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心电图机自动分析算法的研究与实现（硕士学位论文），共68页。
摘要
目前市面上销售的来自国外的心电图机价格昂贵，某些国外软件授权费用更是超过了一些国产心电图机的整机成本。虽然国内已有多家制造心电图机的厂商，但是在信号的处理算法和检测算法方面仍与国外有很大差距，同时，大多数心电图机功能比较单一，不利于医生综合利用病人的各种信息进行正确的诊断。本课题主要研究了基于心电图机的数据预处理算法和时频分析包括心电向量检查功能、心室晚电位检测功能、频谱心电图分析功能、高频心电图检测功能等的检测算法，同时通过对比分析得出了标准 12 导联转换 Frank 导联的转换系数矩阵。目的是为了解决目前市场上常见的心电图机预处理算法缺陷以及丰富了心电图机的功能。本文主要的研究内容如下：
对数据的预处理算法进行了研究。包括提出了 SDFT 单频点幅值法的导联脱落检测算法和基于边缘增强算法的起搏器信号检测算法等，并且完成了对心电图主要滤波器基线漂移滤波器、工频滤波器、低通滤波器的设计。
完成了对心电向量分析算法的研究。包括实现了基于 QRS 检测和斜率法的实时检测 P 波检测算法、提出了一种基于计算几何学中叉积法的向量环面积计算方法、完成了平均模板低通滤波器的优化设计和通过对比分析得出了标准 12 导联转换 Frank 导联的转换系数矩阵。
综合运用时域分析和频域分析两种手段完成了心电图三个独立的分析模块包括基于叠加平均技术和三维频谱分析技术的心室晚电位检测功能、基于 FFT 变换的频谱心电图分析功能、基于微分法的高频心电图检测功能的算法研究。
确定了使用 S3C2410A 作为主控芯片和 STF32F103 作为心电采集板的 MCU以及 ADS1298 作为心电采集板的 AD 转换芯片，设计出了硬件电路。同时将μC/OS-II 作为系统软件。完成了系统的主要任务的设计。
关键词：心电图机；数据预处理算法；时频分析功能

目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第 1 章 绪 论 1
11 课题研究的来源 1
12 本课题研究的目的及意义 1
13 国内外相关技术发展现状 2
131 心电图机的发展 2
132 心电信号的滤波预处理技术 4
133 心电信号波形检测技术 5
14 本文的主要研究内容 6
第 2 章 系统总体设计 7
21 系统总体设计 7
22 硬件总体设计 8
221 主控板模块硬件设计 8
222 心电板采集模块硬件设计 9
223 电路评价指标 10
23 系统软件设计 11
231 系统任务设计 11
232 主要任务处理流程 12
24 自动分析算法设计 13
241 心电信号预处理算法设计 13
242 各功能模块算法设计 14
25 本章小结 15
第 3 章 心电信号预处理算法的研究 16
31 导联脱落检测算法研究 16
311 导联脱落检测原理 16
312 导联检测方案对比分析 17
313 滤波器设计 18
32 基线漂移高通滤波器设计 20
321 一阶 IIR 滤波器设计及其缺陷分析 20
322 基于平均级联的基线滤波器 21
33 工频陷波器设计 22 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
331 二阶 IIR 滤波器的实现 22
332 二阶 IIR 滤波器的振铃现象 23
333 基于输入处理的去振铃算法 23
334 基于输出处理的去振铃算法 24
34 起搏信号检测算法研究 25
35 QRS 波检测与起止点的定位算法 26
36 本章小结 27
第 4 章 心电向量分析算法的研究 28
41 基于实时 QRS 检测的向量环实时刷新算法 28
42 平均模板滤波器设计 29
421 缺陷分析 29
422 解决方案 30
43 心电向量各向量环面积算法研究 30
44 标准 12 导联推导 Frank 导联系数矩阵的研究 33
441 最小二乘法求解系数 33
442 验证方法 34
443 评价指标 35
444 结果分析 36
45 心电向量模块程序设计及其验证 38
47 本章小结 39
第 5 章 心电时频分析算法研究 40
51 心室晚电位检测算法的研究 40
511 基本原理 40
512 时域分析法 40
513 频域分析法 43
514 心室晚电位模块性能测试 45
52 频谱心电图分析算法的研究 46
521 频谱心电图研究内容 46
522 改进的相干函数计算方法 47
523 频谱心电图程序设计 47
524 频谱心电图模块性能测试 49
53 高频心电图算法的研究 50
531 基本原理 50
532 高频心电图检测算法 50 - III -
54 本章小结 53
结 论 54
参考文献 55
致 谢 60