【生物医学信号处理及其MATLAB应用】Chapter 1 生物医学信号概述

Chapter 1 生物医学信号概述

    • 第一章 生物医学信号概述
      • 一、信号
      • 二、生物医学信号
      • 三、生物医学信号处理的内容
      • 三、处理生物医学信号的目的

第一章 生物医学信号概述

一、信号

​ 信号:携带信息的物理量

​ 来自于真实世界的信号各不相同,但大致可分为四种类型:

​ ①确定信号:确定信号在真实世界中较少出现,所谓确定信号是指在已知足够过去值的条件下,能够准确预测该信号未来值的一类信号,换句话说,只要能够用封闭的数学表达式来表示的一类信号就是确定信号。

​ ②随机信号:即使信号的全部过去值已知,也不能准确预测其未来值的一类信号。

​ ③分形信号:生物医学系统中存在分型信号在过去十多年里已经取得了广泛共识。分形信号具有十分有趣的特性,即它们在各种放大倍数下看上去都很类似,这种特性称为尺度不变性。

​ ④混沌信号:混沌信号是一类不能准确预测其未来的确定性信号。混沌信号的定义上的矛盾可用其初值敏感性来解释。对于一些确定性的信号,它们在未来的轨迹对其过去值很敏感,因此无法用足够的精度来预测未来值。理论上这些信号是确定的,但对未来值的预测误差很大。混沌信号在视觉上具有随机信号的一些特征,但是随机信号不是混沌的,混沌信号也不是随机的。

二、生物医学信号

​ 1.由于生理过程自发产生的

​ 例如:EGG/胃电、ECG/心电、EEG/脑电、EMG/肌电、EOG/眼电、体温、血压

​ 2.把人体作为通道,外界施加于人体产生的电生理信号和非电生理信号

​ 例如:超声波、同位素、X射线等

​ 3.生物医学信号特点:①复杂性;②随机性强;③噪声干扰强;④非平稳性 等

​ 4.医学上的应用

​ 医学仪器:便携式心律失常监护仪

​ 医学成像设备:电阻抗成像、超声、同位素等

​ 科研用途:信号代表的生理意义、人机交互

三、生物医学信号处理的内容

​ “生物医学信号处理”应该包含以下4个重要内容:

​ ①测量生物医学信号,即量化和校正测量仪器对待测信号的影响

​ ②操作(即滤波)生物医学信号,即识别和分离信号中的有用成分和无用成分

​ ③定量描述生物医学信号,即揭示产生生物医学信号的本质,根据第②步得出的结果预测信号未来的行为

​ ④探测生物医学信号源,即描述一个生物医学物理系统的输入和输出信号之间的内在联系

​ 从生物的细胞到器官组织都可以成为生物信号源。就人体而言,其生物医学信号大致有两类:①由生理过程自发产生的主动信号,例如心电(ECG)、脑电(EEG)、肌电(EMG)、眼电(EOG)、胃电(EGG)等电生理信号和体温、血压、脉搏、呼吸等非电生理信号,它们是对人体进行诊断、监护和治疗的重要依据。②外界施加于人体、把人体作为通道、用以进行探查的被动信号,如超声波、同位素、X射线等。关于生理、病理的信息将通过被动信号的某些参数来携带。

三、处理生物医学信号的目的

在这里插入图片描述
信号处理定义为对一个信号的操作,并达到以下目的:

​ ①从信号中提取信息;

​ ②提取有关两个信号(或更多)关系的信息;

​ ③构建信号的表达式。

​ 处理信号的动机可归纳如下:

​ ①去除不必要的信号成分,因为它们污染了感兴趣的信号;

​ ②用更明显或更有用的形式表达提取的信息;

​ ③为了预测信号源的行为和信号的未来值。

​ 在两种情况下通常需要预测信号的未来值:第一,控制行为的时候;第二,一种疾病发作的早期检测。

References:
【1】饶妮妮,李凌. 生物医学信号处理[M],成都,电子科技大学出版社,2005.7.

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