Скачать 361.61 Kb.
|
На правах рукописи Шульга Алексей Степанович Разработка метода и адаптивных алгоритмов компрессии с гарантированной точностью биомедицинских сигналов на основе дельта-преобразований второго порядка Специальность: 05.13.17 – Теоретические основы информатики Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук Таганрог – 2009 Работа выполнена на кафедре «Математического обеспечения и применения ЭВМ» Технологического института Южного федерального университета в г.Таганроге. Научный руководитель: заведующий кафедрой МОП ЭВМ, доктор технических наук, профессор Кравченко Павел Павлович Официальные оппоненты: заведующий кафедрой информатики ТГПИ, доктор технических наук, профессор Ромм Яков Евсеевич; доцент кафедры РЭС ЗиС, кандидат технических наук Котенко Владимир Владимирович Ведущая организация: ФГНУ НИИ «Спецвузавтоматика», г. Ростов-на-Дону. Защита диссертации состоится 03 июля 2009 г. в 14:20 на заседании диссертационного совета Д212.208.21 при Южном федеральном университете по адресу: 347928, Таганрог, пер. Некрасовский, 44, ауд. Д-406. С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке Южного федерального университета по адресу: 344000, Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148. Автореферат разослан « » мая 2009 г. Ученый секретарь диссертационного совета Д212.208.21, доктор технических наук, профессор Н.И. Чернов Общая характеристика работыАктуальность проблемы. Неотъемлемой частью современной медицины являются мощные программно-аппаратные комплексы, осуществляющие диагностику и функциональные исследования состояния человека. Наряду (или в сочетании) со стационарными комплексами используются носимые холтеровские регистраторы, позволяющие записывать длительные (суточные) исследования. Схема комплекса включает три основных элемента: регистратор биомедицинских сигналов, компьютер врача и канал передачи данных от регистратора к компьютеру (предполагается, что используются современные каналы связи, потери данных в которых отсутствуют). Критическими параметрами схемы являются: пропускная способность канала связи и объём внутренних блоков памяти регистратора. Повышение эффективности указанных характеристик может быть достигнуто путем внедрения программной компрессии регистрируемых биомедицинских сигналов. В соответствии с техническими и методическими условиями использования медицинских диагностических комплексов, к алгоритму компрессии предоставляется ряд основных требований:
Использование для решения поставленной задачи известных методов компрессии сигналов оказывается проблематичным. В частности, методы компрессии без потерь не позволяют получать высокие показатели сжатия. Известные методы компрессии с потерями либо не нацелены на решение задачи гарантированной точности, либо имеют высокую вычислительную трудоёмкость, либо не предоставляют удовлетворительных показателей сжатия. Наиболее близким для решения поставленной задачи является метод компрессии биомедицинских сигналов с гарантированной точностью на основе дельта-преобразований второго порядка, предложенный Баем К.А. в работе «Разработка алгоритмов компрессии биомедицинских сигналов с использованием дельта-преобразований второго порядка». Данный метод характеризуется сложностью алгоритмов, высокой вычислительной трудоёмкостью (построение аппроксимирующей функции осуществляется на основе перебора), а по степени компрессии на большинстве выборок электроэнцефалографических и электрокардиографических сигналов уступает предлагаемому методу. Цель работы состоит в разработке эффективных по уровню сжатия и вычислительной трудоёмкости метода и алгоритмов программной компрессии, позволяющих в реальном масштабе времени компрессировать с заданной точностью биомедицинские сигналы, регистрируемые многоканальной телемедицинской системой. Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие основные задачи:
Объектами исследования являются метод и алгоритмы компрессии с гарантированной точностью биомедицинских сигналов, регистрируемых в реальном масштабе времени многоканальной телемедицинской системой. Методы исследования опираются на теоретические основы информатики, методы прикладной информатики; на математический аппарат линейной алгебры, теории дельта-преобразований второго порядка, теории цифровой обработки сигналов; применяются современные информационные технологии, объектно-ориентированное программирование. Научная новизна работы определяется следующими отличительными особенностями полученных существенных теоретических и практических результатов:
Достоверность результатов базируется на математическом обосновании предлагаемого метода компрессии, подтверждается апробацией на научных семинарах; публикацией результатов работ, внедрением полученных результатов. Основные положения, выносимые на защиту:
Практическая ценность данного исследования состоит в применимости предложенного метода и алгоритмов в рамках многоканальных медицинских программно-аппаратных диагностических комплексов, в том числе, работающих в реальном масштабе времени. Рассмотренные в данной работе методические и алгоритмические особенности компрессии биомедицинских сигналов позволяют обеспечивать гарантированную высокую точность, сравнительно высокий уровень компрессии и характеризуются низкой вычислительной трудоемкостью. Указанные особенности представляют возможность решать актуальные в современной телемедицине проблемы эффективного хранения и передачи по низкоскоростным каналам связи биомедицинских сигналов, обеспечения одновременной регистрации сигналов в многоканальных системах, повышения частоты дискретизации регистрируемых сигналов, построения мобильных систем дистанционной электрокардиографии и электроэнцефалографии. Реализация и внедрение результатов работы. Результаты, полученные в рамках выполнения данной работы, были использованы в разработанном в ООО НПКФ «Медиком МТД» программном обеспечении семейства приборов электроэнцефалографов-регистраторов «Энцефалан ЭЭГР-19/26» в вариантах поставки: «АТ», «АТ-ПСГ», «АТ-Сомно», «АТ-ПСГ-Видео», что подтверждено актом об использовании. Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на: Всероссийской научно-практической научно-технической конференции «Медицинские информационные системы-МИС-2004» (Таганрог, 2004 г.); Всероссийской научно-практической научно-технической конференции «Медицинские информационные системы-МИС-2006» (Таганрог, 2006 г.); Четвертой и пятой ежегодных научных конференциях студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (Таганрог, Ростов-на-Дону, 2008-2009 г.г.); Шестой Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Молодежь XXI века – будущее Российской науки 2008" (Ростов-на-Дону, 2008 г.); Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Медицинские информационные системы-МИС-2008» (Таганрог, 2008 г.); Международной молодежной научно-технической конференции «Высокопроизводительные вычислительные системы ВПВС-2008» (Таганрог, 2008 г.); IX всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления КРЭС-2008» (Таганрог, 2008 г.); Научно-технических студенческих конференциях ТРТУ и ТТИ ЮФУ (Таганрог, 2004-2009 г.г.). Публикации. Основные результаты работы были представлены в 9 публикациях общим объёмом около 38 печатных листов, из них 1 статья в издании, рекомендованном ВАК РФ, 3 статьи в прочих изданиях, тезисы 5 докладов. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав основного раздела, заключения, списка литературы и двух приложений. Основное содержание работы изложен на 133 страницах машинописного текста, содержит 7 таблиц, 42 рисунка, 60 наименования библиографических источников, 7 страниц приложений и 1 акт о внедрении. |
Датчики измерительных систем Ацп-преобразование. Количество необходимых промежуточных этапов преобразований определяется интерфейсными возможностями и точностью... | Декомпозиция сигналов на основе вейвлетов Гаусса и Морле (dwsignal) Программа предназначена для декомпозиции сигналов и может применяться в научных исследованиях и при обучении студентов специализирующихся... | ||
Доклад ронжина Андрея Леонидовича по диссертационной работе «Разработка... «Разработка адаптивного метода робастного понимания слитной речи на основе интегральной обработки данных», представленной на соискание... | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... В работе описывается система «Безопасность», предназначенная для автоматизированного обучения и проверки знаний нормативных актов... | ||
Пояснительная записка к дипломному проектированию на тему: «Исследование... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования | Реферат Предлагается закон, представляющий собой релятивистское обобщение... Новое релятивистское обобщение второго закона Ньютона полагающее величину силы скалярным инвариантом преобразований Лоренца, а её... | ||
Реферат Предлагается закон, представляющий собой релятивистское обобщение... Новое релятивистское обобщение второго закона Ньютона полагающее величину силы скалярным инвариантом преобразований Лоренца, а её... | Методическая разработка по внедрению проектного метода на уроках географии Данная методическая разработка предполагает проведение уроков по дисциплине География с использованием элементов проектного метода... | ||
Разработка и исследование параллельных схем цифровой обработки сигналов... Цифровой обработки сигналов на основе минимизации временной сложности вычисления функций | Урок по разделу Линейкой можно определить размер деталей с точностью 1 мм. Для измерения с большей точностью применяется специальный инструмент,... | ||
Минобрнауки росии Статистическая теория радиотехнических систем, обнаружение и различение сигналов, разрешение сигналов, восстановление сигналов | Разработка и исследование алгоритмов распознавания изображений на... | ||
Разработка проекта по литературе с применением метода сравнительно-типологического... Традиционная для 11 класса тема «Основные темы и идеи литературы Русского Зарубежья» может быть изучена на основе метода проектов.... | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Тема: Понятие алгоритмов, свойства алгоритма. Исполнители алгоритмов, система команд исполнителя. Способы записей алгоритмов. Формальное... | ||
Разработка и исследование интегрированных алгоритмов размещения элементов... Специальности: 05. 13. 12 – Системы автоматизации проектирования, 05. 13. 17 – Теоретические основы информатики | Отчет о научно-исследовательской работе, выполняемой по государственному... «Разработка алгоритмов для биоинформационного анализа комплексных метаболических и молекулярно-генетических сетей» |