| Popis: |
Розроблено метод та алгоритм обчислення перiоду стохастичного бiомедичного сигналу, який характеризується високою роздiльною здатнiстю та швидкодiєю, придатний для використання у бiомедичних комп’ютерно-дiагностичних системах. Метод та алгоритм реалiзовано на основi процедури пошуку мiнiмуму функцiоналу варiацiї середнiх значень центрованого бiомедичного сигналу. Проаналiзовано результати роботи iснуючих алгоритмiв обчислення перiоду бiомедичних сигналiв вiдомими методами, в основу яких покладено: усереднення iнтервалiв часу мiж максимальними значеннями реалiзацiї бiосигналу, усереднення iнтервалiв мiж максимальними значеннями амплiтудних спектрiв бiосигналу, усереднення iнтервалiв часу мiж максимальними значеннями автокореляцiйної функцiї сигналу та усереднення iнтервалiв часу мiж максимальними значеннями спектральної густини потужностi сигналу. Результати обчислення для рiзних методiв вiдрiзняються мiж собою, що призводить в подальшому до отримання неоднозначних результатiв обробки бiомедичного сигналу. Розроблене алгоритмiчне та програмне забезпечення для обчислення перiоду стохастичного бiомедичного сигналу дає можливiсть зменшити розмитiсть оцiнок обчислення у складi медичних комп’ютерно-дiагностичних систем, оскiльки, на вiдмiну вiд вiдомих методiв, розроблений метод має малий розмах середньоквадратичного вiдхилення при синхронiзацiї ансамблю реалiзацiй бiомедичного сигналу i нижчу алгоритмiчну складнiсть, що дає можливiсть пiдвищити швидкодiю обчислення. Програмне забезпечення реалiзоване в середовищi Matlab. Здiйснено процедуру верифiкацiї розробленого алгоритму шляхом iмiтацiйного моделювання. Результати верифiкацiї на 100% пiдтвердили точнiсть визначення перiоду апрiорно вiдомого тестового сигналу. An method and algorithm for a stochastic biomedical signal period calculation is developed, which characterized by high resolution and performance, suitable for using in biomedical computer diagnostic systems. The method and algorithm is implemented on the basis of determination a minimum of a centered biomedical signal mean values functional variation procedure. The results of existing algorithms operation for biomedical signals period calculation by known methods based on: averaging of time intervals between a biosignal realization maximum values, averaging of intervals between a biosignal amplitude spectra maximum values, averaging of time intervals between a biosignal autocorrelation function maximum values and averaging of time intervals between maximum values of a power spectral density are analyzed. The calculation results obtained by different methods differ, which in turn leads to ambiguous results of the biomedical signal processing. Algorithmic and software designed to calculate the stochastic biomedical signal period makes it possible to reduce the calculation estimates blur in medical computer diagnostic systems, because, unlike the known methods, the developed one has a small scatter of the standard deviation at the biomedical signal ensemble realizations synchronization and lower algorithmic complexity, which leads to calculations performance increasing. The software is implemented in the Matlab environment. The developed algorithm verification procedure is carried out by means of simulation. The verification results 100% confirmed the accuracy of a priori known test signal period determination. Разработан метод и алгоритм вычисления периода стохастического биомедицинского сигнала, который характеризуется высоким разрешением и быстродействием, подходящий для использования в биомедицинских компьютерно-диагностических системах. Метод и алгоритм реализован на основе процедуры поиска минимума функционала вариации средних значений центрированного биомедицинского сигнала. Проанализированы результаты работы существующих алгоритмов вычисления периода биомедицинских сигналов известными методами, в основу которых положено: усреднение интервалов времени между максимальными значениями реализации биосигналов, усреднение интервалов между максимальными значениями амплитудных спектров биосигналов, усреднение интервалов времени между максимальными значениями автокорреляционной функции сигнала и усреднение интервалов времени между максимальными значениями спектральной плотности мощности сигнала. Результаты вычисления для различных методов отличаются между собой, что приводит в дальнейшем к получению неоднозначных результатов обработки биомедицинского сигнала. Разработанное алгоритмическое и программное обеспечение для вычисления периода стохастического биомедицинского сигнала, позволяет уменьшить размытость оценок вычисления в составе медицинских компьютерно-диагностических систем, поскольку, в отличие от известных методов, разработаный метод имеет малый размах среднеквадратичного отклонения при синхронизации ансамбля реализаций биомедицинского сигнала и низкую алгоритмическую сложность, что дает возможность повысить быстродействие вычислений. Программное обеспечение реализовано в среде MATLAB. Осуществлена процедура верификации разработанного алгоритма путем имитационного моделирования. Результаты верификации на 100 ˙% подтвердили точность определения периода априорно известного тестового сигнала. |
