Применение дискретного вейвлет-преобразования с изменением представления коэффициентов для сжатия данных в мобильных системах мониторинга ЭКГ

Аннотация:

Развитие средств беспроводных персональных сетей и миниатюрных беспроводных датчиков ЭКГ, не требующих электрического контакта с телом человека, дает возможность построения беспроводной системы мониторинга сердечно-сосудистой деятельности человека. Ведение непрерывного мониторинга требует хранения и передачи большого объема данных, что неизбежно отражается на времени непрерывной работы такой системы. В рассмотрена разработанная нами система мониторинга, состоящая из датчика пульса и бесконтактных датчиков ЭКГ, передающих данные по Bluetooth LE (ВТ ЬЕ)-каналу на систему сбора и обработки данных (микросервер) на базе микроконтроллера STM32 со сверхмалым потреблением, в котором производится предварительная обработка данных. Микрорсервер сопряжен по беспроводному каналу с сотовым телефоном, передающим данные удаленному медицинскому серверу. Полученные микросервером данные передаются на сотовый телефон по каналу ВТ v3.0, обладающему более высоким потреблением по сравнению с каналом BLE. Уменьшение объема данных, передаваемых на сотовый телефон, позволяет снизить нагрузку на канал связи и увеличить время автономной работы комплекса. Большинство существующих методов сжатия ЭКС ориентированы на применение в стационарных вычислительных устройствах и требуют выполнения большого объема вычислительных операций . Однако существуют эффективные способы сжатия ЭКС, не требующие выполнения большого объема вычислительных операций, основанные на применении аппарата вейвлет-преобра-зований и алгоритмах сжатия, таких как LZW, RLE . Данный подход подразумевает сжатие с потерями, но позволяет достичь значений коэффициента сжатия в пределах 10... 15 и может быть представлен в виде совокупности следующих шагов: • нормировка и вейвлет-преобразование исходных данных; • выполнение обнуления части полученных коэффициентов вейвлет-преобразования, чьи абсолютные значения близки к нулю; • сжатие полученных коэффициентов. Высокие значения коэффициента сжатия (CR), на наш взгляд, достигаются за счет особенности посимвольного представления данных в виде ASCII-кода при хранении вейвлет-коэффициентов на жестком диске компьютера - использовании символов-разделителей. Это дает более высокую избыточность по сравнению с «прямым», побайтовым представлением данных в системе мобильного мониторинга. В настоящей статье рассматривается способ сжатия ЭКС, позволяющий отказаться от необходимости применения алгоритмов сжатия коэффициентов вейвлет-преобразования. Данный способ основан на масштабировании и изменении формата коэффициентов вейвлет-преобразования исходных данных. Рассматривается задача сжатия данных, регистрируемых датчиками ЭКГ системы мобильного мониторинга сердечной деятельности человека. Приведен алгоритм сжатия данных ЭКГ, основанный на преобразовании коэффициентов дискретного вейвлет-преобразования, реализуемый на вычислительном устройстве, обладающем ограниченной вычислительной мощностью и малым потреблением. Представленный алгоритм апробирован на реальных сигналах и показал свою эффективность.

Авторы:

Издание: Медицинская техника
Год издания: 2016
Объем: 4с.
Дополнительная информация: 2016.-N 1.-С.25-28. Библ. 13 назв.
Просмотров: 61