Metoda dynamického borcení časové osy v oblasti zpracování biosignálů
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
C
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Diplomová práce popisuje metodu dynamického borcení časové osy (DTW), kterou lze využít jako nelineární metodu pro zpracování signálů. V oblasti zpracování biomedicínských signálů lze touto metodou sledovat tvarové změny. V práci je popsán princip metody a postup nalezení cesty DTW. Metoda je aplikována na sadu čísel v ukázkové verzi programu, na soubor simulovaných signálů a signály elektrokardiogramů (EKG). Záznamy srdečních cyklů byly popsány v časové, frekvenční a časově frekvenční oblasti a následně podrobeny algoritmu DTW. Zpracovávané signály EKG byly získány z experimentů provedených na Masarykově univerzitě, jejichž cílem bylo odhalit vliv napěťově-citlivého barviva na srdeční tkáň. Výsledky použité metody hodnotí míru odlišnosti EKG signálů získaných v jednotlivých fázích experimentu. Při vyhodnocení byly sledovány změny v průběhu fáze aplikace napěťově-citlivého barviva a fáze vymývání vůči kontrole. Odlišnost zpracovávaného souboru signálů se potvrdila při zpracování v časové oblasti (37,5 %), ve frekvenční oblasti (75 %) a v časově frekvenční oblasti (25 %). Díky malému souboru dat však nebylo možné jednoznačně prokázat působení barviva na srdeční tkáň a stanovit mezní hodnotu minimální vzdálenosti algoritmu DTW pro klasifikaci jednotlivých srdečních cyklů elektrokardiogramu. Při analýze většího souboru dat se předpokládá projevení trendu nárůstu odlišnosti srdečních cyklů EKG ve fázi barvení vůči fázi promývání.
The thesis deals with one of the non-linear methods for signal processing - dynamic time warping (DTW). The method observes shape changes, which should be used in biomedical signals processing. The thesis involves the method description and consecution for finding DTW optimal way. The method is applied on the number series in the edutainment program, on the group of simulated signals and real electrocardiograms (ECG). ECG recordings were gained by performing experiments on the Masaryk University and their aim was clarifying the influence of voltage-sensitive dye on the heart tissue. One-lead ECG was described in time domain, frequency domain, time-frequency domain and subsequently remitted to DTW algorithm. The method outcomes evaluates the diversity rate of ECG signals obtained in each experiment stages. During the data evaluation were followed up the changes in process of the tension-sensible paint application and the stage of scouring toward control. The difference of elaborating signals group was verified in the time domain (37,5 %), in the frequency domain (75 %) and in the time-frequency domain (25 %). However, due to the small data group was not possible to explicitly approve the activity of voltage-sensitive dye on the heart tissue and to determinate limiting value of minimum algorithm way DTW for each heart round electrocardiogram classification. In the more data group analysis it is supposed to manifest the trend of growth heart round ECG differences in the stage of staining toward the stage of scouring.
The thesis deals with one of the non-linear methods for signal processing - dynamic time warping (DTW). The method observes shape changes, which should be used in biomedical signals processing. The thesis involves the method description and consecution for finding DTW optimal way. The method is applied on the number series in the edutainment program, on the group of simulated signals and real electrocardiograms (ECG). ECG recordings were gained by performing experiments on the Masaryk University and their aim was clarifying the influence of voltage-sensitive dye on the heart tissue. One-lead ECG was described in time domain, frequency domain, time-frequency domain and subsequently remitted to DTW algorithm. The method outcomes evaluates the diversity rate of ECG signals obtained in each experiment stages. During the data evaluation were followed up the changes in process of the tension-sensible paint application and the stage of scouring toward control. The difference of elaborating signals group was verified in the time domain (37,5 %), in the frequency domain (75 %) and in the time-frequency domain (25 %). However, due to the small data group was not possible to explicitly approve the activity of voltage-sensitive dye on the heart tissue and to determinate limiting value of minimum algorithm way DTW for each heart round electrocardiogram classification. In the more data group analysis it is supposed to manifest the trend of growth heart round ECG differences in the stage of staining toward the stage of scouring.
Description
Keywords
Dynamické borcení časové osy, matice lokální vzdálenosti, matice částečné kumulované vzdálenosti, hodnota minimální vzdálenosti, cesta dynamického borcení časové osy, DTW, Fourierova transformace, Vlnková transformace, elektrokardiogram, EKG., Dynamic time warping, matrix of local distance, matrix of partial cumulate distance, minimal value of dynamic time warping, way of DTW, Fourier transform, Wavelet transform, electrocardiogram, ECG.
Citation
NOVOBILSKÝ, P. Metoda dynamického borcení časové osy v oblasti zpracování biosignálů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2008.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Biomedicínské a ekologické inženýrství
Comittee
prof. Ing. Ivo Provazník, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Jiří Jan, CSc. (místopředseda)
doc. RNDr. Ing. Jiří Šimurda, CSc. (člen)
doc. Ing. Jana Kolářová, Ph.D. (člen)
Ing. Josef Halámek, CSc. (člen)
doc. Ing. Jan Münz, CSc. (člen)
MUDr. Zuzana Nováková, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2008-06-09
Defence
1. Student prezentoval výsledky své diplomové práce na téma Metoda dynamického borcení časové osy v oblasti zpracování biosignálů.
2. Přečtení posudků vedoucího práce a oponenta.
3. Ing. Halámek. Použití metody borcení časové osy, jaké jiné metody se dají použít? Jak lze hodnotit shodu dvou signálů? Student odpověděl s pomocí komise.
4. prof. Provazník. Použití vlnkové transformace. Hodnocení výsledků práce. Student odpověděl s porozuměním.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení