các bộ lọc nhiễu trong tín hiệu y sinh

NHÓM 5:
Phan Ngọc Hoa
Đỗ Thị Miền
Trần Xuân Khải
Giang Tiến Long
1


MỞ ĐẦU


+ Đặt vấn đề



- Lọc trong miền thời gian không cần thông tin và đánh giá về phổ tín hiệu và nhiễu



- Khi phổ tín hiệu và nhiễu cắt nhau dùng các bộ lọc tuyến tính là không hiệu quả.

Nhóm 5


CÁC PHƯƠNG PHÁP LỌC

Lấy trung bình

Dùng bộ lọc trung

Tính đạo hàm để

theo tập hợp

bình trượt lọc

lọc nhiễu tần số

nhiễu tần số cao

thấp

Đặt mua bản đầy đủ của mẫu tại link: />

rung bình theo tập hợp
1.

+ Cộng tín hiệu tại một thời điểm nhất định (điểm tham chiếu- đồng bộ)

+ Tạp là quá trình ngẫu nhiên có kỳ vọng bằng 0

+ Yêu cầu:
+ Có một tập thể hiện tín hiệu

+ Tăng tỉ số tín /tạp

+Ứng dụng: áp dụng rộng rãi trong nghiên cứu hệ thần kinh và các cơ

quan thụ cảm khi đo điện thế gợi.

Đường 1 và 2 : thu nhận mẫu Tbo của ERPs nhìn ánh chớp riêng từ đường phân
giác chẩm ( 02 ) vị trí của ở trong người trưởng thành bình thường. Thùy tai
được dùng để tạo thành dây dẫn tham khảo ( ala2 ), và cái trán phía trái được
dùng làm tham khảo

Đường 3 : Số trung bình của 10 ERPs.

Đường 4 : Số trung bình của 20 ERPs. Trạng thái ẩn của lợi tức đã được đánh
dấu trên Vết 4 bằng kỹ sư công nghệ Điện não đồ


hương pháp dung bộ lọc trung bình trượt

Nếu quá trình nghiên cứu là quá trình egodic ta có thể thay các thống kê theo tập hợp bằng các
thống kê theo thời gian, bằng cách sử dụng một số giá trị tín hiệu theo thời gian và để thu được tín
hiệu đầu ra ở các thời điểm khác nhau cửa sổ thời gian sẽ trượt trên trục thời gian.

N

y (n) = ∑ bk .x(n − k )
k =0

x(n) Là tín hiệu đầu ra
y(n) Tín hiệu đầu vào

k: hệ số hay trọng số bộ lọc
N: bậc của bộ lọc


Sơ đồ cấu trúc bộ lọc trung bình trượt

b ậc N

Hàm truyền của bộ lọc:

Y ( z) N
H ( z) =
= ∑ bk .z −k = b0 + b1 .z −1 + ... + bN .z − N
X ( z ) k =0


+ Giá trị mới bằng trung bình cộng một số điểm lân cận

+ Thực chất đây là phương pháp dùng 1 thanh ghi dịch để lưu giá trị tín hiệu đầu vào lọc. Thanh ghi này giả sử
có N phần tử , khi có dữ liệu mới thì dữ liệu cũ nhất bị loại đi. Tín hiệu đầu ra bằng trung bình của N giá trị này.

VÍ DỤ: Dùng bộ lọc trượt trung bình lọc tín hiệu điện tim có tạp tần số cao
fs = 1000;
N = ecg = load('ecg_hfn.dat');
length(ecg);
t = [1:N]/fs;
tong = 0;
%BO LOC TRUOT 8 DIEM
for i=1:(N-7)
for j=0:7
tong = tong + ecg(i+j);
end
y(i)= tong/8;
Nhóm 5

tong = 0;

end


9


Ưu điểm và nhược điểm của bộ lọc

Đặc tuyến xung h(k) có số thành phần hữu hạn h(k) = bk ,
k = 0,1,2…N

Các bộ lọc FIR có thể là các bộ lọc không đệ qui tức là không có phản hồi

Đầu ra bộ lọc phụ thuộc giá trị hiện thời và một vài giá trị cuối của tín hiệu

Bộ lọc là tập hợp các hệ số trọng số và bước giữ chậm tín hiệu

Hàm truyền của bộ lọc không có điểm cực ngoại trừ điểm z = 0 tức là bộ lọc ổn định

Đặc tuyến pha của bộ lọc là tuyến tính với điều kiện tập các hệ số bộ lọc là đối xứng hoặc bất đối xứng


hương pháp đạo hàm
+ Phép lấy đạo hàm trong miền thời gian cho phép loại bỏ thành phần không đổi ở tín hiệu đầu vào, chế
áp (lọc) các thành phần tần số thấp, các thành phần tần số cao sẽ khuêch đại tuyến tính (tương tự bộ
lọc thông cao)
+ Đạo hàm bậc 2, hệ số khuêch đại tăng theo bình phương (khuêch đại các thành phần tần số cao hơn
nữa so với đạo hàm bậc nhất)
+ Đạo hàm chính là hiệu thứ nhất.

Nhóm 5


Hiệu bậc nhất ( đạo hàm bậc 1)
 

với T là chu kỳ rời rạc hóa

 

Hàm truyền đạt:

Đáp ứng tần số:

Đáp ứng biên độ:

Đáp ứng pha:

 

 

 


Hình 1: ĐTTSBĐ của toán tử sai phân bậc nhất

Hình 2: ĐTTSP của toán tử sai phân bậc nhất

Hiệu 3 điểm trung tâm

Lấy trung bình của 2 giá trị đầu ra liên tiếp:

 

Hàm truyền đạt:

 

 

or

 

 

 

Thu toán tử sai phân 3 điểm bằng cách mắc nối tiếp toán tử sai phân bậc
nhất với bộ lọc trung bình trượt 2 điểm.


Hình 3: ĐTTSBĐ của toán tử sai phân trung tâm 3 điểm

Hình 4: ĐTTSP của toán tử sai phân trung

tâm 3 điểm

VÍ DỤ: dùng phương pháp đạo hàm lọc tín hiệu điện tim bị nhiễu trôi đường cơ sơ

ecg = load('ecg_lfn.dat');
fs = 1000;
N = length(ecg);
t = [1:N]/fs;
for i=1:(N-2)
y(i)=(ecg(i+2)-ecg(i))/2;
end

16


Ưu điểm và nhược điểm của bộ lọc

Tuy đã loại bỏ được nhiễu trôi đường cơ sở và nhiễu tần số thấp trong tín
hiệu ECG. Nhưng do đặc điểm của cả 2 bộ lọc nên:

- Loại bỏ các sóng P, T chậm
- Biến đổi các phức bộ QRS (the QRS complexes) làm dạng sóng kết
quả không giống như tín hiệu ECG.


18