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基于集合经验模态分解的心电信号自适应降噪及基线漂移修正

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东莞理工学院学报 2024年第3期31卷 43-52页

作者：邱展航刘华珠赵晓芳陈星豪东莞理工学院计算机科学与技术学院广东东莞523808 东莞理工学院国际微电子学院广东东莞523808

在心电信号的采集过程中,各种噪声的干扰会引起信号失真及基线漂移,进而影响对心脏信号的精准判断。针对此,提出一种基于集合经验模态分解的自适应算法。首先,对含有噪声及基线漂移的心电信号进行集合经验模态分解(EEMD),分解出固有模... 详细信息

在心电信号的采集过程中,各种噪声的干扰会引起信号失真及基线漂移,进而影响对心脏信号的精准判断。针对此,提出一种基于集合经验模态分解的自适应算法。首先,对含有噪声及基线漂移的心电信号进行集合经验模态分解(EEMD),分解出固有模态函数(IMF)分量。然后,筛选出需要处理的IMF分量。最后,通过自适应窗口处理带噪的低阶IMF以及移除导致基线漂移的高阶IMF,从而达到降噪和修正基线漂移的目的。在MIT-BIH数据库中的实验结果表明,基于EEMD方法的降噪效果良好,在同等肌电噪声情况下,与基于EMD的自适应窗口法对比,在平均信噪比上提升1.7507,增幅约为13%;在同等基线漂移情况下,与基于EEMD的阈值法对比,在平均基线矫正率上下降0.0795,降幅约为14%。

关键词：心电信号集合经验模态分解降噪基线漂移

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加速度基线漂移时域处理方法的对比研究

地震工程与工程振动 2022年第2期42卷 135-150页

作者：缪惠全北京工业大学城建学部北京100124 北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室北京100124

工程系统中常采用测试加速度信号以获取物体振动速度或者位移,而加速度信号中不可避免的噪声信号则会导致积分速度和位移的基线漂移问题,从而导致真实信号的失真,严重时甚至完全掩盖真实信号的数值。文中在时域范围内系统性地对比研究... 详细信息

工程系统中常采用测试加速度信号以获取物体振动速度或者位移,而加速度信号中不可避免的噪声信号则会导致积分速度和位移的基线漂移问题,从而导致真实信号的失真,严重时甚至完全掩盖真实信号的数值。文中在时域范围内系统性地对比研究了常见的4类针对这一问题的处理方法,分析了各类方法的基本原理和对某加速度信号样本的处理结果,指出了各类方法的局限性。在此基础上,文中于时域内提出了Iwan-EMD方法,并利用仿真信号验证了该方法的合理性。

关键词：基线漂移 Iwan EMD 加速度积分数据处理

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基于聚类分析的心电信号基线漂移去除方法

中国测试 2022年第9期48卷 22-28页

作者：农汉彪曾巧妮百色学院广西百色533000

针对心电信号基线漂移信号拟合点难于提取问题,根据心电信号统计特性提出基于聚类分析的方法来消除心电信号基线漂移。信号数据通过最优分段后,统计分段数据的方差和峭度,并进行归一化,再进行基于DBSCAN的聚类分析,选取分布在零点附近... 详细信息

针对心电信号基线漂移信号拟合点难于提取问题,根据心电信号统计特性提出基于聚类分析的方法来消除心电信号基线漂移。信号数据通过最优分段后,统计分段数据的方差和峭度,并进行归一化,再进行基于DBSCAN的聚类分析,选取分布在零点附近的分类所对应的数据段的中值为拟合点。经过仿真数据和实测数据的验证分析并与常用方法比较,结果表明所提出的方法有效且性能优于其他常用方法。在均方根误差上仅为中值滤波的31.5%,消除后的信噪比比其他方法高出10 dB。

关键词：心电信号基线漂移聚类分析中值滤波 DBSCAN

基于累加和—降采样的水声信号去基线漂移算法研究

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基于累加和—降采样的水声信号去基线漂移算法研究

作者：吴岱岳中北大学

学位级别：硕士

在水声检测特别是矢量水声检测中,由于水声信号本身、水声接收器件和采集电路以及工作环境中的波浪、平台晃动等的影响,采集到的水声信号中往往存在基线漂移问题。基线漂移即水声信号中的目标信号和高频噪声成分本应为零的均值实际一直... 详细信息

在水声检测特别是矢量水声检测中,由于水声信号本身、水声接收器件和采集电路以及工作环境中的波浪、平台晃动等的影响,采集到的水声信号中往往存在基线漂移问题。基线漂移即水声信号中的目标信号和高频噪声成分本应为零的均值实际一直在变化。这一变化本身相当于一个频率极低的信号分量,但由于水声目标信号的频率也较低,与基线漂移的频率接近,很难通过传统的时域或频域方法如滤波等无失真地去除信号中的基线漂移;另一方面,尽管通过变分模态分解能有效去除基线漂移,但其步骤繁琐,复杂度高。本文针对水声信号中的基线漂移非平稳、难以解决的问题,提出了一种复杂度低的算法,同时能取得不逊于变分模态分解的去基线漂移效果,对这一问题的解决具有重要的意义。首先,本文从实际包含基线漂移的水声信号出发,分析了基线漂移的产生原因和特征,解释其非平稳的性质。介绍了当前处理非平稳信号问题的本征模态函数模型和经验模态分解、变分模态分解。其次,分析了降采样基线拟合的方法及其问题,并通过在降采样基线拟合算法的前后分别通过累加和及差分,构造了一种新算法——累加和-降采样基线拟合。该算法仅需四个步骤:累加和、降采样、插值拟合、差分,即可拟合出信号中的基线漂移,且拟合效果优秀。本文还详细分析了这一算法的频域解释,初步确定了一种参数选择方式。最后,为了验证算法的效果,本文还将这一算法与当前广泛使用的变分模态(VMD)算法进行了对比。首先在理论时间复杂度上验证了本文算法实现简单的特点,其次通过仿真验证了本文算法相比VMD算法有更小的误差,最后,通过水声实验中采集到的信号验证了算法具有更好的分离基线漂移效果。

关键词：水声信号基线漂移信号分解算法离散傅里叶变换

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瞬变电磁测井信号实时基线漂移校正方法研究

瞬变电磁测井信号实时基线漂移校正方法研究

作者：张晨露西安石油大学

学位级别：硕士

瞬变电磁测井技术因其瞬态脉冲响应的时间域扩散特性,已在套管损伤检测、储层监测和井下目标探测等石油资源勘探领域得到了广泛应用。但是,受井下温度、压力变化和移动探测等因素的影响,瞬变电磁响应信号存在不同程度的基线漂移现象。... 详细信息

瞬变电磁测井技术因其瞬态脉冲响应的时间域扩散特性,已在套管损伤检测、储层监测和井下目标探测等石油资源勘探领域得到了广泛应用。但是,受井下温度、压力变化和移动探测等因素的影响,瞬变电磁响应信号存在不同程度的基线漂移现象。针对这一问题,本文重点研究了瞬变电磁测井信号实时基线漂移校正方法。本文基于瞬变电磁测井原理,首先建立了圆柱状多层结构的测井信号系统模型,分析了电磁探头在井下套管中的频域和时域感应电动势信号,研究了井下瞬变电磁测井信号出现基线漂移现象的原因。通过比较多种校正方法,研究了基于经验模式分解法(EMD)的瞬变电磁测井信号基线漂移校正方法。针对EMD方法存在端点效应的问题,提出了基于镜像延拓法的瞬变电磁测井信号分段端点效应抑制方法。此外,结合测井信号的实时探测需求,提出了井下套管接箍位置的自动识别方法。通过对测井信号进行实时分段,利用镜像延拓法对分段信号进行延拓、校正处理,提出了一种基于镜像延拓法的瞬变电磁测井信号实时基线漂移校正方法。在此基础上,设计了基于微软基础类库的瞬变电磁测井信号实时基线漂移处理软件,通过实时、直观地显示原始信号和重构信号,可有效提高测井数据处理和套管损伤解释工作的时效性。最后,针对瞬变电磁测井信号的实时基线漂移校正问题,开展了大量模拟和现场实验。实验结果表明,本文研究的方法可以有效抑制EMD分解过程中的端点效应,同时达到分段、实时校正由井温引起的瞬变电磁测井信号基线漂移现象,具有快速、高效、精准的优点。

关键词：瞬变电磁探测基线漂移经验模式分解端点效应镜像延拓

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改进的三次样条插值心电基线漂移滤波法

生物医学工程学杂志 2016年第2期33卷 227-231页

作者：万相奎唐文普张赖武明虎湖北工业大学太阳能高效利用湖北省协同创新中心武汉430068 广东宝莱特医用科技股份有限公司珠海519015

基准点选择对三次样条插值法去噪的效果有重要影响。本文针对通常的三次样条插值滤波方法,提出一种改进的心电(ECG)信号滤波算法,能适应更宽范围的基线噪声频率分布。算法通过对原始ECG信号求一阶导数,得到每一个心拍周期内的最大和最... 详细信息

基准点选择对三次样条插值法去噪的效果有重要影响。本文针对通常的三次样条插值滤波方法,提出一种改进的心电(ECG)信号滤波算法,能适应更宽范围的基线噪声频率分布。算法通过对原始ECG信号求一阶导数,得到每一个心拍周期内的最大和最小值点,其对应的位置作为基准点的位置。然后对原始ECG信号通过截止频率为1.5Hz的高通滤波器,将滤波前后基准点所对应信号幅值的差值作为基准点的幅度。对这些基准点进行三次样条插值曲线拟合,所得拟合曲线为基线漂移曲线。改进算法与原单点法相比,在模拟两种基线漂移情况下,改进样条差值的拟合基线漂移曲线对模拟基线漂移的相关系数分别提高了0.242和0.13;真实基线漂移的情况下,多个临床数据实验显示改进样条差值法平均相关系数达到0.972。

关键词：三次样条插值基线漂移心电图基准点

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基于形态滤波的心电信号去除基线漂移方法

物理学报 2014年第9期63卷 420-425页

作者：庞宇邓璐林金朝李章勇周前能李国权黄华伟张懿吴炜重庆邮电大学光电工程学院重庆400065 超声医疗国家工程中心重庆401121 四川大学电子信息学院成都610050

去除基线漂移是心电信号预处理过程中的重要一步,常见方法具有计算量大、结果不佳等缺陷.本文运用形态学理论,结合心电信号特征,提出了基于形态学的心电信号基线漂移去除方法.该方法采用不同形状及尺寸的结构元素设计了两级形态学滤波器... 详细信息

去除基线漂移是心电信号预处理过程中的重要一步,常见方法具有计算量大、结果不佳等缺陷.本文运用形态学理论,结合心电信号特征,提出了基于形态学的心电信号基线漂移去除方法.该方法采用不同形状及尺寸的结构元素设计了两级形态学滤波器,分别对信号进行开闭、闭开级联组合运算.经验证,提出的方法能很好保持心电信号的特征形态,提高了信噪比,减小了均方差,有效去除了基线漂移噪声.

关键词：心电基线漂移形态滤波结构元素

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基于基线漂移校正的旅行时间预测模型

华南理工大学学报（自然科学版） 2016年第8期44卷 131-138页

作者：朱广宇杜崇张彭北京交通大学城市交通复杂系统理论与技术教育部重点实验室北京100044 北京城市交通协同创新中心北京100022 上海交通大学系统控制与信息处理教育部重点实验室上海200240 北京市交通发展研究中心城市交通运行仿真与决策支持北京市重点实验室北京100073

路段旅行时间及其预测值是管理部门实施交通流组织,提供交通信息服务的重要依据,也是出行者合理选择出行路径的重要参考.文中基于浮动车检测数据研究了路段旅行时间的计算算法及数据预处理方法;分析了旅行时间序列中的基线漂移现象,并... 详细信息

路段旅行时间及其预测值是管理部门实施交通流组织,提供交通信息服务的重要依据,也是出行者合理选择出行路径的重要参考.文中基于浮动车检测数据研究了路段旅行时间的计算算法及数据预处理方法;分析了旅行时间序列中的基线漂移现象,并运用小波分析法给出了基线漂移的校正方法以达到对时间序列降噪处理的目的;最后,基于自回归移动平均法建立了路段旅行时间的预测模型,并选取实际数据验证了文中模型的有效性和精确性.

关键词：浮动车旅行时间预测基线漂移小波分析自回归移动平均法

基于形态学的自动驾驶仪振动信号基线漂移去噪

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北京航空航天大学学报 2018年第5期44卷 907-913页

作者：张景元何玉珠北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100083

导弹自动驾驶仪在振动测试过程中存在信号基线漂移且污染严重的问题,而传统的时频处理方法难以达到去噪要求,因此基于形态学基本原理提出了一种用于解决振动信号基线漂移的滤波方法。该滤波方法由3级结构组成,前2级结构均是基于形态学... 详细信息

导弹自动驾驶仪在振动测试过程中存在信号基线漂移且污染严重的问题,而传统的时频处理方法难以达到去噪要求,因此基于形态学基本原理提出了一种用于解决振动信号基线漂移的滤波方法。该滤波方法由3级结构组成,前2级结构均是基于形态学基本原理,第3级进行相消与平滑处理,通过相互级联,可以有效抑制基线漂移。此外,通过引入粒子群优化(PSO)算法使得该滤波方法更具适应性。对比实验利用该滤波方法和对比方法对自动驾驶仪实测振动信号与标准ECG信号进行了处理,结果表明:该滤波方法在抑制基线漂移方面要优于小波阈值去噪和传统的形态学去噪。

关键词：形态学滤波振动信号基线漂移阈值去噪粒子群优化(PSO)