基于MATLAB的心电信号的分析与处理设计
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河南科技大学
课程设计说明书
课程名称医学信号处理
题目基于MATLAB的心电信号的分析与处理设计(2)
院系医学技术与工程学院
班级医疗器械工程111班
学生姓名
指导教师侯海燕宋卫东_
日期2014年9月11号
课程设计任务书
(指导教师填写)
课程设计名称医学信号处理学生姓名专业班级医疗器械工程111班
设计题目基于MATLAB的心电信号的分析与处理设计(2)
一、课程设计目的
1.熟练掌握使用MATLAB程序设计方法
2.掌握数字信号处理的基本概念、理论、方法
3.掌握序列离散傅里叶变换的MATLAB实现,并进行频谱分析
4.熟练掌握使用MATLAB设计IIR或FIR数字滤波器
5.学会用MATLAB对信号进行分析和处理
二、设计内容、技术条件和要求
一)设计内容与技术条件
1.根据给定的一段MIT-BIH心电信号(101号),画出心电信号的时域波形和频谱图(幅频和相频);
2.根据心电信号频率范围及其噪声的频率范围设计2个滤波器(一个IIR,一个FIR)实现对心电信号滤波。滤波器的种类(高通,低通,带通,带阻),滤波器性能指标(通阻带截止频率,衰减系数),滤波器的设计方法(IIR有冲击响应不变法和双线性变换法,FIR有窗函数法及频率抽样法)等自行设计。要求输出所设计的滤波器的系统函数,画出滤波器的频率响应(幅频响应和相频响应)曲线;
3.用该滤波器对心电信号进行滤波,画出滤波以后心电信号的时域波形和频谱(幅频);分析信号滤波前后心电信号的时域和频域的变化;
4.两个滤波器滤波效果异同分析;
5.运用GUI设计一个心电信号处理系统界面。(选作)
二)设计要求
1.根据滤波器的性能指标要求,设计数字滤波器;
2.程序中按照IIR滤波器的步骤一步步完成设计;尽可能的少调用MATLAB自带
的函数文件;
3.设计程序要通用性好,整齐易懂,并要求主要语句有注释;
4.设计结果中的图示要美观,整齐,有标题,有纵横坐标标示;
5.课程设计报告要有理论依据、设计过程,结果分析。报告要求实事求是、文理
通顺、字迹端正。
三、时间进度安排
9月1日:查阅资料,复习医学信号处理课程的相关内容,熟悉MATLAB的工作环境,
掌握运算编程方法。
9月2日~5日:按照课程设计要求,完成课程设计的程序设计部分。
9月8日~10日:调试并完善程序,撰写课程设计说明书。
9月11~12日:答辩。
四、主要参考文献
参考资料
(1)数字信号处理——理论、算法与实现胡广书清华大学出版社
(2)数字信号处理及MATLAB实现余成波清华大学出版社
(3)MATLAB7.0在数字信号处理中的应用罗军辉机械工业出版社
(4)数字信号处理原理及其MATLAB实现从玉良电子工业出版社
(5)MATLAB帮助文件
相关网站
(1)MATLAB中国论坛
(2)MATLAB学习网
(3)MATLAB中文论坛
指导教师签字:侯海燕2014年8月25日
目录
1、设计目的意义 (1)
2、设计内容 (1)
2.1设计原理 (1)
2.2要求 (1)
2.3内容 (1)
3、计过程及分析 (1)
3.1原始心电信号分析 (1)
3.2 设计滤波器 (3)
4、结果分析 (7)
5、参考文献 (7)
附录 (8)
1、设计目的意义
本次课程主要达到以下几个目的:
(1) 熟练掌握使用MATLAB程序设计方法
(2) 掌握序列离散傅里叶变换的MATLAB实现,并进行频谱分析
(3) 熟练掌握使用MATLAB设计IIR或FIR数字滤波器
2、设计内容
2.1设计原理
(1)频谱分析(傅里叶变换)
(2)滤波器设计
IIR(冲激响应不变法,双线性变换法)详解见附录
FIR(窗函数法,频率抽样法)详解见附录
(3)信号滤波(时域卷积,频域相乘)
2.2要求
要求设计出心电数据处理的处理与分析程序。
(1) 处理对象:心电数据;
(2) 内容:心电数据仿真,心电数据处理(仿真数据,真实数据);
(3) 结果:得到处理结果。
2.3内容
(1)原始心电信号的时域波形和频谱图(幅频和相频)。
(2)IIR滤波器的频率响应(幅频响应和相频响应)曲线;原始心电信号经IIR滤波器滤波后的心电信号的时域波形和频谱图(幅频和相频);
(3)FIR 滤波器的频率响应(幅频响应和相频响应)曲线;原始心电信号经FIR 滤波器滤波后的心电信号的时域波形和频谱图(幅频和相频);
3、设计过程及分析
3.1原始心电信号分析
用load 函数将原心电信号导入b = load('C:\Users\Administrator\Desktop\课程设计\101ecg.txt'),并画出心电信号的时域波形和频谱图(幅频和相频),如图1所示:
01234567
8910
-20
2
原始心电信号的时域波形图
时间t/s
幅值/A 050100150200250
300350
050
100
150
原始心电信号的频谱图频率/HZ
幅值/d b 050100150200
250300350
-50
5
原始心电信号的相频图频率/Hz 相角/r a d
图1 原始心电信号的时域波形图及频谱图
心电信号由于受到人体诸多因素的影响,因而有着一般信号所没有的特点: