生物医学信号处理¶

噪声¶

混在有用生物信号里的、无关或干扰成分。

滤波¶

保留感兴趣的频率成分，抑制或去除其他成分。

• 低通滤波：去高频噪声
• 高通滤波：去低频漂移
• 带通滤波：只保留某一频段
• 带阻滤波：去除特定频率

采样¶

按固定时间间隔对连续时间信号取值，把模拟信号转换为数字信号

采样定理¶

采样频率 ≥ 信号最高频率的 2 倍

否则会出现 混叠。

Nyquist 频率¶

Nyquist 频率 = 采样频率 / 2

采样系统能够无失真地还原的最高信号频率。任何高于这个频率的成分，在采样后都会发生畸变。因此，被采样信号本身的最高频率成分必须小于 Nyquist 频率。

混叠¶

当采样频率低于信号最高频率的 2 倍时，高频成分会被错误地表现为低频成分，导致信号失真。

采样后，频谱会以 fs 为周期重复，超出 fs/2 的部分会折叠回低频。

混叠后的频率：

f(alias) = |f（实际） - k * fs|，并且要保证 f(alias) 落在 0 Hz 到 Nyquist 频率 这个范围内。

抗混叠滤波器¶

采样前加一个低通滤波器，其截止频率设定在 Nyquist 频率以下，将所有高于 Nyquist 频率的成分在采样前就彻底滤除。

处理流程¶

生物信号 → 含噪信号 → 滤波 → 采样 → 数字信号处理

ECG¶

心脏在跳动过程中产生的电活动信号，通过贴在皮肤表面的电极采集。

• 周期性（与心跳一致）
• 幅值：约 0.5–5 mV
• 频率范围：0.05–150 Hz

波形¶

• P 波：心房去极化，即心房肌细胞兴奋并引发心房收缩。特点：幅度较小、频率成分较低、在 ECG 中容易被噪声掩盖。
• QRS 波群：心室去极化。特点：幅度大、上升沿陡峭、高频成分丰富（约 10–25 Hz）。
• T 波：心室复极化。特点：斜率平缓、高频成分较少、波形结束点（T 波终点）界定困难。

去噪¶

• 工频干扰（50 Hz / 60 Hz）：来源于电力系统。可通过带阻滤波抑制工频干扰，但在 QRS 复合波存在时，线性滤波器可能引入失真，因此在某些情况下需要采用非线性或自适应滤波方法
• 肌电干扰：来自骨骼肌活动。利用 ECG 的周期性，对齐多个心搏后进行集合平均（ensemble averaging）可以有效降低非同步噪声成分。
• 基线漂移：来源于呼吸、体动，低频噪声，通常低于 0.5 Hz，通过高通滤波、多采样率方法或样条拟合等方式加以去除

R 峰检测¶

R 峰是 QRS 复合波中幅度最大的正峰，是心搏时间定位的基准点。ECG 中几乎所有时间参数（RR 间期、心率变异性等）都以 R 峰为参考。

心率变异性（HRV）分析¶

心电分类（正常 / 房颤 / 室早等）¶

心率¶

Heart Rate (bpm)=60/RR interval (s)

工程上我们不是直接算心率，而是先稳定地检测 R 峰，再从 RR 间期得到心率。”

EEG¶

大脑神经元群体活动产生的微弱电信号，通过头皮电极采集。

• 非平稳、随机性强
• 幅值：约 10–100 μV
• 主要频率范围：0.1–100 Hz

节律¶

去噪¶

• 眼电（眨眼、眼动）
• 肌电（咀嚼、说话）
• 电极接触不良

时频分析（STFT / 小波）¶

特征提取（功率谱、熵）¶

脑电分类与解码¶