的基礎(chǔ)上，選擇折線逐次逼近（LADT）

2、壓縮算法進(jìn)行研究。原始的折線逐次逼近壓縮算法充分利用了心電信號(hào)的特點(diǎn)，采用折線來擬和曲線，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮，此種算法只需要曲線上的每一點(diǎn)到折線的距離不超過容限，這樣可以在曲線較陡的時(shí)候保持較高的壓縮比，而且恢復(fù)出來的曲線與原來的曲線在形狀上的差異較小。在時(shí)域壓縮方法中，此種方法的壓縮比最高，但該算法在過去一直未被采用，原因便是在直接實(shí)現(xiàn)時(shí)需要很復(fù)雜的運(yùn)算，難以實(shí)時(shí)完成。本文針對(duì)該算法存在的這一問題，對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種可以避免復(fù)雜數(shù)

3、學(xué)運(yùn)算從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)壓縮的算法，通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，采用改進(jìn)后的算法，不但保持了高壓縮比和失真小的優(yōu)點(diǎn)，而且得到了良好的實(shí)時(shí)壓縮效果。 針對(duì)改進(jìn)后心電信號(hào)壓縮算法的實(shí)現(xiàn)，本文設(shè)計(jì)了基于FPGA的心電信號(hào)采集及壓縮處理系統(tǒng)的硬件電路。該系統(tǒng)包括心電信號(hào)的模擬采集部分和基于FPGA的心電數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)壓縮處理部分，F(xiàn)PGA芯片選擇的是Xilinx公司高性價(jià)比的XC3S400芯片，F(xiàn)PGA數(shù)據(jù)處理部分主要包括A/D數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)、片外存儲(chǔ)器擴(kuò)展設(shè)

4、計(jì)、D/A轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)以及與上位機(jī)通信電路。通過嵌入式軟件編程實(shí)現(xiàn)了心電信號(hào)的采集存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)壓縮處理和傳輸，最終通過對(duì)心電信號(hào)的壓縮實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)心電信號(hào)的實(shí)時(shí)壓縮，最終壓縮比為6，壓縮重建后信號(hào)延遲10ms左右，從而證明了本文的心電壓縮方案是完全可以滿足性能要求的。 課題中設(shè)計(jì)開發(fā)的基于FPGA的心電數(shù)據(jù)采集壓縮系統(tǒng)是一種便攜式的心電記錄儀，可以高精度采集患者的多導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)并進(jìn)行實(shí)時(shí)壓縮處理和傳輸。在此系統(tǒng)上實(shí)際驗(yàn)