脉搏信号处理y105

数字信号处理综合训练

说明书

题目：脉搏信号间期序列的时域、频域分析

学院：电气工程与信息工程学院

班级：电子信息科学与技术（1）班

姓名：***

学号：********

2011年7月15日

目录

1 脉搏信号处理的基本思路 (1)

2信号预处理 (2)

3 脉搏信号的时域分析 (5)

4 脉搏信号频域分析 (8)

5程序清单 (9)

6 心得体会 (23)

7参考文献 (24)

5 程序清单

%加载采样数据；

y=[y10 y11 y12 y13 y14 y15];

t=1:6000; %时域范围；

figure(1);

subplot(2,1,1);

y=-y; plot(t,y); grid on;

title('脉搏信号'); xlabel('时间/ms'); ylabel('相对幅度'); %截取整数倍周期

data1=min(y(1:500));

data2=min(y(5000:5500));

for i=1:500

if y(i)==data1

m1=i;

end

end

for j=5000:5500

if y(j)==data2

m2=j;

end

end

mb=m2-m1; y=y(m1:m2); t=1:mb+1;

subplot(2,1,2);

plot(t,y); title('脉搏信号');

xlabel('时间/ms'); ylabel('相对幅度'); grid on; 原始的脉搏信号和经过整数倍提取后的信号如下图所示

图1

%带通滤波器,虑除工频.基线漂移和肌电干扰；

figure(2);

fs=1500;%采样频率；

wp=[0.9,30]/(fs/2);%设置通带截止频率;

ws=[0.1,200]/(fs/2);%设置阻带截止频率;

rp=0.5;%通带波纹系数;

rs=40;%阻带波纹系数;

[N,wc]=buttord(wp,ws,rp,rs);

[num,den]=butter(N,wc);%滤波器分子分母系数向量；

[H,W]=freqz(num,den);

subplot(2,1,1);

plot(fs*W/(2*pi),abs(H));

title('butterworth带通滤波器幅频响应');

xlabel('频率/Hz'); ylabel('幅度'); grid on;

y1=filtfilt(num,den,y);%脉搏信号通过零相位滤波器；

subplot(2,1,2); plot(y1);

title('脉搏信号通过带通滤波器');

xlabel('时间/ms'); ylabel('幅度'); grid on;

脉搏信号通过零相位带通滤波器后，高频信号和基线漂移信号有所衰减，信号变得清晰。

图2

%小波包消噪；

%进行一维小波消噪

figure(3);

z=wden(y1,'heursure','s','mln',3,'sym8');%[XD,CXD,LXD]=wden (X,tptr,sorh,scal,n,’wavename’)使用小波系数阈值，返回输入信号X除噪后的信号XD，输出参数[CXD,LXD]表示XD的小波分解结构。 %输入参数中，tptr同thselect（）函数；sorh为‘s’或‘h’表示软硬阈值；n表示在n 层上的小波分解；wavename指定小波名称；scal定义阈值调整比例： %‘one’不设定比例；

%‘sln’使用的基

于第单层系数噪声估计，设置比例；

%‘mln’用噪声层的层相关估计，调整比例。

subplot(2,1,1);

plot(z); title('小波消噪后的信号');

xlabel('时间/ms'); ylabel('幅度'); grid on;

%小波包消噪，固定阈值

nn=length(y1);

thr=sqrt(2*log(nn*log(nn)/log(2)));

y2=wpdencmp(y1,'s',4,'db4','sure',thr,1);

subplot(2,1,2); plot(y2);

title('小波包消噪后的信号y2');

xlabel('时间/ms'); ylabel('幅度'); grid on;

图3

小波包消除信号中夹杂的突变信号，使得脉搏信号能准确反映人体的生理状况。

经过消噪后的脉搏信号如图3所示，比未经处理的信号更清晰，准确。

figure(4);

s1=fft(y,fs);%原始脉搏信号傅里叶变换；

subplot(2,1,1);

plot(abs(s1));%幅频特性； axis([0,400,0,40]);%定坐标范围；title('原脉搏信号幅频响应');

xlabel('频率/Hz'); ylabel('幅度'); grid on;

s2=fft(y2,fs);

subplot(2,1,2); plot(abs(s2));

axis([0,400,0,15]);%定坐标范围；

title('消噪后脉搏信号幅频特性');

xlabel('频率/Hz'); ylabel('幅度'); grid on;

图4

原始的脉搏信号经过带通滤波器以及小波消噪后，主要频率集中在0—40HZ之间，极低频段的基线漂移信号被滤除，高频段的工频干扰和肌电干扰也被滤除。

%时域分析；

%求1s中出现的最大值，取其0.6倍作为阈值，计算y的平均幅值pR v13=y1; v13=v13-mean(v13); %去基频直流分量;

v13=[v13 zeros(1,length(y)-length(v13))];