基于DR-RLS算法的ECG去噪及应用研究

作     者：范文 

作者单位：中南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘正春;曹俐

授予年度：2023年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 0711[理学-系统科学] 07[理学] 08[工学] 

主      题：ECG 自适应滤波 DR-RLS STM32 便携式传感器 

摘      要：运动伪影一直是心电图(ECG)信号的一个难题,递归最小二乘法(RLS)算法已被广泛用于ECG信号去噪。在减少运动伪影方面,RLS自适应滤波算法与传统算法相比有明显的优势。本文旨在改善RLS滤波器的性能并对其进行硬件实现。主要研究内容如下:(1)探讨了数据重用RLS(DR-RLS)算法在心电图滤波中的应用价值,并通过纳入心电图的形态学特征分析提出了用于心电图滤波的改进的DR-RLS算法。结果表明,本文提出算法与变分模态分解(VMD)算法、有限长单位冲激响应(FIR)算法相比具备较优的ECG滤波效果;与传统RLS算法相比,改进的DR-RLS使信噪比提升量增加了1.3132。此外,本文提出方法在数据重用次数为4时带来的额外运算代价仅为RLS算法本身运算量的0.08%。(2)对改进的DR-RLS算法进行了硬件实现,构建了具备数据采集、发送、存储和数字滤波等功能的便携式ECG设备。本论文结合软件和硬件设计构建了便携式ECG设备,随后使用该设备以四组健康成年人作为采样对象,验证了改进的DR-RLS算法具备更优秀的启动性能,证明了其相对于RLS算法的额外运算时间可忽略不计,并分析了在STM32中实现改进的DR-RLS算法所产生的误差。结果表明,在STM32中对样本容量为5000的ECG使用改进的DR-RLS算法的运算时间与RLS算法的运算时间仅相差0.09秒,此外STM32执行改进的DR-RLS算法产生的均方误差(MSE)仅为0.0156。图57幅,表13个,参考文献93篇