WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаРізне → Методи частотного та часового аналізу в системах обробки випадкових сигналів типу електроенцефалограм (автореферат) - Реферат

Методи частотного та часового аналізу в системах обробки випадкових сигналів типу електроенцефалограм (автореферат) - Реферат

Міністерство освіти і науки України

Національний аерокосмічний університет

ім. М.Є. Жуковського „Харківський авіаційний інститут"

ХАРЧЕНКО Оксана Ігорівна

Методи частотного та часового аналізу в системах обробки випадкових сигналів типу електроенцефалограм

УДК 621.391:615.47:616-072.7

05.12.17 – радіотехнічні та телевізійні системи

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків – 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському національному університеті радіоелектроніки Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Волощук

Юрій Іванович,Харківський національний університет радіоелектроніки, професор кафедри „Мережі зв'язку"

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Леховицький

Давід Ісаакович, головний науковий співробітник Науково–дослідного центру інтегрованих інформаційних радіоелектронних систем і технологій Харківського національного університету радіоелектроніки;

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Тютюнник Владислав Олександрович, начальник Науково-дослідної лабораторії кафедри №502 Харківського університету Повітряних Сил імені Івана Кожедуба.

Захист відбудеться „ 26 " жовтня 2007 року о 12.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.062.07 у Національному аерокосмічному університеті ім. М.Є. Жуковського „Харківський авіаційний інститут" за адресою: 61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17.

З дисертацією можна ознайомитися у науково–технічної бібліотеці Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського „Харківський авіаційний інститут" за адресою: 61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17.

Автореферат розісланий „ 13 " вересня 2007 року

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради В.В. Лукін

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Випадковий характер шумів і завад, які завжди присутні у всіх радіотехнічних пристроях і системах, а також статистична структура джерел інформації зумовлює широке застосування в радіотехніці імовірнісних методів. Підвищення достовірності інформації про властивості явища, що вивчається, отриманої за допомогою радіотехнічних систем, вимагає розробки методів аналізу, що враховують характер шумів та завад, і алгоритмів роботи радіотехнічних пристроїв, що реалізують найкращі (за певними критеріями) оцінки характеристик явища.

Задача дослідження значно ускладнюється коли сигнали, які несуть інформацію про властивості досліджуваного явища, самі є випадковими. Така ситуація характерна для багатьох явищ, зумовлених сумісною дією великої кількості елементарних компонентів, що служать джерелами сигналів і функціонують за алгоритмом, вихідні посилки яких заздалегідь не відомі. До таких систем відноситься, зокрема, головний мозок, що є однією з найважливіших і найменш вивчених структур організму живої істоти. Виказана Н. Вінером гіпотеза про наявність в мозку взаємозв'язаних нелінійних осциляторів, що знаходяться під впливом випадкових процесів типу броунівського руху, лежить в основі застосування методів радіотехніки для аналізу електричних сигналів, що генеруються клітинами мозку і відображають його активність.

Розробка методів аналізу часових функцій, що дозволяють в умовах сильних завад знаходити інформативні частоти випадкових сигналів і вимірювати їх параметри, є актуальною задачею широкого кола радіотехнічних систем, зокрема, в електроенцефалографії.

Електроенцефалографія - це метод дослідження головного мозку, заснований на реєстрації його електричних потенціалів. Електроенцефалограма (ЕЕГ) є складною часовою функцією, яка є типовим прикладом випадкового процесу, спектральні характеристики якого змінюються у часі.

Задача обробки ЕЕГ полягає у виявленні гармонійних складових (їх частот, ритмів), викликаних активністю головного мозку. Виявлення гармонік здійснюється на фоні сильних шумів, викликаних активністю нейронів, що є джерелами елементарних біоелектричних сигналів. Крім того, ритми відрізняються нестабільністю, параметри якої також є інформативними для діагностики.

На даний час стандартним методом аналізу ЕЕГ в клінічній діагностичній практиці є візуальний метод. При візуальному аналізі фахівець характеризує частоту хвиль і їх амплітуду, характер їх розподілу по корі головного мозку. Очевидно, що такий підхід до аналізу ЕЕГ є суб'єктивним. Крім того, при тривалому динамічному спостереженні цей процес стає надто трудомістким, що вимагає постійної присутності при реєстрації ЕЕГ фахівця-нейрофізіолога, який повинен володіти достатньо високим рівнем підготовки і досвідом роботи. Використання чисельних методів в електроенцефалографії зазвичай обмежується спектрально–кореляційними методами, які далеко не повністю відображують динаміку процесів в структурі мозку. Сучасний підхід до діагностики мозку полягає в сумісному використанні різних методів аналізу ЕЕГ.

На даний час в літературі запропоновано багато методів спектрально-кореляційного аналізу ЕЕГ. До їх числа можна віднести, зокрема, безпосереднє перетворення Фур'є, розрахунок та аналіз кореляційної функції тощо. В той же час жоден з відомих методів ізольовано не в змозі повністю забезпечити повноцінну діагностику та дослідження біоелектричної активності мозку. Кожний з методів дозволяє охарактеризувати лише окрему сторону даного фізіологічного процесу, і для повноцінної діагностики мозку як складної системи потрібні різні способи або їх поєднання.

Тому розробка нових методів, алгоритмів обробки та аналізу сигналів типу ЕЕГ, які забезпечують комплексну повноцінну діагностику головного мозку та враховують специфічні особливості ЕЕГ, є актуальною задачею.

З іншого боку, неухильне зростання кількості патологій головного мозку і складність їх діагностики також вимагає, окрім відомих методів, розвитку нових методів діагностики, що складає практичну спрямованість досліджень. Все вище висловлене визначає актуальність теми дисертації.

Зв'язок з науковими програмами, планами, темами. Дослідження, результати яких подано в дисертаційній роботі, проводились в межах спільної наукової діяльності кафедри „Мережі зв'язку" Харківського національного університету радіоелектроніки і Національного наукового центру „Харківський фізико-технічний інститут" НАН України при виконанні НДР № III-9-06 АНТ "Аналіз генерації та випромінювання потужних імпульсних електромагнітних полів ультракороткої і короткої тривалості за допомогою збудження спіральної ЕПА сильнострумовим РЕП", також Інституту неврології, психіатрії і наркології за замовленням Академії медичних наук при виконанні НДР АМН.ГФ.3.04, у яких автор приймав участь в якості одного з виконавців. Результати дисертаційних досліджень використано в навчальному процесі та розробці навчально-методичного забезпечення дисциплін „Приймання та оброблення сигналів", „Методи медичних досліджень та завадостійкість РЕЗ", „Обробка біомедичної інформації" та спецкурсі підготовки магістрів за спеціальністю „Радіоелектронні пристрої, системи та комплекси" кафедри радіоелектронних пристроїв ХНУРЕ МОН України. Впровадження результатів досліджень підтверджується відповідними актами.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є виявлення та візуалізація інформаційних параметрів випадкових сигналів типу ЕЕГ за рахунок об'єднання і адаптації частотних і часових методів їх обробки для підвищення якості діагностики мозку.

Для досягнення поставленої мети в дисертації вирішені наступні задачі:

  1. Провести порівняльний аналіз відомих чисельних методів електро-енцефалографії і визначити межи їх застосовності в клінічній діагнос-тиці.

  2. Розробити нові методи виділення, обробки і візуалізація характерис-тик випадкових процесів типу ЕЕГ.

  1. Розвинути методи непараметричної сегментації ЕЕГ–сигналу.

  2. Розробити структурну схему блоку цифрової обробки сигналів електроенцефалографічного комплексу.

Об'ект дослідження – випадковіпроцеси типу ЕЕГ.

Предмет дослідження – методи обробки випадкових сигналів типу ЕЕГ.

Методи дослідження – спектральний та кореляційний аналіз, вейвлет– перетворення, цифрова фільтрація, цифрове статистичне моделювання.

Наукова новизна отриманих результатів.

  1. Розвинено методи обробки випадкових процесів типу ЕЕГ.

  2. Вперше запропоновані, апробовані та порівняні методи дослідження електроенцефалограм: аналіз сигналів ЕЕГ симетричних відведень; оцінка зміни миттєвої частоти коливань потенціалів мозку в часі на основі частотного детектування ковзним вікном; метод виділення ритмів ЕЕГ–сигналу на основі обробки автокореляційної функції при урахуванні її значень на ділянках відсутності шумової складової.

  3. На основі статистик Колмогорова–Смирнова удосконалено метод визначення меж стаціонарності ділянок ЕЕГ.

Loading...

 
 

Цікаве