Kết quả so sánh quan hệ số bộ lọc Wavelet cho tín hiệu ECG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBKTP.HCM –năm 2007


53

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ

4.1 SO SÁNH TƯƠNG QUAN HỆ SỐ BỘ LỌC WAVELET CHO TÍN HIỆU
ECG
Thực hiện phân tách và tái tạo tín hiệu ECG chuẩn
Thực hiện phân tách nhiều mức.
So sánh độ lệch dựa trên khả năng phân tách và tổng hợp lại tín hiệu ban đầu .
Bảng 4.1 :
1 (e-012) 2 4 6 8 10
Db2 6.4748 2.3559 4.6638 6.1919 6.9469 7.0313
Db4 2.7374 5.8908 9.9667 10.877 11.019 11.161
Db6 3.0669 4.6390 6.2075 6.9331 7.1845 7.2218
Db8 6.6880 13.760 23.407 25.894 26.733 26.926
Db10 5.8247 15.362 29.957 32.422 33.467 33.656
Sym2 0.064748 2.3559 6.1919 6.9469 7.0313 7.0370
Sym4 0.25047 1.4966 4.2730 4.7442 4.7571 4.8179
Sym6 0.47162 2.3537 6.8341 7.5038 7.4993 7.5806
Sym8 0.47873 0.8868 1.08 1.1688 1.2483 1.2577
Sym10 0.02931 0.090594 0.20517 0.22427e 0.22649 0.23137
Bior1.3 0.000888 0.0013323 0.001776 0.001776 0.001776 0.001776
Bior2.4 0.000888 0.0013323 0.00222 0.00222 0.00222 0.00222
Bior2.8 0.0017764 0.0017764 0.00222 0.00266 0.0031 0.0031
Bior3.5 0.0013323 0.0017764 0.00266 0.00266 0.00266 0.00266
Bior4.4 1.5890 4.2157 8.9582 9.8686 9.9756 10.062
Bior6.8 27.844 82.112 1.7994 1.9971 2.0255 2.0663
Coif1 55.822 3.0749 9.3299 10.696 10.671 10.811

Coif2 16.636 45.998 92.724 103.29 105.46 106.25
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
www.bme.vn
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBKTP.HCM –năm 2007


54
Coif3 0.66525 1.4270 2.2107 2.5169 2.4254 2.4254
Coif4 6.2048 48.022 48.022 132.68 136.39 135.94
Coif5 1496.6 9330.2 21836 28455 28574 28826
haar 0.000444 0.0013323 0.001776 0.001776 0.001776 0.001776
Nhận xét:
Khả năng tương thích của các wavelet đối với các tín hiệu là rất cao nhưng giữa
các wavelet với nhau thì độ chênh lệch lớn.
Các wavelet ‘bior’ khả năng tương thích cao nhất đối với tín hiệu do kết hợp
được các đặc tính đối xứng và các bộ lọc FIR, đồng thời độ ổn định cao, các hàm phân
tách và hàm tái tạo là khác nhau.
Sử dụng các wavelet có bậc càng cao đô ổn định tăng nhưng khả năng tái tạo
lại tín hiệu là không tốt.
Với các wavelet có độ trơn và đối xứng cao thì kết quả tương thích càng tăng .

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBKTP.HCM –năm 2007


55
Mô hình xử lý nhiễu bằng phương pháp đặt ngưỡng:
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBKTP.HCM –năm 2007


56
Áp dụng khử nhiễu ECG:
Khử nhiễu cho tín hiệu ECG
Mục đích nghiên cứu:
Cùng loại wavelet, mức nhiễu, loại tín hiệu, ta đánh giá tác động khử nhiễu trên
các hệ số phân tách và khôi phục wavelet.
Đánh giá tác động khử nhiễu với chương trình tự động viết trong matlab với các
điều kiện sau đây:
Áp dụng thử nghiêm trên các loại wavelet khác nhau (loại Daubechies, Symlet,
Biorthogonal) với các thông số ngưỡng tính toán tự động .
Với cùng loại wavelet nhưng mức phân tách khác nhau tính từ giá trị ban đầu
cho đến mức tối đa được chương trình đưa ra.
Thay đổi mức độ nhiễu trắng khác nhau ảnh hưởng vào tín hiệu ECG ban đầu

(giới hạn trong thực tế nhiễu ECG.
Sử dụng biến đổi wavelet và mức phân tách tốt nhất :
ü Thực hiện các mức ngưỡng khác nhau đối với các thành
phần chi tiết đã được phân tách, tổng hợp và đánh giá kết
quả so với đặt ngưỡng toàn cục.
ü Thay đổi SNR và đánh giá kết quả .
- Tạo giao diên chương trình trong matlab .
- Áp dụng với tín hiệu thực tế.
Tham số đánh giá tác động khử nhiễu là RMSE và SNR.
Thay đổi mức độ nhiễu trắng khác nhau bằng cách thay đổi tỉ số SNR.
Đánh giá khả năng khử nhiễu của từng loại wavelet khác nhau bằng RMSE
Đánh giá tác động khử nhiễu trên các thành phần hệ số khai triển và khôi phục
wavelet, sử dụng cùng loại wavelet, mức nhiễu và cùng loại tín hiệu thử .
Chương trình cho phép đánh giá RMSE, của tín hiệu được so sánh wavelet, của
thành phần hệ số wavelet xấp xỉ và các thành phần hệ số wavelet chi tiết. Chương trình
cho phép so sánh giữ tín hiệu chưa nhiễu và tín hiệu đã thực hiện khử nhiễu.
Tiến hành so sánh RMSE mổi thành phần hệ số wavelet của tín hiệu gốc với tín
hiệu bị nhiễu, tín hiệu gốc với tín hiệu đã khử nhiễu ECG, ta sẽ thấy rõ được tác động
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBKTP.HCM –năm 2007


57
của nhiễu trắng và khả năng loại bỏ nhiễu trắng trên mỗi thành phần xấp xỉ hoặc chi
tiết trong khai triển wavelet .
Các thông số của tín hiệu thử:
File tín hiêu ECGdata.mat.
Tốc độ lấy mẫu : 200 mẫu/s.
Tần số của tín hiệu: 1,27389 Hz.
Chu kì của tín hiệu: 0.785s.

Số mẫu được lấy: 5455 mẫu.
Biên độ tín hiệu : Min: -1.12823 mV
Max: 2.89307 mV.
Tín hiệu thu được từ máy biopac.
Thực hiện cấy nhiễu trắng Gaussian cho tín hiệu với tỉ SNR thay đổi được bằng
hàm awgn.

4.1.1 Phân tách tín hiệu:
Sử dụng file tín hiệu ECGdata.mat
Cấy nhiễu trắng với SNR=10dB (mức trung bình)
Phân tách tín hiệu sử dụng wavelet ‘bior1.3’, mức phân tách 3, biểu diễn các hệ số
xấp xỉ A3, hệ số chi tiết C1,C2,C3.


Hình 4.1: Tín hiệu có nhiễu

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBKTP.HCM –năm 2007


58

Hình 4.2: Hệ số chi tiết D1


Hình 4.3: Hệ số chi tiết D2


Hình 4.4: Hệ số chi tiết D3

Hình 4.5: Hệ số xấp xỉ A3

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBKTP.HCM –năm 2007


59
Nhận xét :
Ảnh hưởng của nhiễu trắng lên thành phần hệ số chi tiết và thành phần hệ số
xấp xỉ là như nhau .
Ảnh hưởng của nhiễu trắng lên thành phần hệ số chi tiết của mức khai triển thứ
nhất cao hơn các thành phần hê số chi tiết ở các mức khai triển khác.
Ta không khử nhiễu lên thành phần hệ số xấp xỉ, chỉ khử nhiễu lên các thành
phần hệ số chi tiết.
Tác dụng khử nhiễu lên các thành phần hệ số chi tiết, của mức khai triển thứ
nhất cao hơn của các thành phần hệ số chi tiết ở các mức khai triển khác.
4.1.2 Lấy ngưỡng tự động và khử nhiễu tự động :
a.Thực nghiệm tín hiệu cấy nhiễu trắng có SNR= 10, sử dụng mức phân
tách 3, tính RMSE của tín hiệu khứ nhiễu so với tín hiệu gốc .
Bảng 4.2
Loại
wavelet
Mức phân
tách tối đa
Ngưỡng tự động RMSE
Db2 10 0.6773 mềm 0.0018
Db4 9 0.6773 mềm 0.0018
Db6 8 0.6773 mềm 0.0018
Db8 8 0.6773 mềm 0.0018
Db10 8 0.6773 mềm 0.0019

Symlet 2 10 0.6773 mềm 0.0018
Symlet 4 9 0.6773 mềm 0.0017
Symlet 6 8 0.6773 mềm 0.0017
Symlet 8 8 0.6773 mềm 0.0017
Symlet 10 8 0.6773 mềm 0.0017
Bior1.3 10 0.6773 mềm 0.0021
Bior2.4 9 0.6773 mềm 0.0016
Bior 2.8 8 0.6773 mềm 0.0016
Bior3.5 8 0.6773 mềm 0.0017
Bior4.4 9 0.6773 mềm 0.0018
Bior6.8 8 0.6773 mềm 0.0017
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBKTP.HCM –năm 2007


60
Coif1 10 0.6773 mềm 0.0018
Coif2 8 0.6773 mềm 0.0017
Coif3 8 0.6773 mềm 0.0017
Coif4 7 0.6773 mềm 0.0018
Coif5 7 0.6773 mềm 0.0017
Harr 12 0.6773 mềm 0.0022

Nhận xét:
Với giá trị ngưỡng toàn cục được tính toán bằng hàm ddencmp ở cùng mức
phân tách khác loại wavelet nhưng khả năng khử nhiễu tương đương nhau .
Hệ số RMSE khá nhỏ nên khả năng khử nhiễu của các hàm trong wavelet cao .
Ngưỡng tính toán càng nhỏ khả năng khử các nhiễu tín hiệu với SNR cao.
b. Hàm khử nhiễu tự động wden sử dụng quy tắc chọn lựa ngưỡng:
Dựa trên 4 nguyên tắc: rigrsure, heursure,swtwolog, minimaxi

Thực hiện trên các loại wavelet khác nhau, với mức phân tách 3, hai loại
ngưỡng mềm và ngưỡng cứng .
Bảng 4.3
Rigsure (s/h) Heusure (s/h) Sqtwolog (s/h) Minimaxi (s/h)
Db2 0.1908/0.1711 0.2795/0.2579 0.2822/0.2772 0.2632/0.2339
Db4 0.1771/0.1555 0.2777/0.2777 0.2777/0.2777 0.2647/0.2220
Db6 0.1851/0.1536 0.2792/0.2792 0.2792/0.2792 0.2721/0.2352
Db8 0.1889/0.1543 0.2822/0.2822 0.2822/0.2822 0.0.279/0.2561
Db10 0.1962/0.1637 0.2845/0.2845 0.2845/0.2845 0.2819/0.2673
Sym2 0.1908/0.1711 0.2795/0.2579 0.2822/0.2772 0.2632/0.2339
Sym4 0.1966/0.1652 0.2845/0.2617 0.2884/0.2842 0.2670/0.2328
Sym6 0.1702/0.1481 0.2887/0.2769 0.2900/0.2900 0.2685/0.2222
Sym8 0.1719/0.1481 0.2794/0.2759 0.2797/0.2797 0.2663/0.2391
Sym10 0.1731/0.1468 0.2712/0.2633 0.2721/0.2797 0.2594/0.2234
Bior1.3 0.2241/0.2217 0.2826/0.2996 0.2807/0.3214 0.2975/0.2467
Bior2.4 0.2003/0.1674 0.2857/0.2566 0.2922/0.2675 0.2602/0.2053
Bior2.8 0.1780/0.1546 0.2663/0.2398 0.2712/0.2509 0.2459/0.2030
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com