基于可編程邏輯器件的心電信號實時壓縮方法研究.pdf

1、隨著科學技術的進步，心電圖診斷技術正向遠程化和智能化的方向發(fā)展。為了便于對大量的心電數(shù)據(jù)進行存儲、分析和傳輸，必須對其進行有效的壓縮。而且在需要進行遠程實時心電監(jiān)護的場合還必須做到心電數(shù)據(jù)的實時壓縮與傳輸，以提高病情的診斷效率并為患者提供及時可靠的醫(yī)療救護。 論文圍繞著心電數(shù)據(jù)壓縮的算法以及硬件實現(xiàn)這兩個方面展開，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失真度，以及硬件的可實現(xiàn)性的基礎上，選擇折線逐次逼近（LADT）

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

3、學運算從而實現(xiàn)實時壓縮的算法，通過仿真實驗驗證，采用改進后的算法，不但保持了高壓縮比和失真小的優(yōu)點，而且得到了良好的實時壓縮效果。 針對改進后心電信號壓縮算法的實現(xiàn)，本文設計了基于FPGA的心電信號采集及壓縮處理系統(tǒng)的硬件電路。該系統(tǒng)包括心電信號的模擬采集部分和基于FPGA的心電數(shù)據(jù)實時壓縮處理部分，F(xiàn)PGA芯片選擇的是Xilinx公司高性價比的XC3S400芯片，F(xiàn)PGA數(shù)據(jù)處理部分主要包括A/D數(shù)據(jù)采集設計、片外存儲器擴展設

4、計、D/A轉(zhuǎn)換電路設計以及與上位機通信電路。通過嵌入式軟件編程實現(xiàn)了心電信號的采集存儲、實時壓縮處理和傳輸，最終通過對心電信號的壓縮實驗表明，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)心電信號的實時壓縮，最終壓縮比為6，壓縮重建后信號延遲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。 課題中設計開發(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聯(lián)心電信號并進行實時壓縮處理和傳輸。在此系統(tǒng)上實際驗