基于MATLAB的心电信号分析心电信号分析自己做的带程序带图片.docx
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基于MATLAB的心电信号分析心电信号分析自己做的带程序带图片
基于MATLAB的心电信号分析
摘要：
本课题设计了一个简单的心电信号分析系统。
直接采用Matlab语言编程的静态仿真方式、采用Simulink进行动态建模和仿真的方式，对输入的原始心电信号，进行线性插值处理，并通过matlab语言编程设计对其进行时域和频域的波形频谱分析，根据具体设计要求完成系统的程序编写、调试及功能测试。
得出一定的结论。
关键字：
matlab、心电信号提取、线性插值、滤波、simulink仿真。
一、课题目的及意义
心电信号是人类最早研究并应用于医学临床的生物信号之一，它比其它生物电信号更易于检测，并且具有较直观的规律性，因而心电图分析技术促进了医学的发展。
然而，心电图自动诊断还未广泛应用于临床，从国内外的心电图机检测分析来看，自动分析精度还达不到可以替代医生的水平，仅可以为临床医生提供辅助信息。
其主要原因是心电波形的识别不准，并且心电图诊断标准不统一。
因此，探索新的方法以提高波形识别的准确率，寻找适合计算机实现又具诊断价值的诊断标准，是改进心电图自动诊断效果，扩大其应用范围的根本途径。
如何把心电信号的特征更加精确的提取出来进行自动分析，判断出其异常的类型成了亟待解决的焦点问题。
本课题通过matlab语言编程，对原始心电信号进行一定的分析处理。
二、课题任务及要求
1、必做部分
（1）利用Matlab对MIT-BIH数据库提供的数字心电信号进行读取，并还原实际波形。
（2）对原始心电信号做线性插值
（3）对处理前后的心电信号分别做频谱分析
利用Matlab软件对处理前后的心电信号编程显示其频谱，分析比较滤 波前后的频谱，得出结论。
（4）Simulink仿真
根据前面的设计，进行基于Simulink的动态仿真设计。
实现心电信号 的分析和处理。
2、选作部分
（1）只截取大约2.5s，三个周期左右，大约800个采样数据进行分析。
（2）60Hz工频陷波器设计
三、设计技术指标
四、设计方案论证
1、必做部分
2、选作部分
五、设计内容及结果分析
1、基于matlab编写的程序如下：
%读取心电信号并转化成数组形式
function[t,Xn]=duquexinhao1（w）
fid=fopen（w）;
C=textscan（fid,'%8c%f%*f','headerlines',2）;%去除前两行
fclose（fid）;
a=C{2};
b=C{1};
k=length（b）;
fori=1:
k
c（i）=strread（b（i,:
）,'%*s%f','delimiter',':
'）;
end
c=c';
d=[c,a];
t=d（:
1）; %时间
Xn=d（:
2）; %幅度
%线性插值
function[t3,Xn3]=xianxingchazhi（t,Xn）
m=max（t）;
t3=0:
0.001:
m;
t3=t3';
Xn3=interp1（t,Xn,t3）;
%保存插值前的信号
functionbaocun1（t,Xn）
fid=fopen（'t.txt','wt'）;
fprintf（fid,'%g\n',t）;
fclose（fid）;
fid=fopen（'Xn.txt','wt'）;
fprintf（fid,'%g\n',Xn）;
fclose（fid）;
%保存插值后的信号
functionbaocun2（t1,Xn1）
fid=fopen（'t1.txt','wt'）;
fprintf（fid,'%g\n',t1）;
fclose（fid）;
fid=fopen（'Xn1.txt','wt'）;
fprintf（fid,'%g\n',Xn1）;
fclose（fid）;
%画初始信号和即插值后信号频谱
functionkeshehuatu（t,Xn,t1,Xn1）
f=1000;
T=1/f;
m=1:
length（Xn）;
k1=length（Xn1）;
m1=1:
k1;
q=f*m/length（Xn）;
q1=f*m1/k1;
subplot（2,2,1）
plot（t,Xn）
title（'初始信号时域波形'）
subplot（2,2,2）
Y=fft（Xn）;
plot（q,abs（Y））
title（'初始信号频谱'）
subplot（2,2,3）
axis（[0,1000,0,1000]）
plot（t1,Xn1）
title（'插值信号时域波形'）
Y1=fft（Xn1）;
subplot（2,2,4）
axis（[0,1000,0,5000]）
plot（q1,abs（Y1））
title（'插值信号频谱'）
%低通滤波器
function[H,f]=kesheditonglvboqi（wp,ws,Rp,As,Xn1）
T=0.001;
f=1/T;
[N,Wc]=buttord（wp,ws,Rp,As,'s'）;
[b,a]=butter（N,Wc,'s'）;
f=（0:
length（Xn1）-1）*f/length（Xn1）;w=f*2*pi;
H=freqs（b,a,w）;
%高通滤波器
function[H,f]=keshegaotonglvboqi（wp,ws,Rp,As,Xn1）
T=0.001;
fs=1/T;
[N,Wc]=buttord（wp,ws,Rp,As,'s'）;
[b,a]=butter（N,Wc,'high','s'）;
f=（0:
length（Xn1）-1）*fs/length（Xn1）;w=f*2*pi;
H=freqs（b,a,w）;
%带阻滤波器
function[H,f]=keshedaizulvboqi（wp,ws,p,s,Xn1）
T=0.001;
f=1/T;
[N,Wc]=buttord（wp,ws,p,s,'s'）;
[b,a]=butter（N,Wc,'stop','s'）;
f=（0:
length（Xn1）-1）*f/length（Xn1）;w=f*2*pi;
H=freqs（b,a,w）;
主函数如下
（1）、将信号通过低通、高通、带阻滤波器程序
[t,Xn]=duquexinhao1（'117.txt'）;
baocun1（t,Xn） %保存读取信号
[t1,Xn1]=xianxingchazhi（t,Xn）;
baocun2（t1,Xn1）%保存插值后信号
xy=[t1,Xn1]; %仿真输入二维数组
figure
（1）
keshehuatu（t,Xn,t1,Xn1） %画原始信号和插值后信号波形和频谱
wp=90*2*pi; %低通滤波器滤波
ws=99*2*pi;
p=1;
s=35;
[H1,f]=kesheditonglvboqi（wp,ws,p,s,Xn1）;
wp=4*2*pi; %高通滤波器滤波
ws=0.25*2*pi;
p=1;
s=35;
[H2,f]=keshegaotonglvboqi（wp,ws,p,s,Xn1）;
wp=[58,62]*2*pi; %带阻滤波器
ws=[59.9,60.1]*2*pi;
[H3,f]=keshedaizulvboqi（wp,ws,p,s,Xn1）;
H=abs（H1）.*abs（H2）.*abs（H3）;%低通和高通和带阻组合的滤波器
Y=H'.*abs（fft（Xn1））; %经过滤波后心电信号频谱
y=ifft（Y）; %滤波后心电信号时域波形
figure
（2）
subplot（2,2,1）
plot（f,abs（H1））
axis（[0,150,0,1.5]）
title（'低通滤波器'）
subplot（2,2,2）
plot（f,abs（H2））
axis（[0,50,0,1.5]）
title（'高通滤波器'）
subplot（2,2,3）
plot（f,abs（H3））
axis（[0,150,0,1.5]）
title（'带阻滤波器'）
subplot（2,2,4）
plot（f,abs（H））
axis（[0,100,0,1.5]）
title（'组合后滤波器'）
figure（3）
plot（f,abs（Y））
axis（[0,100,0,80]）
title（'滤波后心电信号频谱'）
figure（4）
subplot（2,1,1）
plot（t1,Xn1）
title（'滤波前信号'）
subplot（2,1,2）
plot（t1,y）
title（'滤波后信号'）
所出图形如下
结果分析：
（2）、直接通过带通滤波器程序
[t,Xn]=duquexinhao1（'117.txt'）;
baocun1（t,Xn） %保存读取信号
[t1,Xn1]=xianxingchazhi（t,Xn）;
baocun2（t1,Xn1）%保存插值后信号
figure
（1）
keshehuatu（t,Xn,t1,Xn1） %画原始信号和插值后信号波形和频谱
wp=[2,80]*2*pi;
ws=[0.25,99]*2*pi;
p=1;
s=35;
[H1,f]=kesheditonglvboqi（wp,ws,p,s,Xn1）;
H=abs（H1）; %带通
Y=H'.*abs（fft（Xn1））;%经过滤波后心电信号频谱
y=ifft（Y）; %滤波后心电信号时域波形
figure
（2）
subplot（1,2,1）
plot（f,abs（H1））
axis（[0,200,0,1.5]）
title（'带通滤波器'）
subplot（1,2,2）
plot（f,abs（Y））
axis（[0,100,0,80]）
title（'滤波后心电信号频谱'）
figure（3）
subplot（2,2,1）
plot（t1,Xn1）
title（'滤波前信号'）
subplot（2,2,2）
plot（t1,y）
title（'滤波后信号'）
subplot（2,2,3）
plot（t1,Xn1）
axis（[0,1.5,-1.5,1.5]）
title（'滤波前截取一部分信号'）
subplot（2,2,4）
plot（t1,y）
axis（[0,1.5,-1.5,1.5]）
title（'滤波后截取一部分信号'）
所出图形如下
结果分析：
（3）、将信号通过低通、高通组合成的带通滤波器程序
[t,Xn]=duquexinhao1（'117.txt'）;
baocun1（t,Xn） %保存读取信号
[t1,Xn1]=xianxingchazhi（t,Xn）;
baocun2（t1,Xn1）%保存插值后信号
figure
（1）
keshehuatu（t,Xn,t1,Xn1） %画原始信号和插值后信号波形和频谱
xy=[t1,Xn1];
wp=0.52*2*pi; %低通滤波器滤波
ws=0.62*2*pi;
p=1;
s=35;
[H1,f]=kesheditonglvboqi（wp,ws,p,s,Xn1）;
wp=0.10*2*pi
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