生物医学信号时间属性及其分析研究的进展 被引量：1

1

作者 宁新宝 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2013年第5期529-538,共10页

与宇宙随着时间膨胀和大自然随着时间演化一样,表征生命体征的生物医学信号同样有很强的时效性,它随着时间不断地在变化着。因此,常用具有时间概念的时间序列信号来描述与分析。很久以来,借助各种传感器和电子测量仪器获取各种类型的生... 与宇宙随着时间膨胀和大自然随着时间演化一样,表征生命体征的生物医学信号同样有很强的时效性,它随着时间不断地在变化着。因此,常用具有时间概念的时间序列信号来描述与分析。很久以来,借助各种传感器和电子测量仪器获取各种类型的生理时间序列信号,对其进行传统的方法分析与处理,同时认为生理系统为平稳的线性系统,进行时域、频域、时频变换分析以及统计学处理。人体(或高级动物)的生理系统是自然界中最复杂的系统。在对人体生物医学信号进行非线性动力学分析时,对时间属性的研究即是对时间复杂度参数(如熵值等)的研究。熵在增大,所有活体系都在耗散,现在研究的是远离平衡、非线性耗散系统中,时间上不可逆的动态演化。显然,在人们熟知的"生物钟"周期中,机体的生理状态每时每刻都不同,不同周期里的状态也各不相同,则通过非线性动力学分析表征生命体征的复杂度参数也各不相同。生物医学信号时间序列的非性线分析除了混沌分析、幂律分析、多重分形、熵分析等方法外,近期有学者对时间序列进行时间不可逆性分析,以期进一步揭示生命活动的非线性动力学系统本质。自然变更、生物进化、社会发展等都是无序的、不可逆的过程,研究其不可逆性正在引起空间、时间和动力学概念上的巨大变化。因此,序列的时间不可逆性分析提供了一种分析非线性动力学系统的新思路。 展开更多

关键词 生物医学信号时间序列 线性分析 非线性动力学分析 不可逆分析 复杂度

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自动指纹识别系统图像分割算法的研究 被引量：22

2

作者 杨小冬 宁新宝 谭台哲 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期424-431,共8页

以指纹为代表的个人身份识别和认证 ,早就得到了人们的认可和使用 .由于指纹具有唯一性和终身不变性 ,正成为近年来应用最为广泛的生物特征 .一幅采集到的指纹图像 ,总不可避免地存在背景区域 ,所谓分割就是将背景区域从指纹图像中分离... 以指纹为代表的个人身份识别和认证 ,早就得到了人们的认可和使用 .由于指纹具有唯一性和终身不变性 ,正成为近年来应用最为广泛的生物特征 .一幅采集到的指纹图像 ,总不可避免地存在背景区域 ,所谓分割就是将背景区域从指纹图像中分离出来 .噪声区域和背景区域各点的方向是随机分布的 ,而前景区域各点在某一方向上占主导地位 .因此 ,前景区域中在与纹线流垂直的方向上灰度方差较大而在沿纹线流方向上方差较小 .提出了一种指纹图像分割的新方法 ,首先将指纹图像分块 ,准确提取出每块的方向信息 .分别沿平行块方向和垂直块方向求取块内各点的灰度变化 ,并计算该块在这两方向上所有点的平均灰度变化 .对指纹图像每一块的两个方向灰度变化进行归一化处理 ,结合这两种判断依据确定该块是属于前景区域还是属于背景区域 .本算法充分利用了指纹图像特有的方向性和灰度特性 ,能准确地将背景区域从指纹图像中分离出来 ,既节约了预处理时间 ,又能保证一定精度 . 展开更多

关键词 灰度变化 归一化 指纹分割

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基本尺度熵方法用于短时心率变异性分析的临床应用研究 被引量：5

3

作者 杨希 宁新宝 +2 位作者 何爱军 庄建军 卞春华 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期361-370,共10页

心率变异信号能够体现神经对心脏节律的调节,其复杂性能够反映心脏的生理功能和健康状态.近十几年来,通过心率变异性来研究和诊断心血管疾病得到不断的提倡.本文作了以下工作:在分析短时心率变异信号特点的基础之上,运用基本尺度熵的方... 心率变异信号能够体现神经对心脏节律的调节,其复杂性能够反映心脏的生理功能和健康状态.近十几年来,通过心率变异性来研究和诊断心血管疾病得到不断的提倡.本文作了以下工作:在分析短时心率变异信号特点的基础之上,运用基本尺度熵的方法来研究其动力学特性,从中提取出具有生理学意义的、能有效反应心率变异信号动力学特性的非线性参数;结合VC平台,编写出实现该基本尺度熵方法的分析软件,可对不同的心率变异信号进行分析处理,并将结果在PC机上直观地显示出来;运用这个软件分析了由本实验室与医院合作采集的五组不同健康状况的志愿者(包括50个健康年轻人和49个高血压、15个心绞痛、64个冠心病、37个心力衰竭患者)的心率变异信号,并对五组分析结果进行了医学统计.实验结果表明,从基本尺度熵方法提取出的非线性参数中:直方图的分布能反映心跳间隙的细节,直方图是否出现四个固定的最大值可作为初步诊断心脏是否健康的依据;基本尺度熵值和禁止状态个数则对不同的健康程度具有一定的区分效果.此外,对五组数据的分析统计结果还能够为临床诊断和心率变异信号的进一步研究提供参考. 展开更多

关键词 心率变异 短时 基本尺度熵 临床应用

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自动指纹识别系统预处理技术及细节特征提取算法的研究 被引量：12

4

作者 杨小冬 宁新宝 尹义龙 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期351-361,共11页

指纹图像预处理是自动指纹识别系统(AFIS)的关键步骤,它的好坏直接影响到整个系统的速度和准确率.详细介绍了预处理过程中指纹图像与背景分离、方向信息提取、纹线提取、二值化、细化,以及细节特征提取等关键技术.在这些模块中,提出了... 指纹图像预处理是自动指纹识别系统(AFIS)的关键步骤,它的好坏直接影响到整个系统的速度和准确率.详细介绍了预处理过程中指纹图像与背景分离、方向信息提取、纹线提取、二值化、细化,以及细节特征提取等关键技术.在这些模块中,提出了一些改进算法和新的思想.根据人指纹本身是一个曲面结构的特点,采用一种自适应的局部阈值分离方法,解决处于不同深浅区域的指纹图像均能有效地同背景分离;提出了一种改进的、基于非彻底细化图像的细节特征提取算法,在不对纹线进行任何处理的情况下,直接从细化指纹图像上提取原始细节特征点集合,并针对各种噪声产生的伪特征点进行修复;另外,还介绍了一种基于灰度纹线跟踪直接提取指纹图像细节特征的新方法,并与传统算法进行了比较.这种方法不经过二值化、细化等过程,能显著减少预处理带来的累计误差,加快处理速度,在一定程度上提高了准确率.实验证明,以上算法行之有效,在实际应用和严格测验中取得了较好的效果. 展开更多

关键词 指纹预处理 细节特征提取 纹线跟踪

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前言:生理病理信号的非线性动力学研究 被引量：1

5

作者 宁新宝 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期339-341,共3页

关键词 生理病理 时间序列 零点穿越 多重分形分析 非线性动力学

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基于v-SVM的多雷达数据机器识别方法研究 被引量：3

6

作者 周应超 陈颖 宁新宝 《科学技术与工程》 2008年第23期6224-6227,6235,共5页

为了综合利用多雷达数据信息和获得高质量的点迹、航迹,需要对空中目标的多雷达数据进行机器自动识别。支持向量机(Support vector machine,简称SVM)是一种结构风险最小化原理,具有很高泛化性能的学习算法。使用SVM理论,通过对三部雷达... 为了综合利用多雷达数据信息和获得高质量的点迹、航迹,需要对空中目标的多雷达数据进行机器自动识别。支持向量机(Support vector machine,简称SVM)是一种结构风险最小化原理,具有很高泛化性能的学习算法。使用SVM理论,通过对三部雷达的探测数据的分类、识别处理,对多雷达数据的机器识别方法进行了研究,分类正确率可以达到99.40%,表明,此机器识别方法是可行的。 展开更多

关键词 雷达组网 航迹 点迹 等周期融合 支持向量机

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基于嵌入式技术的便携式心电监护仪 被引量：20

7

作者 霍铖宇 宁新宝 +2 位作者 卞春华 何爱军 吴旭辉 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第17期222-224,共3页

研制一种基于32位嵌入式技术的便携式心电监护仪,以高性能ARM9微处理器EP9315为核心,包含心电采集放大、AD转换、液晶显示、GPRS无线通信、数据存储等多个组成部分。采用Linux操作系统和基于Qt/embedded的图形化界面,性能稳定,操作简便... 研制一种基于32位嵌入式技术的便携式心电监护仪,以高性能ARM9微处理器EP9315为核心,包含心电采集放大、AD转换、液晶显示、GPRS无线通信、数据存储等多个组成部分。采用Linux操作系统和基于Qt/embedded的图形化界面,性能稳定,操作简便,实现了对人体心电信号的采集、存储、显示、自动分析以及网络传输等功能。 展开更多

关键词 嵌入式 心电 EP9315处理器 LINUX系统

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心率变异时间序列的预处理算法 被引量：7

8

作者 霍铖宇 倪黄晶 宁新宝 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2013年第5期591-596,共6页

心率变异性(Heart rate variability,HRV)是近年来备受关注的无创性心电检测指标之一,但是HRV分析采用的心率变异时间序列(RR间期序列)由于受各类复杂因素的影响,会产生异常脉冲干扰及非平稳趋势波动,对后续的数据分析及有效信息提取产... 心率变异性(Heart rate variability,HRV)是近年来备受关注的无创性心电检测指标之一,但是HRV分析采用的心率变异时间序列(RR间期序列)由于受各类复杂因素的影响,会产生异常脉冲干扰及非平稳趋势波动,对后续的数据分析及有效信息提取产生很大的影响。针对该问题,本文提出一套用于心率变异时间序列预处理的算法,综合采用基于小波分解的去趋势方法和基于脉冲抑制滤波器、差分阈值滤波的方法去除原始间期序列中的非平稳趋势和异常脉冲干扰。通过时域频域对照分析及常用HRV统计指标的评估,结果表明,经本文所述预处理算法处理后的数据,有效抑制了脉冲干扰及非平稳趋势的影响,且主要信息无明显损失,各项常用HRV统计指标的诊断价值均得到了不同程度的提升。 展开更多

关键词 心率变异性 预处理 去趋势 脉冲抑制

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复方苦参胶囊对二硝基氯苯所致豚鼠溃疡性结肠炎的保护作用 被引量：9

9

作者 周玲玲 方泰惠 +4 位作者 杨舜民 司峻峰 梁涛 徐立 许立 《南京中医药大学学报》 CAS CSCD 2004年第2期107-109,共3页

目的　验证复方苦参胶囊对二硝基氯苯 (DNCB)所致的豚鼠溃疡性结肠炎的作用。方法　用DNCB致敏法制备豚鼠溃汤性结肠炎的模型 ,采用结肠给药 ,每日 1次 ,给药从第 2周起 ,正常及模型对照组均给予等体积生理盐水。结果　DNCB致敏的豚鼠... 目的　验证复方苦参胶囊对二硝基氯苯 (DNCB)所致的豚鼠溃疡性结肠炎的作用。方法　用DNCB致敏法制备豚鼠溃汤性结肠炎的模型 ,采用结肠给药 ,每日 1次 ,给药从第 2周起 ,正常及模型对照组均给予等体积生理盐水。结果　DNCB致敏的豚鼠有明显的溃疡性结肠炎的表现 ,复方苦参胶囊的 3个剂量组可明显降低溃疡性结肠炎豚鼠的死亡率 ;其中 1.0g kg、2 .0g kg剂量组可明显减轻粪便隐血程度 ;2 .0g kg剂量组明显降低豚鼠的肠重指数 ;1.0g kg、2 .0g kg剂量组明显升高血清TP、ALB水平 ;3个剂量组结肠组织充血、出血、水肿、溃疡较轻 ,CMDI评分和溃疡面积较模型组明显减少 ;病理组织学检查结果表明 :其 3个剂量组能明显改善结肠粘膜的溃疡程度。结论　复方苦参胶囊对二硝基氯苯(DNCB) 展开更多

关键词 复方苦参胶囊 溃疡性结肠炎 二硝基氯苯

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基于ARM技术的便携式心电监护仪的设计 被引量：9

10

作者 周兵 纪晓亮 +2 位作者 张海峰 张荣 何爱军 《电子测量技术》 2009年第4期80-82,86,共4页

研制一种基于嵌入式ARM技术的便携式心电监护仪,以高性能ARM7微处理器AT91SAM7SE512为核心,包含心电采集放大、AD转换、带触摸屏的液晶显示、GPRS无线通信、数据存储等多个组成部分。采用μC/OS-Ⅱ操作系统和基于μC/GUI的图形化界面,... 研制一种基于嵌入式ARM技术的便携式心电监护仪,以高性能ARM7微处理器AT91SAM7SE512为核心,包含心电采集放大、AD转换、带触摸屏的液晶显示、GPRS无线通信、数据存储等多个组成部分。采用μC/OS-Ⅱ操作系统和基于μC/GUI的图形化界面,性能稳定,操作简便。同时,为了方便用户资料及心电数据的管理,移植了EFSL文件系统。低功耗和微型化设计提高了设备的便携性,有利于提高心电监护仪在家庭监护中的使用率。 展开更多

关键词 AT91SAM7SE512 心电监护 μC/OS-Ⅱ EFSL GPRS

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基于嵌入式技术的表面肌电信号采集仪设计 被引量：8

11

作者 周兵 纪晓亮 +2 位作者 张荣 张海峰 何爱军 《现代电子技术》 2010年第6期55-57,64,共4页

研制一种基于嵌入式技术的便携式表面肌电信号采集仪,以ARM7微处理器AT91SAM7SE512为核心,包含肌电采集放大、A/D转换、带触摸屏的液晶显示、USB有线传输、Xbee无线传输、数据存储等多个组成部分。采用μC/OS-Ⅱ操作系统和基于μC/GUI... 研制一种基于嵌入式技术的便携式表面肌电信号采集仪,以ARM7微处理器AT91SAM7SE512为核心,包含肌电采集放大、A/D转换、带触摸屏的液晶显示、USB有线传输、Xbee无线传输、数据存储等多个组成部分。采用μC/OS-Ⅱ操作系统和基于μC/GUI的图形化界面,性能稳定,操作简便。为了方便用户资料及肌电数据的管理,移植了FATFS文件系统。低功耗和微型化设计提高了设备的便携性,有利于提高表面肌电信号采集仪在运动员训练中的使用率。 展开更多

关键词 表面肌电 AT91SAM7SE512 μC/OS-Ⅱ USB FATFS

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基于多尺度熵的心电图分析 被引量：7

12

作者 王俊 宁新宝 马千里 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期331-334,共4页

使用Costa等提出的算法研究心电图(ECG)的多尺度样本熵(MSE)的特性。研究发现,心电图MSE均值随着心脏健康状况的变差呈下降趋势。健康人的心电图的MSE波动范围比较稳定在某个范围之内;而冠心病人的波动范围则相对较大;心梗病人的MSE变... 使用Costa等提出的算法研究心电图(ECG)的多尺度样本熵(MSE)的特性。研究发现,心电图MSE均值随着心脏健康状况的变差呈下降趋势。健康人的心电图的MSE波动范围比较稳定在某个范围之内;而冠心病人的波动范围则相对较大;心梗病人的MSE变动范围比较小,波动范围收敛在相对低的多尺度熵值区域。研究表明MSE均值和波动范围的变动情况可以比较有效地揭示心脏健康状况,尤其是MSE波动范围的大小变化情况表征了心脏疾病演化的动态过程(在疾病形成之中其熵值的波动范围变化最大),是一个早期发现病症较为灵敏的参数,具有重要的临床诊断意义。 展开更多

关键词 多尺度熵 心电图 样本熵 熵值变动范围

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改进的重标度极差法用于人体步态信号的动力学探测 被引量：2

13

作者 庄建军 宁新宝 +2 位作者 杨希 侯凤贞 霍铖宇 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期57-64,共8页

作为人体输出生理信号之一的步态信号通常呈现一定的分形结构,具有明显的非线性特征,如何准确地探测到人体运动控制这一复杂生理系统的动力学特征具有重要的现实意义.本文通过一种改进的重标度极差法准确地捕捉到了不同自由行走速度下... 作为人体输出生理信号之一的步态信号通常呈现一定的分形结构,具有明显的非线性特征,如何准确地探测到人体运动控制这一复杂生理系统的动力学特征具有重要的现实意义.本文通过一种改进的重标度极差法准确地捕捉到了不同自由行走速度下人体步态信号的动力学分形特征,而将原始步态时间间隔序列随机打乱顺序,获得的新序列则呈现出明显的随机性;通过与按节拍器产生的三种对应行走速率下的步态信号进行分析和比较后发现:正常健康人体输出的步态信号呈现出长程正相关性,而按节拍器节律获得的步态信号则长程正相关性减弱甚至消失,证明了人体运动控制系统调控输出步态信号的重要性.步态信号的动力学分形特性是健康人体的固有特征,具有很强的鲁棒性.缩短步态时间间隔序列长度后分析,该方法依然能够有效地探测到正常健康人体步态信号的动力学特征,并且算法简单可靠、运算快速、参数敏感、抗干扰能力强,研究结果对于人体运动控制系统的建模以及量化步态信号动力学的生理状态具有一定的应用价值. 展开更多

关键词 非线性 分形 运动控制 熵 HURST指数

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一种新型智能胰岛素注射笔的研制 被引量：2

14

作者 展庆波 庄建军 +5 位作者 邵毅 李晓聪 赵文睿 王琪 尹静 宁新宝 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期952-955,共4页

介绍一种新型智能胰岛素注射笔的设计和实现。采用TI公司超低功耗的MSP430微处理器作为主控芯片,控制微型步进电机驱动胰岛素药剂筒,精确完成设定剂量的胰岛素注射。为了增加注射过程的安全性,执行机构引入电机工作状态监测的光电反馈... 介绍一种新型智能胰岛素注射笔的设计和实现。采用TI公司超低功耗的MSP430微处理器作为主控芯片,控制微型步进电机驱动胰岛素药剂筒,精确完成设定剂量的胰岛素注射。为了增加注射过程的安全性,执行机构引入电机工作状态监测的光电反馈机制。控制软件采用智能化菜单式管理方式,操作简单,实现了胰岛素注射过程的安全化和智能化。结果表明,该产品在成本上接近传统机械式胰岛素注射笔,在功能上却接近于价格高昂的胰岛素泵,极大地方便了糖尿病患者的使用。 展开更多

关键词 糖尿病 胰岛素注射 步进电机 光电反馈

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基于构型表的等值线绘制算法及程序实现 被引量：5

15

作者 侯凤贞 庄建军 宁新宝 《南京大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2008年第4期371-378,共8页

等值线图是一种离散数据的图形表示方法,在水利、土木、地质、石油勘探等工程和技术领域内都有广泛的应用.本文介绍了一种思想简单但行之有效的等值线绘制、光滑算法,该算法的时间复杂度与传统等值线绘制算法相当,但不需要像传统算法那... 等值线图是一种离散数据的图形表示方法,在水利、土木、地质、石油勘探等工程和技术领域内都有广泛的应用.本文介绍了一种思想简单但行之有效的等值线绘制、光滑算法,该算法的时间复杂度与传统等值线绘制算法相当,但不需要像传统算法那样进行繁琐的等值线的追踪和走向判断,只需将二维数据平面划分成若干个彼此相邻的四边形,各四边形的顶点是最邻近的4个数据点,每一个四边形就是一个最小的等值线绘制单元,只要将二维平面上的所有划分好的四边形单元按一定顺序依次"移动"遍历,在遍历的过程中依据本算法给出的构型表绘制每个单元内的等值线小段,遍历完毕后,就会产生所求等值线的所有小段,从宏观上来看,所有的单元中的小段就连接成了光滑的等值线.然后,本文也介绍了等值线的连接绘制、光滑和彩色填充在OpenGL下的程序设计与实现,其填充效果可以达到像素级渐变,绘制速度可以满足心外膜标测实时显示的要求.最后分别给出了利用本算法和传统的基于等值线追踪的算法绘制的等值线效果图并进行了对比. 展开更多

关键词 构型表 等值线 OPEN GL

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基于类拐点特征向量的多层次指纹分类新方法 被引量：3

16

作者 王志坚 宁新宝 杨小冬 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期47-55,共9页

自动指纹识别技术是利用人类指纹的唯一性,通过对指纹图像的采集、细节特征提取并与样本库数据相比较的过程来实现指纹识别的技术.首次定义并成功提取了一种反映指纹方向场变化特点和规律的新特征向量,即类拐点特征向量.利用这一新的特... 自动指纹识别技术是利用人类指纹的唯一性,通过对指纹图像的采集、细节特征提取并与样本库数据相比较的过程来实现指纹识别的技术.首次定义并成功提取了一种反映指纹方向场变化特点和规律的新特征向量,即类拐点特征向量.利用这一新的特征向量和从类拐点中抽取出来的指纹核心点为分类特征,以多层次树结构为分类策略,使不同类型的指纹在不同层次、不同特征空间都线性可分,从而分别获得最大的类间距离而最小的类内方差.在高维数比率样本测试条件下,分类的准确率达到99%以上,并且对低质量指纹图像具有良好的鲁棒性,从而真正实现了准确一致而又精细的指纹实时分类,具有很强的实用性和一定的推广价值. 展开更多

关键词 类拐点特征向量 核心点 树结构 维数比率

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基于Teager算子的短时HRV样本熵算法 被引量：1

17

作者 霍铖宇 黄晓林 +1 位作者 宁新宝 钱振江 《计算机工程》 CAS CSCD 2012年第23期281-283,共3页

在心率变异性(HRV)数据的短时非线性分析中,单纯的样本熵算法不能有效提取健康人和充血性心衰(CHF)患者的信号特征差异。为此,提出一种基于Teager能量算子的样本熵分析算法。采用Teager算子的预处理捕获心脏动力学活动中的异常节律变化... 在心率变异性(HRV)数据的短时非线性分析中,单纯的样本熵算法不能有效提取健康人和充血性心衰(CHF)患者的信号特征差异。为此,提出一种基于Teager能量算子的样本熵分析算法。采用Teager算子的预处理捕获心脏动力学活动中的异常节律变化,以强化样本熵分析效果。对MIT BIH数据库中样本的实验结果表明,该算法可反映健康人与CHF患者的短时HRV信号非线性复杂性的差异,为计算机分析诊断心衰等疾病提供新的辅助依据。 展开更多

关键词 心率变异性 短时 非线性 样本熵 TEAGER能量算子 充血性心衰

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基于ARM的DIS采集系统设计

18

作者 纪晓亮 张荣 +1 位作者 何爱军 夏操煜 《现代电子技术》 2010年第6期43-46,共4页

介绍嵌入式系统的DIS应用,分析DIS的一般模型,设计并实现了其主体部分的软硬件。硬件以ARM7核微控制器AT91SAM7SE512为核心,包括A/D转换、带触摸屏的液晶显示、ZigBee无线连接、数据存储等多个组成部分;软件采用μC/OS-Ⅱ实时操作系统,... 介绍嵌入式系统的DIS应用,分析DIS的一般模型,设计并实现了其主体部分的软硬件。硬件以ARM7核微控制器AT91SAM7SE512为核心,包括A/D转换、带触摸屏的液晶显示、ZigBee无线连接、数据存储等多个组成部分;软件采用μC/OS-Ⅱ实时操作系统,移植了FAT文件系统和图形用户界面。经测试,系统性能稳定,操作简便。 展开更多

关键词 ARM DIS 数据采集 AT91SAM7SE512 μC/OS-Ⅱ

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