一种快速精确的瞳孔和角膜反射光斑中心定位算法的研究 被引量：3

1

作者 余罗 刘洪英 +2 位作者 许帅 蔡金芷 皮喜田 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期434-441,共8页

眼动追踪系统在临床医学中有着重要应用,为提高系统中眼图特征值的识别率,创新性地提出一种双层过滤的瞳孔中心和角膜反射光斑中心的定位算法。瞳孔中心定位算法首先对获取的眼睛图像二值化处理,然后以100~300为阈值设定轮廓点数,进行... 眼动追踪系统在临床医学中有着重要应用,为提高系统中眼图特征值的识别率,创新性地提出一种双层过滤的瞳孔中心和角膜反射光斑中心的定位算法。瞳孔中心定位算法首先对获取的眼睛图像二值化处理,然后以100~300为阈值设定轮廓点数,进行第一次瞳孔过滤,最后用最小二乘法椭圆拟合瞳孔轮廓,并将最接近圆的轮廓作为瞳孔轮廓,继而得到瞳孔中心。在此基础上,进一步对瞳孔中心一定范围内的眼图进行边缘检测,求其轮廓,并找出轮廓的外接矩形中心,然后以瞳孔中心为基点进行坐标转换,最终求出角膜反射光斑中心。算法在一定程度上缩小图像处理的区域,提高实时性和反射光斑的识别率。实验结果表明,所设计的算法能够实时地对不同情况下的瞳孔和角膜反射光斑中心进行准确定位,瞳孔-角膜反射向量坐标最大均方差低于0.74像素,平均误差低于0.53像素。算法运行速度达到12.8 ms/帧。算法满足精确性的同时具有很强的鲁棒性,为后续眼动设备的开发提供重要的参考价值。 展开更多

关键词 定位算法 瞳孔中心 角膜反射光斑中心 椭圆拟合

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便携式低功耗电子听诊器设计 被引量：12

2

作者 黄梅 刘洪英 +2 位作者 皮喜田 敖一鹭 王孜 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第10期77-79,84,共4页

设计基于电容式传感器,采用STM32F405RGT6作为主控芯片,结合了Bluetooth,OLED,SD卡存储等技术实现了在心音、肺音、宽频模式下的实时听诊、录音存储及回放、听诊音量调节及无线传输等功能。系统功能完善、便携性高、低功耗,有利于推动... 设计基于电容式传感器,采用STM32F405RGT6作为主控芯片,结合了Bluetooth,OLED,SD卡存储等技术实现了在心音、肺音、宽频模式下的实时听诊、录音存储及回放、听诊音量调节及无线传输等功能。系统功能完善、便携性高、低功耗,有利于推动电子听诊器医用,同时也适用于听诊教学等多种场合。 展开更多

关键词 便携式 低功耗 电子听诊器

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多功能心肺音电子听诊仪的研制 被引量：3

3

作者 黄梅 刘洪英 +2 位作者 皮喜田 敖一鹭 王孜 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期360-364,共5页

在分析传统听诊仪的局限性及国内外相关工作的基础上,从人体工程学的角度研制一款多功能且价格低廉的心肺音电子听诊仪。该款电子听诊仪基于自主设计的PVDF(聚偏氟乙烯)压电薄膜传感器,采用STM32F103RBT6作为核心控制芯片,结合蓝牙技术... 在分析传统听诊仪的局限性及国内外相关工作的基础上,从人体工程学的角度研制一款多功能且价格低廉的心肺音电子听诊仪。该款电子听诊仪基于自主设计的PVDF(聚偏氟乙烯)压电薄膜传感器,采用STM32F103RBT6作为核心控制芯片,结合蓝牙技术、SD卡存储技术及直观的图形液晶显示技术等,实现心肺音实时听诊、录音回放、波形显示、无线传输等功能。经测试,该款心肺音听诊仪可听诊的频率范围为20~1 500 Hz,在100~500 Hz、500~1 000 Hz、1 000~1500 Hz的频段范围内,对测试声源的最大衰减分别为8、10、16 d B,满足听诊器的频响特性要求。有3种听诊模式,音量分15档可调,在15档时的音量放大8倍,使听诊音更加清晰,有利于临床听诊。 展开更多

关键词 心肺音 电子听诊仪 多功能

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葡萄糖传感器的实时自调整校准算法研究 被引量：2

4

作者 黄永红 刘洪英 +1 位作者 田森富 皮喜田 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2053-2060,共8页

针对皮下植入式葡萄糖传感器在实际动态监测过程中易受生理环境影响限制测量精度的问题,提出了一种基于单点校准技术优化的实时自调整校准算法实现传感器的信号漂移补偿和灵敏度衰减校正。该方法能够对单点校准过程中的关键参数（灵敏... 针对皮下植入式葡萄糖传感器在实际动态监测过程中易受生理环境影响限制测量精度的问题,提出了一种基于单点校准技术优化的实时自调整校准算法实现传感器的信号漂移补偿和灵敏度衰减校正。该方法能够对单点校准过程中的关键参数（灵敏度和电流信号）进行调整从而建立最优模型。用最小二乘方法拟合出模型的初始参数,根据建立的最优模型对在体监测3 d的电流数据进行校准,结果表明,经该方法校准的血糖浓度相对误差在0.01%~6.67%范围内,优于传统单点校准模型的6.36%~16.92%,具有更高的校准精度和实用价值,有效提高了动态血糖监测的准确性。 展开更多

关键词 植入式葡萄糖传感器 校准 算法 最小二乘 实时动态血糖监测

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假肢手恒定力量输出的诱发肌电反馈控制研究 被引量：2

5

作者 郭宇峰 侯文生 +2 位作者 吴小鹰 廖彦剑 万小萍 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期904-911,共8页

肌电假肢手的连续动态控制有益于提高假肢手的使用性能和用户对假肢手的交互控制能力,产生持续稳定的力量是假肢手需要完成的一种常见任务,但是疲劳、注意力分散等诸多因素都可能导致肌电信号发生变化从而影响假肢手稳定力量输出。本文... 肌电假肢手的连续动态控制有益于提高假肢手的使用性能和用户对假肢手的交互控制能力,产生持续稳定的力量是假肢手需要完成的一种常见任务,但是疲劳、注意力分散等诸多因素都可能导致肌电信号发生变化从而影响假肢手稳定力量输出。本文提出了一种基于电刺激诱发肌电的假肢手稳定力量输出控制方法,通过电刺激尺神经诱发肌电信号对假肢手恒定力量输出进行持续控制。为验证方法可行性,招募了7名健康被试,首先测试了稳定抓握过程中注意力分散对屈肌肌电活动水平的影响,并确定电刺激强度与诱发肌电(M波)幅度的关系模型;在此基础上,测试了电刺激在注意力分散过程中是否能诱发出预期的肌电信号。结果表明注意力分散会引起肌电信号幅度下降,通过电刺激方法可以得到恒定的肌电输出;同时,通过调节刺激参数可以控制诱发肌电强度,可为肌电假肢手的稳定力量输出提供有效的控制信号。 展开更多

关键词 诱发肌电信号 肌电假肢手 反馈控制 注意力分散

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基于先验模板的表面肌电信号渐进分解算法研究 被引量：2

6

作者 罗万国 侯文生 +4 位作者 郑小林 万小萍 陈海燕 周平 吴小鹰 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期366-372,共7页

本研究通过将表面肌电信号(sEMG)分解为运动单元动作电位序列(MUAPTs),来研究神经-肌肉系统中运动单元(MU)的募集与发放模式。针对高收缩力情况下MUAP叠加问题,首先采用FastICA算法和小波包去噪算法对信号进行预处理;然后基于先验知识... 本研究通过将表面肌电信号(sEMG)分解为运动单元动作电位序列(MUAPTs),来研究神经-肌肉系统中运动单元(MU)的募集与发放模式。针对高收缩力情况下MUAP叠加问题,首先采用FastICA算法和小波包去噪算法对信号进行预处理;然后基于先验知识构建了4种形态的可伸缩MUAP模板;最后,采用"先大后小"的渐进识别方式,逐个对MUAP进行自动提取。在此基础上,还将该算法应用于8名受试者(3组/人)不同手指活动模式下的指浅屈肌多通道(12通道)sEMG分解;单通道分解结果显示,高力量水平下sEMG中的主体MUAPTs能够被有效检测和分类;统计结果证实,随着力量水平的增加,MUAP的数目增加;不同大小MUAP比重的变化与活动手指和力量水平具有显著的相关性。本文的实验结果,初步验证了利用先验模板从sEMG中渐进提取MUAP的可行性,为sEMG分解和进一步研究MU发放规律提供于一种新的思路。 展开更多

关键词 表面肌电信号 分解 先验模板 运动单元动作电位

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近红外脉冲刺激神经的初步实验研究 被引量：2

7

作者 汪曼青 上官冰 +4 位作者 夏楠 吴小鹰 陈海燕 周平 侯文生 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期29-32,共4页

近红外光刺激因其非侵入性、高空间分辨率等优势,成为近年来正在研究的一项新的神经刺激技术。目的:探讨808nm近红外脉冲光刺激神经组织的有效性和安全性。方法:本文中搭建了808nm光刺激实验平台,主要包括808nm激光器、恒流源以及基于MC... 近红外光刺激因其非侵入性、高空间分辨率等优势,成为近年来正在研究的一项新的神经刺激技术。目的:探讨808nm近红外脉冲光刺激神经组织的有效性和安全性。方法:本文中搭建了808nm光刺激实验平台,主要包括808nm激光器、恒流源以及基于MC9S12XE的控制电路,根据实验要求对激光器脉冲输出性能进行了测试;经光纤耦合后,用频率2Hz,脉宽100至1000us脉冲光刺激大鼠初级运动皮层,记录并分析皮层神经元响应。结果:在控制电路调制下激光器脉冲近红外光输出参数稳定;随着脉冲光能量的增加,初级运动皮层神经元spike发放率增加,且在0.2894至2.8939J/cm2阈值范围内光刺激未对神经细胞造成可见性热损伤。结论:本文中实现了808nm激光器脉冲光控制,实验结果初步证实了短波近红外脉冲光刺激中枢神经系统的有效性和安全性。 展开更多

关键词 近红外激光 神经刺激 神经电活动

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基于CEEMD的心音信号小波包去噪算法研究 被引量：29

8

作者 董利超 郭兴明 郑伊能 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期192-198,222,共8页

针对传统心音去噪方法易将其部分高频有用信息作为噪声滤除而造成滤波后的心音信号失真及信息丢失的问题,提出了一种基于互补总体经验模态分解(CEEMD)的小波包变换去噪算法。首先通过互补总体经验模态分解将心音信号分解为从高频到低频... 针对传统心音去噪方法易将其部分高频有用信息作为噪声滤除而造成滤波后的心音信号失真及信息丢失的问题,提出了一种基于互补总体经验模态分解(CEEMD)的小波包变换去噪算法。首先通过互补总体经验模态分解将心音信号分解为从高频到低频的不同固有模态函数分量(IMFs),并利用自相关函数客观界定信号的模态分量范围;然后对噪声主导模态分量和混叠模态分量采用小波包变换进行滤波提取有用信息后,与剩余固有模态分量进行重构得到去噪后的信号。实验结果表明,改进的算法不仅可以去除心音中的噪声成分,明显改善心音信号的信噪比和均方根误差,而且能够有效保留信号的高频有用信息,且在不同噪声水平下的去噪性能均优于传统算法,鲁棒性较好。 展开更多

关键词 心音 互补总体经验模式分解 自相关函数 小波包 去噪

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基于ICEEMDAN-MSE的左室舒张功能障碍心音信号的识别研究 被引量：8

9

作者 杨洋 郭兴明 +1 位作者 郑伊能 王慧 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期274-281,共8页

左室舒张功能障碍(LVDD)加重会导致左室重构、室壁僵硬、顺应性降低,从而走向不可逆阶段并进展为射血分数保留型心力衰竭。为早期诊断LVDD,本文提出一种基于改进的自适应噪声完全集合经验模式分解(ICEEMDAN)多尺度样本熵(MSE)的心音特... 左室舒张功能障碍(LVDD)加重会导致左室重构、室壁僵硬、顺应性降低,从而走向不可逆阶段并进展为射血分数保留型心力衰竭。为早期诊断LVDD,本文提出一种基于改进的自适应噪声完全集合经验模式分解(ICEEMDAN)多尺度样本熵(MSE)的心音特征结合逻辑回归模型的无创检测方法。首先,采用改进的小波去噪方法对心音信号进行预处理。其次,通过ICEEMDAN方法将非平稳的心音信号分解为多个反映心音本体特征的平稳的固有模态函数(IMF),再利用互相关系数准则筛选IMF,并提取所筛选IMF的MSE,以构成特征向量作为分类器的输入。最后,通过与其他3种分类模型的性能比较,将逻辑回归应用于LVDD识别。结果表明,该方法能有效提取心音特征,其准确率为89.85%,灵敏度为92.17%,特异度为87.63%,证明了采用心音信号对LVDD进行早期诊断的有效性。 展开更多

关键词 左室舒张功能障碍 改进的自适应噪声完全集合经验模式分解 多尺度样本熵 逻辑回归 识别

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基于改进VNet的肺结节分割方法研究 被引量：11

10

作者 钟思华 王梦璐 +2 位作者 郭兴明 张瑶 郑伊能 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期206-215,共10页

目前,肺癌的发病率和致死率高居癌症首位,对其进行早期诊治对于提高患者的生存率和改善预后极其重要。肺结节是肺癌的早期表现,临床上医生通过观察对其分割后的体积和形态等特征来进行良恶性诊断,然而采用人工的方式进行肺结节分割非常... 目前,肺癌的发病率和致死率高居癌症首位,对其进行早期诊治对于提高患者的生存率和改善预后极其重要。肺结节是肺癌的早期表现,临床上医生通过观察对其分割后的体积和形态等特征来进行良恶性诊断,然而采用人工的方式进行肺结节分割非常低效。本文提出了一种基于MSVNet网络的肺结节分割方法,该网络继承了原始VNet的结构,同时引入了多尺度特征结构,通过提取肺结节图像的多尺度特征,同时利用深监督策略进行特征优化,能够有效地提升模型的分割性能。本文利用LIDC-IDRI肺结节公开数据集对模型的性能进行了评估,结果表明,本文方法所取得的分割结果与金标准相近,具有良好的肺结节分割性能,以及较高的分割鲁棒性,对不同大小的肺结节均能取得较好的分割效果。 展开更多

关键词 肺结节分割 深度学习 多尺度特征 深监督

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用于肌电假肢手控制的表面肌电双线性模型分析 被引量：11

11

作者 王涛 侯文生 +2 位作者 吴小鹰 万小萍 郑小林 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1907-1913,共7页

表面肌电信号(sEMG)被广泛应用于假肢控制,但是由于解剖组织、生理状态等因素使肌电信号表现出较大的个体差异,传统的参数归一化方法需要大样本的训练构建适合用户的肌电控制模型,新近发展起来的一种基于动作因素和个体因素的双线性模... 表面肌电信号(sEMG)被广泛应用于假肢控制,但是由于解剖组织、生理状态等因素使肌电信号表现出较大的个体差异,传统的参数归一化方法需要大样本的训练构建适合用户的肌电控制模型,新近发展起来的一种基于动作因素和个体因素的双线性模型为肌电假肢控制提供了新的思路。利用指总伸肌的综合强度和肌电活动的空间分布特征构建双线性模型,将指总伸肌肌电活动从神经-肌肉生理机制的角度分解为用户相关的个人因素矩阵和与动作相关的动作模式矩阵。为了验证该模型,设计了食指、中指、无名指在20%MVC、40%MVC、60%MVC 3个力量水平的单指按压实验,然后利用32通道柔性阵列电极所采集的6名志愿者的指总伸肌sEMG完成双线性模型的构建,在较少的样本训练下实现了对力量水平和手指模式的较好识别。结果表明双线性模型可用于简化肌电假肢接口的训练过程,对肌电假肢手力量和手指动作控制有较大的应用前景。 展开更多

关键词 表面肌电信号(sEMG) 双线性模型 手指动作识别 肌电假肢手

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3σ规则和μ律阈值法在心音信号去噪中的应用 被引量：9

12

作者 郭兴明 柯明 肖守中 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第7期279-281,共3页

讨论小波包阈值法去噪的机理,提出基于小波包变换的3σ规则和μ律阈值法在心音信号预处理中的方法,该方法保留小波包变换去噪的优势,能够有效地突出心音的特征部分,在心杂音信号去噪中有较好的效果。实验结果表明,该方法在去除干扰和心... 讨论小波包阈值法去噪的机理,提出基于小波包变换的3σ规则和μ律阈值法在心音信号预处理中的方法,该方法保留小波包变换去噪的优势,能够有效地突出心音的特征部分,在心杂音信号去噪中有较好的效果。实验结果表明,该方法在去除干扰和心杂音上有着一定的优势,在心音信号检测中有重要的应用价值。 展开更多

关键词 小波包变换3σ规则 μ律阈值法 心音 去噪

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基于改进的维奥拉积分方法提取心音信号包络 被引量：14

13

作者 郭兴明 蒋鸿 郑伊能 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2352-2358,共7页

心音是评价人体心脏功能的重要生理信号之一,分析心音信号特征对心脏疾病的早期诊断和治疗具有重要意义。分别采用希尔伯特黄变换、归一化香农能量以及维奥拉积分方法提取心音信号的特征包络,并针对维奥拉积分法存在的不足,结合香农能... 心音是评价人体心脏功能的重要生理信号之一,分析心音信号特征对心脏疾病的早期诊断和治疗具有重要意义。分别采用希尔伯特黄变换、归一化香农能量以及维奥拉积分方法提取心音信号的特征包络,并针对维奥拉积分法存在的不足,结合香农能量方法可抑制高、低强度信号的特性,提出了一种改进的心音信号特征包络提取方法,最后采用阈值法实现了对心音信号的分段。采用改进的维奥拉积分方法对55例心音信号提取特征包络并进行分段处理,经验证该方法能有效的提取心音信号特征包络,对正常信号分段正确率达到了100%,异常信号分段正确率平均达到了95.32%,适合于心音信号分段。 展开更多

关键词 心音 维奥拉积分法 特征包络 阈值法 信号分段

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基于USB Hub的多参数生理信号检测系统 被引量：3

14

作者 郭兴明 丁晓蓉 +2 位作者 王东 钟丽莎 肖守中 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第4期93-95,共3页

针对个体化生理参数检测功能的需求,基于USB Hub架构,研制了一种多参数生理信号检测系统。心音、心电等生理信号由传感器采集,经过模块化生理信号检测电路并通过USB总线接口与具有医疗仪器电气安全隔离功能的USB Hub模块连接,然后由USB... 针对个体化生理参数检测功能的需求,基于USB Hub架构,研制了一种多参数生理信号检测系统。心音、心电等生理信号由传感器采集,经过模块化生理信号检测电路并通过USB总线接口与具有医疗仪器电气安全隔离功能的USB Hub模块连接,然后由USB总线将生理信号传输到PC机,对信号进行实时显示与分析处理。该研究对于实现医疗仪器的高可靠性、易维护性、以及灵活扩展性具有重要的意义。 展开更多

关键词 USB HUB 多参数 心音 心电

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心电电极除颤过载恢复性能测试系统 被引量：3

15

作者 罗兰英 田学隆 +1 位作者 周平 李一言 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1981-1986,共6页

除颤过载恢复是心电电极的重要电性能,它的优劣直接影响到除颤后心电波形的检测和显示,进而影响对患者的抢救和治疗进程。文中开发了一种心电电极除颤过载性能测试系统,根据最新医药行业标准,基于C8051F340的硬件系统,通过USB协议进行... 除颤过载恢复是心电电极的重要电性能,它的优劣直接影响到除颤后心电波形的检测和显示,进而影响对患者的抢救和治疗进程。文中开发了一种心电电极除颤过载性能测试系统,根据最新医药行业标准,基于C8051F340的硬件系统,通过USB协议进行数据传输,在LabVIEW的软件平台上,实现了对除颤恢复性能指标的检测(包括交流阻抗的测试)。系统采用良好的电隔离控制和检测,能精确控制测试过程中的充放电时间。实验结果表明,该系统能准确有效的测试电极对的除颤过载恢复性能,并具有安全、准确、操作简单等优点。 展开更多

关键词 心电电极 除颤过载恢复 C8051F340

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睡眠监测系统中脑电采集装置的设计 被引量：1

16

作者 赵方冲 田学隆 陈南西 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2016年第12期57-61,共5页

脑电采集装置在脑电睡眠监测系统中起着关键作用,针对目前脑电采集装置存在体积庞大,价格昂贵的现状,设计了一套体积小,功耗低,便于佩戴的脑电采集装置。应用ADS1299脑电采集芯片设计了脑电采集装置的电路及相应的控制程序,并用该装置... 脑电采集装置在脑电睡眠监测系统中起着关键作用,针对目前脑电采集装置存在体积庞大,价格昂贵的现状,设计了一套体积小,功耗低,便于佩戴的脑电采集装置。应用ADS1299脑电采集芯片设计了脑电采集装置的电路及相应的控制程序,并用该装置采集受试者的脑电信号,将脑电信号导入Matlab做处理和显示。实验结果表明该装置可以采集到人体脑电信号,可用于睡眠监测系统的脑电采集。 展开更多

关键词 脑电采集装置 睡眠监测 ADS1299 MATLAB

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