بخشی از مقاله
چکیده
سیگنالهای الکتروکاردیوگرام نیز مانند سیگنالهای دیگر تحت تأثیر نویزهای گوناگون قرار میگیرند. از متداولترین این نویزها میتوان به نویز برق شهر با فرکانس 60-50 هرتز و آرتیفکتهای ناشی از امپدانس پوست و فعالیت ماهیچهها اشاره کرد. در این مقاله قصد داریم که ابتدا یک سیگنال الکتروکاردیوگرام را بهوسیله نرمافزار متلب شبیهسازی کرده و سپس نویزی به سیگنال اضافه کرده و روش حذف نویز با شبکه عصبی را روی آن آزمایش کنیم.
جهت حذف نویز ساختاری پیشنهاد شده است که در آن از شبکه آدلاین به عنوان فیلتر تطبیقی استفاده شده است و نویزی شبیه به نویز برق شهر به سیگنال اعمال شده است و سپس با استفاده از الگوریتم ویدروهاف وزن های شبکه آدلاین بدست آمده است. جهت حذف آرتیفکت ها از دو فیلتر پایین گذر و بالا گذر استفاده گردیده است نتایج حاصله نشان می دهد که با دقت بسیار بالایی نویز حذف شده است.
مقدمه
مقالات یک سیگنال الکتروکاردیوگرام ممکن است تحت تأثیر انواع مختلفی از نویز/اختلالات قرار گیرد،که این نویز میتواند ناشی از برق شهر، آرتیفکتهای ماهیچهای و حرکتی و دیگر عوامل مختلف باشد.لذا حذف نویز از سیگنال الکتروکاردیوگرام برای آنالیز تشخیص بیماریها باید با دقت بالایی صورت گیرد. ازاینرو مقالات زیادی در مورد روشهای حذف نویز ارائه گردیده است.ازجمله روشهای ارائهشده در سالهای اخیر میتوان استفاده از یک فیلتر سهموی برای حذف نویز - Kavya et al, 2012 - 50Hz استفاده از فیلتر حالت فضایی حداقل مربعات بازگشتی - - Butt et al, 2013 ، حذف نویز توسط الگوریتم بهینهسازی فیلتر میانه - Yuan et al, 2013 - استفاده از پارامترهای هندسی سیگنال ECG، - - Gordillo et al, 2014 ، حذف نویزهای فرکانس بالا توسط فیلتر باترورث دیجیتال IIR، - Gaikwa et al, 2014 - حذف آرتیفکت های تاثیرگذار روی سیگنال ECG با استفاده از الگوریتم های متفاوتی همچون LMS وNLMS و فیلتر تطبیقی توسط نرم افزار متلب - khalaf et al, 2014 - ، استفاده از فیلتر FIR، - Sigh et al, 2014 - و استفاده از مدل ریاضی و مقایسه نتیجه شبیهسازیشده با حداقل مربعات بازگشتی - Ploysuwan et al, 2014 - ،را نام برد.
در این مقاله روشی برای حذف نویز برق شهر از سیگنال ECG پیشنهادشده است. در این روش از الگوریتم شبکه عصبی ویدروهاف استفاده شده است. به این صورت که نویزی شبیه نویز برق شهر به سیگنال اعمال نموده و سپس با استفاده از الگوریتم ویدروهاف با دقت بالایی نویز حذف گردیده است. نتایج بهدستآمده از این آزمایش نشان میدهد که هر چه تعداد تأخیرها کمتر باشد حذف نویز با دقت بالاتری انجام میشود به همین دلیل در این مقاله از افزایش تأخیرها صرفنظر نمودهایم.
روش تحقیق
حذف نویز برق شهر
الگوی پیشنهادی جهت حذف نویز به صورت شکل 1 می باشد به این صورت که نویزی با فرکانس نویز برق شهر به سیگنال اعمال شده است و سپس با استفاده از الگوریتم ویدروهاف با دقت بسیار بالایی نویز حذف شده است. فیلتر تطبیقی مورد استفاده در ساختار زیر شبکه آدلاین می باشد که در لایه ورودی شبکه از المان خط تاخیر ورودی TDL استفاده شده است. در ساختار فوق برای آموزش شبکه آدلاین از الگوریتم ویدروهاف استفاده شده است.
همانطور که در شکل 1 مشاهده می شود سیگنال اصلی - s - با سیگنال تضعیف شده نویز - m - جمع می شود و سیگنال آلوده به نویز - t - ساخته می شود. برای حذف نویز - m - یک فیلتر تطبیقی - شبکه آدلاین - استفاده شده است که در آن برای به روز رسانی وزن ها از سیگنال - e - استفاده شده است. تارگت ها در آموزش شبکه عصبی فوق همان سیگنال - t - می باشد ولی چون ورودی شبکه عصبی - v - می باشد در نهایت خروجی شبکه عصبی - a - به سیگنال m همگرا میشود در نتیجه با کم کردن خروجی شبکه عصبی از سیگنال t سیگنال حاصله - e - همان سیگنال s خواهد بود.
