基于MATLAB的心电信号分析心电信号分析自己做的带程序带图片.docx
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基于MATLAB的心电信号分析心电信号分析自己做的带程序带图片
基于MATLAB的心电信号分析
摘要:
本课题设计了一个简单的心电信号分析系统。
直接采用Matlab语言编程的静态仿真方式、采用Simulink进行动态建模和仿真的方式,对输入的原始心电信号,进行线性插值处理,并通过matlab语言编程设计对其进行时域和频域的波形频谱分析,根据具体设计要求完成系统的程序编写、调试及功能测试。
得出一定的结论。
关键字:
matlab、心电信号提取、线性插值、滤波、simulink仿真。
一、课题目的及意义
心电信号是人类最早研究并应用于医学临床的生物信号之一,它比其它生物电信号更易于检测,并且具有较直观的规律性,因而心电图分析技术促进了医学的发展。
然而,心电图自动诊断还未广泛应用于临床,从国内外的心电图机检测分析来看,自动分析精度还达不到可以替代医生的水平,仅可以为临床医生提供辅助信息。
其主要原因是心电波形的识别不准,并且心电图诊断标准不统一。
因此,探索新的方法以提高波形识别的准确率,寻找适合计算机实现又具诊断价值的诊断标准,是改进心电图自动诊断效果,扩大其应用范围的根本途径。
如何把心电信号的特征更加精确的提取出来进行自动分析,判断出其异常的类型成了亟待解决的焦点问题。
本课题通过matlab语言编程,对原始心电信号进行一定的分析处理。
二、课题任务及要求
1、必做部分
(1)利用Matlab对MIT-BIH数据库提供的数字心电信号进行读取,并还原实际波形。
(2)对原始心电信号做线性插值
(3)对处理前后的心电信号分别做频谱分析
利用Matlab软件对处理前后的心电信号编程显示其频谱,分析比较滤 波前后的频谱,得出结论。
(4)Simulink仿真
根据前面的设计,进行基于Simulink的动态仿真设计。
实现心电信号 的分析和处理。
2、选作部分
(1)只截取大约2.5s,三个周期左右,大约800个采样数据进行分析。
(2)60Hz工频陷波器设计
三、设计技术指标
四、设计方案论证
1、必做部分
2、选作部分
五、设计内容及结果分析
1、基于matlab编写的程序如下:
%读取心电信号并转化成数组形式
function[t,Xn]=duquexinhao1(w)
fid=fopen(w);
C=textscan(fid,'%8c%f%*f','headerlines',2);%去除前两行
fclose(fid);
a=C{2};
b=C{1};
k=length(b);
fori=1:
k
c(i)=strread(b(i,:
),'%*s%f','delimiter',':
');
end
c=c';
d=[c,a];
t=d(:
1); %时间
Xn=d(:
2); %幅度
%线性插值
function[t3,Xn3]=xianxingchazhi(t,Xn)
m=max(t);
t3=0:
0.001:
m;
t3=t3';
Xn3=interp1(t,Xn,t3);
%保存插值前的信号
functionbaocun1(t,Xn)
fid=fopen('t.txt','wt');
fprintf(fid,'%g\n',t);
fclose(fid);
fid=fopen('Xn.txt','wt');
fprintf(fid,'%g\n',Xn);
fclose(fid);
%保存插值后的信号
functionbaocun2(t1,Xn1)
fid=fopen('t1.txt','wt');
fprintf(fid,'%g\n',t1);
fclose(fid);
fid=fopen('Xn1.txt','wt');
fprintf(fid,'%g\n',Xn1);
fclose(fid);
%画初始信号和即插值后信号频谱
functionkeshehuatu(t,Xn,t1,Xn1)
f=1000;
T=1/f;
m=1:
length(Xn);
k1=length(Xn1);
m1=1:
k1;
q=f*m/length(Xn);
q1=f*m1/k1;
subplot(2,2,1)
plot(t,Xn)
title('初始信号时域波形')
subplot(2,2,2)
Y=fft(Xn);
plot(q,abs(Y))
title('初始信号频谱')
subplot(2,2,3)
axis([0,1000,0,1000])
plot(t1,Xn1)
title('插值信号时域波形')
Y1=fft(Xn1);
subplot(2,2,4)
axis([0,1000,0,5000])
plot(q1,abs(Y1))
title('插值信号频谱')
%低通滤波器
function[H,f]=kesheditonglvboqi(wp,ws,Rp,As,Xn1)
T=0.001;
f=1/T;
[N,Wc]=buttord(wp,ws,Rp,As,'s');
[b,a]=butter(N,Wc,'s');
f=(0:
length(Xn1)-1)*f/length(Xn1);w=f*2*pi;
H=freqs(b,a,w);
%高通滤波器
function[H,f]=keshegaotonglvboqi(wp,ws,Rp,As,Xn1)
T=0.001;
fs=1/T;
[N,Wc]=buttord(wp,ws,Rp,As,'s');
[b,a]=butter(N,Wc,'high','s');
f=(0:
length(Xn1)-1)*fs/length(Xn1);w=f*2*pi;
H=freqs(b,a,w);
%带阻滤波器
function[H,f]=keshedaizulvboqi(wp,ws,p,s,Xn1)
T=0.001;
f=1/T;
[N,Wc]=buttord(wp,ws,p,s,'s');
[b,a]=butter(N,Wc,'stop','s');
f=(0:
length(Xn1)-1)*f/length(Xn1);w=f*2*pi;
H=freqs(b,a,w);
主函数如下
(1)、将信号通过低通、高通、带阻滤波器程序
[t,Xn]=duquexinhao1('117.txt');
baocun1(t,Xn) %保存读取信号
[t1,Xn1]=xianxingchazhi(t,Xn);
baocun2(t1,Xn1)%保存插值后信号
xy=[t1,Xn1]; %仿真输入二维数组
figure
(1)
keshehuatu(t,Xn,t1,Xn1) %画原始信号和插值后信号波形和频谱
wp=90*2*pi; %低通滤波器滤波
ws=99*2*pi;
p=1;
s=35;
[H1,f]=kesheditonglvboqi(wp,ws,p,s,Xn1);
wp=4*2*pi; %高通滤波器滤波
ws=0.25*2*pi;
p=1;
s=35;
[H2,f]=keshegaotonglvboqi(wp,ws,p,s,Xn1);
wp=[58,62]*2*pi; %带阻滤波器
ws=[59.9,60.1]*2*pi;
[H3,f]=keshedaizulvboqi(wp,ws,p,s,Xn1);
H=abs(H1).*abs(H2).*abs(H3);%低通和高通和带阻组合的滤波器
Y=H'.*abs(fft(Xn1)); %经过滤波后心电信号频谱
y=ifft(Y); %滤波后心电信号时域波形
figure
(2)
subplot(2,2,1)
plot(f,abs(H1))
axis([0,150,0,1.5])
title('低通滤波器')
subplot(2,2,2)
plot(f,abs(H2))
axis([0,50,0,1.5])
title('高通滤波器')
subplot(2,2,3)
plot(f,abs(H3))
axis([0,150,0,1.5])
title('带阻滤波器')
subplot(2,2,4)
plot(f,abs(H))
axis([0,100,0,1.5])
title('组合后滤波器')
figure(3)
plot(f,abs(Y))
axis([0,100,0,80])
title('滤波后心电信号频谱')
figure(4)
subplot(2,1,1)
plot(t1,Xn1)
title('滤波前信号')
subplot(2,1,2)
plot(t1,y)
title('滤波后信号')
所出图形如下
结果分析:
(2)、直接通过带通滤波器程序
[t,Xn]=duquexinhao1('117.txt');
baocun1(t,Xn) %保存读取信号
[t1,Xn1]=xianxingchazhi(t,Xn);
baocun2(t1,Xn1)%保存插值后信号
figure
(1)
keshehuatu(t,Xn,t1,Xn1) %画原始信号和插值后信号波形和频谱
wp=[2,80]*2*pi;
ws=[0.25,99]*2*pi;
p=1;
s=35;
[H1,f]=kesheditonglvboqi(wp,ws,p,s,Xn1);
H=abs(H1); %带通
Y=H'.*abs(fft(Xn1));%经过滤波后心电信号频谱
y=ifft(Y); %滤波后心电信号时域波形
figure
(2)
subplot(1,2,1)
plot(f,abs(H1))
axis([0,200,0,1.5])
title('带通滤波器')
subplot(1,2,2)
plot(f,abs(Y))
axis([0,100,0,80])
title('滤波后心电信号频谱')
figure(3)
subplot(2,2,1)
plot(t1,Xn1)
title('滤波前信号')
subplot(2,2,2)
plot(t1,y)
title('滤波后信号')
subplot(2,2,3)
plot(t1,Xn1)
axis([0,1.5,-1.5,1.5])
title('滤波前截取一部分信号')
subplot(2,2,4)
plot(t1,y)
axis([0,1.5,-1.5,1.5])
title('滤波后截取一部分信号')
所出图形如下
结果分析:
(3)、将信号通过低通、高通组合成的带通滤波器程序
[t,Xn]=duquexinhao1('117.txt');
baocun1(t,Xn) %保存读取信号
[t1,Xn1]=xianxingchazhi(t,Xn);
baocun2(t1,Xn1)%保存插值后信号
figure
(1)
keshehuatu(t,Xn,t1,Xn1) %画原始信号和插值后信号波形和频谱
xy=[t1,Xn1];
wp=0.52*2*pi; %低通滤波器滤波
ws=0.62*2*pi;
p=1;
s=35;
[H1,f]=kesheditonglvboqi(wp,ws,p,s,Xn1);
wp=0.10*2*pi
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