以數位訊號處理器實現經驗模態分解法用於心電訊號處理

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：11

、訪客IP：18.221.55.135

姓名

黃建銘(Chien-ming Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

以數位訊號處理器實現經驗模態分解法用於心電訊號處理
(DSP Implementation of Empirical Mode Decomposition for ECG Signal Processing)

相關論文

★ 感光式觸控面板設計	★ 單級式直流無刷馬達系統之研製
★ 單級高功因LLC諧振電源轉換器之研製	★ 多頻相位編碼於穩態視覺誘發電位之大腦人機介面系統設計
★ 類神經網路於切換式磁阻馬達轉矩漣波控制之應用	★ 感應馬達無速度感測之直接轉矩向量控制
★ 具自我調適導通角度功能之切換式磁阻馬達驅動系統---DSP實現	★ 感應馬達之低轉速直接轉矩控制策略
★ 加強型數位濾波器設計於主動式噪音控制之應用	★ 非匹配不確定可變結構系統之分析與設計
★ 無刷直流馬達直接轉矩控制方法之轉矩漣波改善	★ 無轉軸偵測元件之無刷直流馬達驅動器研製
★ 無轉軸偵測元件之開關磁阻馬達驅動系統研製	★ 感應馬達之新型直接轉矩控制研究
★ 同步磁阻馬達之性能分析及運動控制研究	★ 改良比例積分與模糊控制器於線性壓電陶瓷馬達位置控制

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

經驗模態分解法 ( Empirical Mode Decomposition, EMD )，近幾年來被廣泛的應用在訊號解析上面。這是由於我們可以藉由訊號內部變化的時間尺度來將該訊號的能量和頻率直接析出，並且將該訊號分解成數個本質模態函數 ( Intrinsic Mode Function, IMF )。每個本質模態函數皆含有該訊號中各不同尺度的特性，用以表達訊號中的物理特性。
心電訊號 ( Electrocardiogram, ECG ) 是用來判讀心臟是否有相關的心臟疾病的一個重要方法之ㄧ。但是在量測心電訊號時，會因為受測者的呼吸或者是身體的移動，造成量測到的心電訊號產生基線游移 ( Baseline wander ) 現象。而量測環境周遭所使用的儀器設備，也會產生電源線 60 Hz 的電源干擾 ( Power-line interference )，使量測到的心電訊號含有 60 Hz 雜訊。以上這些影響皆會使得心電訊號失真，降低醫師判讀訊號的精確性。
因此，本研究將使用德州儀器公司所生產的數位訊號處理器：TMS320 C6713 DSK 實現經驗模態分解法。製作出一套獨立且無須電腦的心電訊號去基線游移與電源雜訊處理系統。

摘要(英)

The empirical mode decomposition (EMD), Recently, has been used extensively to the analysis of the signal. EMD, which use yardstick change of time within signals to resolve signals into the combination of several intrinsic mode functions (IMFs). IMFs contain different characteristics of signals and can express the physical characteristics in signals.
The Electrocardiogram (ECG) is one of the import methods for diagnosis of heart diseases. But the ECG recordings are often corrupted by baseline wander and power line interference. Baseline wander is mainly caused by subjects breathing and movement. The power line interference also corrupt the ECG signals, which come from power lines to the measurement equipments. These interferences may cause the ECG distortion and lead to wrong diagnosis.
This study proposed DSP implementation of the EMD algorithm and develop a complete system for signal processing without computer.

關鍵字(中)

★ 經驗模態分解法
★ 心電訊號
★ 數位訊號處理器

關鍵字(英)

★ Empirical mode decomposition (EMD)
★ Electrocard

論文目次

中文摘要 I
英文摘要 II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 IX
第一章緒論 01
1.1 研究背景 01
1.2 研究目的與方法 02
1.3 論文大綱 03
第二章經驗模態分解法 04
2.1 瞬時頻率 05
2.2 本質模態函數 05
2.3 經驗模態分解法 07
第三章經驗模態分解法用於心電訊號分析 14
3.1 心電圖概論 14
3.1.1 生理電訊號 14
3.1.2 心電圖 15
3.2 心電訊號雜訊干擾 21
3.3 經驗模態分解法用於心電訊號去雜訊處理 23
3.3.1 離散傅立葉轉換 24
3.3.2 經驗模態分解法用於心電訊號去雜訊方法 25
第四章經驗模態分解法之硬體實現 29
4.1 系統架構 29
4.2 數位訊號處理器簡介 30
4.2.1 數位訊號處理器的優點與功能 30
4.2.2 數位訊號處理器和傳統單晶片的比較 31
4.3 TMS320 C6713 DSK 32
4.3.1 數位信號處理器架構 33
4.3.2 DSK 架構 35
4.3.3 程式發展環境與流程 36
4.3.4 基於晶片架構之函式庫 39
4.4 經驗模態分解法之硬體實現 40
4.4.1 立方弧線 ( Cubic Spline ) 43
4.4.2 串列周邊介面 46
第五章模擬與實驗討論 48
5.1 BIT-MIH 心律不整資料庫 48
5.2 Matlab 模擬 48
5.3 硬體系統量測 55
5.4 結果討論 58
第六章結論與未來展望 59
參考文獻 60
作者簡歷 63

參考文獻

[1] T. Grujic, A. Kuzmanic,“Denoising of surface EMG signals: a comparison of wavelet and classical digital filtering procedures,”Technol. Heal. vol. 12, no. 2, pp. 130-135, 2004.
[2] A. G. P. Hoeks, J. J. W. van de Vorst, A. Dabekaussen, P. J. Brands, and R. S. Reneman“An efficient algorithm to remove low-frequency Doppler signals in digital Doppler systems,”Ultrasound Imag., vol. 13, pp. 135-144, 1991.
[3] R. P. Areny,“On the reduction of interference due common mode voltage in two-electrode biopotential amplifiers,”IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. 33, pp. 1043-1046, 1986.
[4] S. C. Pei and C. C. Tseng,“Elimination of AC interference in electrocardiogram using IIR notch filter with transient suppression,”IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. 42, pp. 1128-1132, Nov. 1995.
[5] 行政院衛生署衛生統計資訊網
http://www.doh.gov.tw/statistic/index.htm
[6] J. C. Huhta and J. G. Webster,“60-Hz interference in electrocardiography,”IEEE Trans. Biomed. Eng., vol.20, no.2, pp. 91-101, Mar. 1973.
[7] J. A. Van Alste and T. S. Schilder,“Removal of baseline wander and power-line interference from the ECG by an efficient FIR filter with a reduced number of taps,”IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. BME-32, pp. 1052-1062, 1985.
[8] N. E. Huang, Z. Shen, S. R. Long, M. C. Wu, H. H. Shih, Q. Zheng, N. C. Yen, C. C. Tung and H. H. Liu,“The empirical mode composition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis,”Proc. Roy. Soc. Lond., vol. A 454, pp. 903-995, 1998.
[9] L. Cohen,“Time-Frequency Analysis,” Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1995.
[10] D. Gabor,“Theory of communication,”Proc. IEE., vol. 26, pp. 429-457, 1946.
[11] E. Bedrosian,“A product theorem for Hilbert transform,”Proc. of IEEE, vol. 51, pp. 868-869, 1963.
[12] N. E. Huang, M. L. Wu, S. R. Long, et al.,“A confidence limit for the Empirical Mode Decomposition and Hilbert spectral analysis,”Proc. Roy. Soc. London A, vol. 459, pp. 2317-2345, 2003.
[13] 黃豪銘. 醫用電子學. 高立. 2004 ; pp. 102-108.
[14] http://mmdays.wordpress.com/2007/05/09/neuron_action_potential/
[15] S. I. Fox,“Human phystology,”McGraw-Hill Inc., 1996.
[16] J. W. Clark, “The origin of biopotentials,”in Medical Instrumentation-Application and Design, 1998, Third Edition, J. G. Webster ED., Houghton Mifflin.
[17] B. C. Mary, Pocket guide to electrocardiography, 1993.
[18] A. C., Paper, and C. A. Grimbergen,“High-quality recording of bioelectric events. Part 1 Interference reduction theory and practice,”Med. Biol. Eng. Comput., vol. 28, no. 5, pp. 389-397, Sep. 1990.
[19] A. C., Paper, and C. A. Grimbergen,“High-quality recording of bioelectric events. Part 2 Low-noise, low-power multichannel amplifier design,”Med. Biol. Eng. Comput., vol. 29, no. 4, pp. 433-440, 1991.
[20] D. H. Gordan,“Triboelectric interference in the ECG,”IEEE Trans.
Biomed. Eng., vol. 22, pp. 252-255, 1975.
[21] M. R. Neuman,“Biopotential amplifiers”in Medical Instrumentation-Application and Design, 1998, Third Edition, J. G. Webster ED., Houghton Mifflin.
[22] H. Liang, Z. Lin, and R. W. M. McCallum,“Artifact reduction in electrogastrogram based on empirical mode decomposition method”Med. Biomed. Eng. Comput., vol. 38 pp. 35-41, 2000.
[23] H. Liang, Q. H. Lin, and J. D. Z. Chen,“Application of the Empirical Mode Decomposition to the Analysis of Esophageal Manometric Data in Gastroesophageal Reflux Disease,”IEEE Trans. Biomed. Eng. vol. 52, no. 10, Oct. 2005.
[24] 盧怡仁、蔡偉和. 單晶片於數位信號處理的應用. 文魁. 2007.
[25]“TMS320 C6713 Floating-Point Digital Signal Processor,”Texas Instrument, 2001.
[26]“TMS320 C6713 DSK Technical Reference,”Spectrum Digital Inc., 2003
[27] The research resource for complex physiologic signals
http://www.physionet.org/

指導教授

徐國鎧(Kuo-Kai Shyu)

審核日期

2008-7-21

推文