Применение метода вейвлет-кодирования для сжатия и реконструкции физиологической информации, передаваемой по каналу радиотелеметрии
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?тавлен результат записи кардиосигнала после его обработки вейвлет-кодером. Видно, что удален шум и оставлены только информативные компоненты. За iет этого стало возможным его сжатие в 7-8 раз. Однако, для автоматической диагностики сигнала это не единственное преимущество. Модуль кардиосигнала производит автоматическую диагностику динамики кардиоритма. С этой целью должна быть решена задача выделения R-R интервалов, то есть задача локализации R - зубцов. В [91] предложен работоспособный метод автоматического детектирования QRS комплекса при наличии вейвлет-декомпозиции сигнала. Метод не требует дополнительных вычислительных операций и является исключительно аналитическим. Например, кроме фильтрации, компрессии сигнала кардиограммы и применения исследованного метода разложения по 3 уровням, он позволяет упростить процедуру локализации QRS - комплекса.
Таким образом, применение вейвлет-преобразования для сжатия информации позволяет сделать вывод о целесообразности его применения. Предлагаемые процедуры разложения исходного биологического сигнала и его реконструкции обеспечивают сохранение основной энергии сигнала (не менее 90%). Кроме того, данные методы обеспечивают одновременную фильтрацию помех в биологическом сигнале, причём удаётся отфильтровать помехи в полезном спектре частот. Использование вейвлет-преобразования для оценки биологических сигналов даёт уникальную возможность практически непрерывного частотного анализа. Существенным полезным свойством вейвлет-преобразования является относительная простота вычислений, которые могут производиться современными микроконтроллерами в реальном масштабе времени.
3.4 Использование современных микропроцессорных средств для поддержки вейвлет кодирования-декодирования и передачи по каналу радиотелеметрии
Важной особенностью предложенной измерительной системы является использование предложенного и разработанного вейвлет-процессора, функционально совмещенного с модулятором радиотелеметрического канала. Вейвлет-процессор выполняет на лету декомпозицию измерительного сигнала, децимацию, пороговую обработку и перекодирование информации для передачи в канале связи (модуляцию). Структура выполняемых вейвлет-процессором функций представлена на рисунке 3.4.
Рис.14. Структура программной последовательности работы вейвлет-процессора.
В настоящем исследовании были использованы RISC микроконтроллеры серии AVR AT90 фирмы ATMEL. Контроллеры данной серии способны выполнять относительно сложные команды за 80 - 100 нс при приемлемом потреблении тока (до 4 мА @8МГц, 3 вольта). Альтернативные решения могут быть найдены в серии контроллеров PIC16 фирмы Microchip, но они преимущественно EPROM контроллеры и по системе команд уступают серии AT90.
Выводы по главе 3
Рассмотрены классические методы компрессии биологических сигналов. Осуществлён анализ их достоинств и недостатков. Предложено использовать математический аппарат вейвлет-преобразования для обработки биологических сигналов, имеющих всплесковый характер. Рассмотрены принципы декомпозиции и реконструкции сжимаемого сигнала с помощью вейвлет-преобразования. Показано, что процедура компрессии содержит три этапа: декомпозиция, пороговая обработка коэффициентов детализации, реконструкция. Проведены экспериментальные исследования в системе MATLAB. Осуществлена компрессия различных биологических сигналов, имеющих различную природу. Показано, что потери информации при компрессии/декомпрессии составляет не более 1% при коэффициенте сжатия, равном 8. Предложено использовать аппарат вейвлет-преобразования для обработки биологических сигналов, особенно для сигналов, имеющих всплесковый характер. Предложено использовать RISC микроконтроллеры серии AVR AT90 фирмы ATMEL для реализации предложенных методов вейвлет-преобразования при компрессии/декомпрессии медико-биологической информации и передаче её по каналу радиотелеметрии.
Глава 4. Организационно-экономическая часть
Современное состояние технических средств биотелеметрии, особенно в России, оставляет желать лучшего. К сожалению, новая техника не разрабатывается и не производится, а существующий парк средств регистрации физиологической информации устарел морально и физически. Обращая взгляд на Западный рынок можно заметить, что существуют достаточно развитые технические средства биотелеметрии, однако в подавляющем большинстве случаев они представляю собой системы решающие локальные задачи. При этом канал связи, представляющий собой радиочастотную виртуальную магистраль, не оптимизирован по быстродействию и ограничен в пропускной способности. Это является существенным недостатком.
Данная дипломная работа посвящёна разработке методов компрессии и восстановления медико-биологической информации в канале связи устройств биотехнического комплекса.
.1 Построение, раiет и оптимизация сетевого графика выполнения дипломной работы
Сетевой график обеспечивает наглядность взаимных связей выполняемых работ, допускает внесение изменений в результате принимаемых решений и позволяет установить перечень и непрерывную последовательность работ, их резервы времени. Путем перераспределения ресурсов, в целях оптимизации плана, обеспечить наиболее благоприятные условия выполнения всего комплекса работ.
В сетевом графике существуют два основных элемента - событие и работа: событи