ウェーブレット変換に基づく新しい生体信号処理手法の開発とその医療診断への応用

基于小波变换的生物信号处理新方法的发展及其在医学诊断中的应用

基本信息

批准号：
05750435
负责人：
荒川薫
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Meiji University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

人間の心理状態を反映し、心理テストにおいて用いられる生体信号として指先容積脈波があるが、この信号は被験者が測定中に指や体を動かすことにより波形が乱れ、それが心理テストの結果に影響を及ぼす。特に子どもが被験者である場合、測定中に動きやすいのでこの影響が大きい。そこで、容積脈波の信号系列において、被験者が動いた箇所を自動的に検出し、その箇所を取り除くことが要求される。本研究では次のように、容積脈波において、被験者の動きのある箇所の検出を行う方法を検討し、その有効性を明らかにした。1.静止時、及び動作時の容積脈波のスペクトル解析:被験者の静止時、及び動作時における容積脈波の周波数スペクトルを求め、静止時にはきれいな周期的波形となるのに対し、動作時には周期性が崩れることを確認した。2.ウェーブレット変換による解析:容積脈波の信号系列に対してウェーブレット変換を行い、被験者が動いた箇所の検出を行った。すなわち、静止時においては、ウェーブレット変換の基調周期成分の出力値が常にほぼ一定となるが、被験者が動いた箇所ではこの成分に対する出力値が減少する。また、動作時の容積脈波では、ある中間的スケールに対する出力において大きな値が現れる。このように、ウェーブレット変換結果を見ることにより容積脈波における動きの部分が識別できることを明らかにした。3.ウェーブレット変換の各出力に対する統合的判断:上記のように、ウェーブレット変換の各成分出力に対し、特定の一つの成分だけからでも動きのある程度検出できるが、必ずしも完全には検出できないので、複数個の成分出力から統合的に判断する必要がある。ここで各成分出力に対してルール(ファジィルールなど)を構築し、人工知能的手法により検出を行うことが考えられるが、これについては今後の研究課題である。

指尖体积描记法是心理测试中使用的反映人的心理状态的生物信号，但当被测者在测量过程中移动手指或身体时，该信号的波形会受到干扰，从而影响心理测试的结果。当受试者是儿童时，这种影响尤其大，因为他们在测量过程中可能会移动。因此，需要自动检测体积脉搏波信号序列中对象移动过的位置并去除这些位置。在本研究中，我们研究了一种使用体积脉搏波检测对象运动区域的方法，并阐明了其有效性。 1、静止和运动时体积脉搏波频谱分析：获取受试者静止和运动时体积脉搏波的频谱。静止时波形干净且具有周期性，但运动时波形呈周期性我确认它崩溃了。 2、小波变换分析：对体积脉搏波信号序列进行小波变换，检测被检者移动的位置。也就是说，当对象静止时，小波变换的基本周期分量的输出值总是近似恒定，但是该分量的输出值在对象移动的位置处减小。此外，在操作期间的体积脉搏波中，对于某个中间尺度，在输出中出现大值。由此可知，通过观察小波变换结果，可以识别体积脉搏波的移动部分。 3、对小波变换各输出的综合判断：如上所述，对于小波变换的各分量输出，仅从某一特定分量可以检测到一定程度的运动，但不一定能够检测到完全如此，所以需要从多个组件输出中进行综合判断。这里，可以为每个分量输出构建规则（例如模糊规则）并使用人工智能方法进行检测，但这是未来的研究课题。