心电图信号建立心脏活动观察系统timefrequencydomain处理演算法(源码)
本次课题名称为基于心电图信号建立心脏活动观察系统-心跳发生侦测根据Time-Frequency domain处理演算法，是基于时频域分析处理演算方法来观察心跳发生侦测位置。该课题的相关主题是短时傅立叶变换技术，其方法是在心电图中根据心脏跳动来找出QRS波中最高位置的点。关键词 心电信号； 傅立叶变换技术，傅立叶级数；π/4DQPSK信号；R检测原理
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
2 基本理论介绍 1
2.1 心电信号 1
2.1.1 心电信号的特点 2
2.1.2 心电信号的特征波形 2
2.1.3 R波检测原理 3
2.2 QRS波 3
2.3时域分析与频域分析 4
2.4 傅立叶变换技术 5
2.4.1 离散型信号的傅立叶变换 6
2.4.3 连续性信号的傅立叶变换 6
2.4.3 傅立叶级数 6
2.4.4 短时傅立叶变换技术 7
2.5 Π/4DQPSK信号解调 8
3 实验制作过程 11
3.1 实验制作软件安装及使用说明 11
3.2 程序软件的安装 16
3.3 实验设计过程及其功能 17
3.3.1 实验程序中运动到的函数说明 18
3.4 预处理设计部分介绍 19
3.5 主程序部分解说 19
3.6 实验测试结果展示与分析 20
总结 29
致谢 31
参考文献 32
附录 程序展示 34
1 绪论
1.1 研究背景及意义
随着现代科技和社会生活的快速发展，人们的生活水平也随之有所提高。而信息处理的应用在人们的生活中是不可缺少的一部分。但随着生活质量水平的提高，人们工作学习的忙碌，使自己的身心受到巨大压力。据网上调查显示，一般年龄在45~55岁的中年人心脏病发病率最高，主要是缺乏锻炼，不良的生活作息，不规律饮食等等，不过最近几年，在患有心脏疾病方面的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
人数有了明显的上 升趋势，有年轻人群随 之加入其中。在以前，患有心脏方面疾病的人主要是在中老年人群，而现在大多出现在青年人群。由此可见，心脏疾病无论对青少年人群身体健康和生命还是对中老年人群身体健康和生命都有很大的影响。此篇论文写的是检测人们在心脏方面有何异样，并由此能判断出心脏的状况，以测试正常心电指数的数据为例。
心电信号对判断心脏方面疾病产生重要作用，而心电信息是在生物电信息中最主要的医学工具，具有规律性。由于在现代科技（计算机）技术持续发展下，心电图分析也被人越来越重视，能减轻医生的工作负担，使医生的工作效率变快。放在以前，心电图自动分析还没有应用到临床，在分析精确度不高的状况下，还是医生的分析比较好一些。其最重要的理由是心电信号的测试不准确而且会诊规范性不一样。
时频域分析在现代是一种让人非常重视的信号处理方式，其与频率和时间有关，它的时频信号是一个二维信号。以时间和频率为信号，将一维的时间信号映射到一个二维的时频平面[7]。
2 基本理论介绍
2.1 心电信号
心电图，英文缩写为ECG，是通过心电图机器显示屏上记录心脏每一次跳动周期所产生的心电变化活动图形的一种手段。也称为心电信号。其处理是生物医学领域重要的研究对象之一，它的特征参数检测和波形识别是心电图自动分析诊断系统的关键，直接影响到诊断的准确性和可靠性[20]。
2.1.1 心电信号的特点
心电信号，英文名称是Electrocardiosignal，其缩写ECG，它是一种微弱的低频率的心电信号，特别表现是在测量人体的时候，其信号相当的微弱。其振幅小于等于5微伏，心电信号频率区域最高不足100HZ ，最低在于0.05HZ，并通过人体皮肤表面的电极采集ECG信号采集[1]。在测量心电信号数据时，心电信号测量工具是一种媒介，来测量人体心脏跳动频率的数据。人体就像是移动数据网，在采集心电信号数据过程中，受外界环境干扰很小,工频干扰对心电信号的影响最大。其干扰频率在50赫兹。人体是一个半导体，也会影响测量心电信号的数据。
心电信号有以下几个特点：
第一，信号微弱：获取信号一般只有10μV~5mV,其中典型的类型值为1mV；10μV是胎儿心电信号[1]。
第二，测试的频率范围低，有很大的噪声。在测量信号时，它必然会接触外界各种噪声都会影响测量数据[1]。
第三，不稳定性：人体各器官之间的相互作用[1]，因为人有不稳定的情绪[1]。
2.1.2 心电信号特征波形
图2.1 心电图中心电信号波形
上图是心电信号的一个周期，完整的心电信号波形从前到后排序为P波、PR波、QPS波、QT/QTc、ST段、T波、U波组成。测量时主要是看QRS波形。人的平均心率（HR）范围是60BPM到100BPM，ST波范围是在2到+2mm, PR波的范围是在0.12到0.20秒，QPS波的范围是在0.08秒到0.12秒。
P波:是心房收缩的结果，其波形比较小，形状类似于拱形。波形通常要小于等于0.12秒，高度也不小于等于0.12毫伏，如果超过其区间值，通常表示有可能是心房肥大增厚。
PR波：是从P波的起始位置到QRS波的起始位置这段长度，主要是观察心房的去极化。PR波形的宽度是在0.12到0.2秒之间。其幅值比较小，差不多与基线水平。如果波形太长，通常是房室结可能出现阻滞情况。
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
2 基本理论介绍 1
2.1 心电信号 1
2.1.1 心电信号的特点 2
2.1.2 心电信号的特征波形 2
2.1.3 R波检测原理 3
2.2 QRS波 3
2.3时域分析与频域分析 4
2.4 傅立叶变换技术 5
2.4.1 离散型信号的傅立叶变换 6
2.4.3 连续性信号的傅立叶变换 6
2.4.3 傅立叶级数 6
2.4.4 短时傅立叶变换技术 7
2.5 Π/4DQPSK信号解调 8
3 实验制作过程 11
3.1 实验制作软件安装及使用说明 11
3.2 程序软件的安装 16
3.3 实验设计过程及其功能 17
3.3.1 实验程序中运动到的函数说明 18
3.4 预处理设计部分介绍 19
3.5 主程序部分解说 19
3.6 实验测试结果展示与分析 20
总结 29
致谢 31
参考文献 32
附录 程序展示 34
1 绪论
1.1 研究背景及意义
随着现代科技和社会生活的快速发展，人们的生活水平也随之有所提高。而信息处理的应用在人们的生活中是不可缺少的一部分。但随着生活质量水平的提高，人们工作学习的忙碌，使自己的身心受到巨大压力。据网上调查显示，一般年龄在45~55岁的中年人心脏病发病率最高，主要是缺乏锻炼，不良的生活作息，不规律饮食等等，不过最近几年，在患有心脏疾病方面的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
人数有了明显的上 升趋势，有年轻人群随 之加入其中。在以前，患有心脏方面疾病的人主要是在中老年人群，而现在大多出现在青年人群。由此可见，心脏疾病无论对青少年人群身体健康和生命还是对中老年人群身体健康和生命都有很大的影响。此篇论文写的是检测人们在心脏方面有何异样，并由此能判断出心脏的状况，以测试正常心电指数的数据为例。
心电信号对判断心脏方面疾病产生重要作用，而心电信息是在生物电信息中最主要的医学工具，具有规律性。由于在现代科技（计算机）技术持续发展下，心电图分析也被人越来越重视，能减轻医生的工作负担，使医生的工作效率变快。放在以前，心电图自动分析还没有应用到临床，在分析精确度不高的状况下，还是医生的分析比较好一些。其最重要的理由是心电信号的测试不准确而且会诊规范性不一样。
时频域分析在现代是一种让人非常重视的信号处理方式，其与频率和时间有关，它的时频信号是一个二维信号。以时间和频率为信号，将一维的时间信号映射到一个二维的时频平面[7]。
2 基本理论介绍
2.1 心电信号
心电图，英文缩写为ECG，是通过心电图机器显示屏上记录心脏每一次跳动周期所产生的心电变化活动图形的一种手段。也称为心电信号。其处理是生物医学领域重要的研究对象之一，它的特征参数检测和波形识别是心电图自动分析诊断系统的关键，直接影响到诊断的准确性和可靠性[20]。
2.1.1 心电信号的特点
心电信号，英文名称是Electrocardiosignal，其缩写ECG，它是一种微弱的低频率的心电信号，特别表现是在测量人体的时候，其信号相当的微弱。其振幅小于等于5微伏，心电信号频率区域最高不足100HZ ，最低在于0.05HZ，并通过人体皮肤表面的电极采集ECG信号采集[1]。在测量心电信号数据时，心电信号测量工具是一种媒介，来测量人体心脏跳动频率的数据。人体就像是移动数据网，在采集心电信号数据过程中，受外界环境干扰很小,工频干扰对心电信号的影响最大。其干扰频率在50赫兹。人体是一个半导体，也会影响测量心电信号的数据。
心电信号有以下几个特点：
第一，信号微弱：获取信号一般只有10μV~5mV,其中典型的类型值为1mV；10μV是胎儿心电信号[1]。
第二，测试的频率范围低，有很大的噪声。在测量信号时，它必然会接触外界各种噪声都会影响测量数据[1]。
第三，不稳定性：人体各器官之间的相互作用[1]，因为人有不稳定的情绪[1]。
2.1.2 心电信号特征波形
图2.1 心电图中心电信号波形
上图是心电信号的一个周期，完整的心电信号波形从前到后排序为P波、PR波、QPS波、QT/QTc、ST段、T波、U波组成。测量时主要是看QRS波形。人的平均心率（HR）范围是60BPM到100BPM，ST波范围是在2到+2mm, PR波的范围是在0.12到0.20秒，QPS波的范围是在0.08秒到0.12秒。
P波:是心房收缩的结果，其波形比较小，形状类似于拱形。波形通常要小于等于0.12秒，高度也不小于等于0.12毫伏，如果超过其区间值，通常表示有可能是心房肥大增厚。
PR波：是从P波的起始位置到QRS波的起始位置这段长度，主要是观察心房的去极化。PR波形的宽度是在0.12到0.2秒之间。其幅值比较小，差不多与基线水平。如果波形太长，通常是房室结可能出现阻滞情况。
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