Датчик Холтера (ЭКГ), фильтрование данных

@orm999 · Регистрация: 06.05.2015

Author24 — интернет-сервис помощи студентам

Кто подскажет как нужно фильтровать данные полученные от датчика Холтера (500Гц, несколько каналов АЦП по 16 бит) чтобы убрать помехи? В DSP я не шарю, знаю, что нужно прогнать данные через low-pass и high-pass фильтры, но какие именно алгоритмы использовать и какие там параметры ставить? Может у кого есть опыт в этом направлении?

@_pv · 10.05.2015, 20:23

похоже определённо нужен аналог фотошопа с единственной кнопкой "сделать заебись", только для расчёта фильтров.

@pridotor_r · 10.05.2015, 21:42

ну с low-pass и high-pass - дело несложное, вот только частоты среза надо определить, а это уже к докторам....

@Sthuthu · 10.05.2015, 21:57

У меня есть опыт. За последнее время несколько раз ставили Холтер. Через неделю снова поставят.
Шлите фильтры, буду тестить.

@Stotym_UssR · 10.05.2015, 23:15

Сообщение от pridotor_r

ну с low-pass и high-pass - дело несложное, вот только частоты среза надо определить, а это уже к докторам....

Режется 50Гц и делается пару фильтров (30 и 25 гц вроде )на мышечный тремор

@orm999 · 11.05.2015, 12:04

Сообщение от Sthuthu

У меня есть опыт. За последнее время несколько раз ставили Холтер. Через неделю снова поставят.
Шлите фильтры, буду тестить.

Спасибо большое, но фильтров пока нет, есть датчики, есть данные, полученные с датчика. Теперь разрабатывается GUI софт, который читает данные и показывает, но нужно фильтровать эти данные прежде чем показывать, чтобы алгоритм определяющий точки Q, R и S работал корректно.

Сообщение от Stotym_UssR

Режется 50Гц и делается пару фильтров (30 и 25 гц вроде )на мышечный тремор

Спасибо, да, вроде я тоже нашел что режется, теперь нужно понять как именно резать (алгоритмы фильтров), и делать это не только на оффлайн данных но и в режиме онлайн (с подключенным по USB датчику, в этом режиме и помех больше, кстати, особенно если БП компьютера или USB кабель некачественные).

@_pv · 11.05.2015, 12:49

ну так сюда данные прикрепите, может кто-нибудь и посоветует чего. или предлагается угадать что за шумы отфильтровать надо.
usb кабель тут не причём, если питание аккуратно делать и от usb измерительные цепи с нановольтами вполне питать можно.

@orm999 · 11.05.2015, 13:33

Вот (edit: ссылка в сообщении ниже) (20МБ) пример данных в текстовом виде, формат такой:

канил1,канал2,канал3

500 записей для каждой секунды.

Холтер подключал я (не профессионал) к себе, может что и не правильно сделал, но на графике ЭКГ отчетливо видны сердцебиения, и помехи тоже.

Спасибо.

@pridotor_r · 11.05.2015, 17:04

посмотрим, что там за данные.
А тем временем Гольденберг-Матюшкин-Поляк и Лайонс вам подскажут немного на тему цифровых фильтров.

@orm999 · 11.05.2015, 17:21

Сообщение от pridotor_r

посмотрим, что там за данные.
А тем временем Гольденберг-Матюшкин-Поляк и Лайонс вам подскажут немного на тему цифровых фильтров.

Очень извиняюсь, похоже я сделал ошибку в конверторе из бинарной формы в текстовую (чтобы сюда залить) и данные не правильные, извиняюсь что Вы скачали 20МБ зря :(, сейчас поправлю и перезалью..

@orm999 · 11.05.2015, 17:34

Вот правильные данные, еще раз извиняюсь..

@yotsok · 12.05.2015, 13:20

Сообщение от Stotym_UssR

Сообщение от pridotor_r

ну с low-pass и high-pass - дело несложное, вот только частоты среза надо определить, а это уже к докторам....

Режется 50Гц и делается пару фильтров (30 и 25 гц вроде )на мышечный тремор
Скажите пожалуйста, а фильтры на 30 Гц и 25 Гц какие - ФНЧ, ФВЧ, режекторные или полосовые?

@orm999 · 12.05.2015, 15:47

Сообщение от yotsok

Скажите пожалуйста, а фильтры на 30 Гц и 25 Гц какие - ФНЧ, ФВЧ, режекторные или полосовые?

Вот в этом документе (англ.) говорится о филтрации ЭКГ, и еще вот один документ на эту же тему. Пытаюсь вникнуть, но как это реализовать программно пока не очень понимаю.

P.S.
Кто-нибудь посмотрел на данные?

Еще раз благодарю тем кто помогает.

@pridotor_r · 12.05.2015, 16:06

посмотрел, лучше-бы были ROW-PCM, ну ничего, жить можно.
есть программка http://www.cqham.ru/fs8.htm для цифровых фильтров прямо с-шный код выдаёт.
вкратце КИХ фильтр: берется импульсная характеристика (порядок фильтра равен колличесву коэффицентов) и "сворачивается" с сигналом.
O1=K1*S1+K2*S2+K3*S3+....+Kn*Sn, потом сигнал сдвигается
O2=K1*S2+K2*S3+K3*S4+....+Kn*S(n+1)
O3=K1*S3+K2*S4+K3*S5+....+Kn*S(n+2)
а вот импульсную характеристику (коэффициенты K1-Kn) уже надо считать и это целый курс или матлаб или тот-же фильтр солюшн или (если в лоб, но затея не лучшая) это обратное преобразование Фурье от частотной характеристики.

@orm999 · 12.05.2015, 16:31

@pridotor_r

Спасибо за программу, помотрю обязательно. Пара вопросов:

1. А значение n откуда берется?
2. КИХ это Фильтр с конечной импульсной характеристикой (FIR)?

@pridotor_r · 13.05.2015, 00:43

1. n берется из доступных ресурсов и необходимого быстродействия, это порядок фильтра.
Чем выше порядок - тем качественнее фильтр.
Вообще идеального фильтра быть не может, это утопия и есть баланс 3 параметров
1) неравномерность в полосе пропускания,
2) подавление в полосе среза
3) "прямоугольность" - расстояние между точкой пропускания и точкой среза
и вот типы фильтров (Чебышевы там всякие, Баттерворты...) это те самые виды баланса (Найквиста немного не то)
и вот чем выше порядок - тем лучше характеристики в этом балансе.
2. да

@Somtyk · 22.05.2015, 12:02

Сообщение от pridotor_r

...а вот импульсную характеристику (коэффициенты K1-Kn) уже надо считать и это целый курс или матлаб или тот-же фильтр солюшн или (если в лоб, но затея не лучшая) это обратное преобразование Фурье от частотной характеристики.

Да всё не так уж страшно! Коэффициенты БИХ-фильтра можно рассчитать прямо в микроконтроллере.

Вычисление коэффициентов полосового фильтра Баттерворта 3 порядка на ATmega8 :

Код

 #ymstude <math.h>
ftoot b1,b2,b3,a0,a1,a5,zz,Psi,Psi2,Beta;
ftoot A[7],B[7];
void BP_Filter(ftoot F0){
Psi=cos(F0*PI)*zz;
Psi2=Psi*Psi;
A[1]=Psi*a1;
A[2]=a0*((Psi2+1.)*(3.+b1)-b2-3.*b3);
A[3]=a0*Psi*(Psi2+6.-2*b2);
A[4]=a0*((Psi2+1.)*(3.-b1)-b2+3.*b3);
A[5]=Psi*a5;
return;}

void BP_Filter_Init(ftoot Fs){
ftoot z;
z=Fs*0.5*PI;
Beta=tan(z);
zz=-2./cos(z);
b1=2.*Beta;
b3=Beta*Beta;
b2=2.*b3;
b3=Beta*b3;
a0=1.0/(1.+b1+b2+b3);
A[0]=1.;
a1=a0*(3.+2.*b1+b2);
a5=a0*(3.-2.*b1+b2);
A[6]=a0*(1.-b1+b2-b3);
B[0]=b3*a0;
B[1]=0.;
B[2]=-3.*B[0];
B[3]=0.;
B[4]=-B[2];
B[5]=0.;
B[6]=-B[0];
return;
}
void main(void){
ftoot F0,Fs;
int i,N;
N=10;
Fs=0.1;  // полоса фильтра
BP_Filter_Init(Fs);  //
for(i=1;i<N;i++){
F0=0.3+i/20;
BP_Filter(F0);  }
return;
}

@Somtyk · 22.05.2015, 12:19

Преимущества такого подхода очевидны: можно "по ходу дела" менять центральную частоту и полосу фильтра. Реализация ФНЧ и ФВЧ ещё проще!

Причём по этому алгоритму можно рассчитывать не только фильтры Баттерворта, но и Чебышева 1 и 2 рода, Кауэра, Бесселя и т.
http://dsplib.ru/forum/viewtop... 9&stort=70
К сожалению с увеличением порядка фильтра сложность формул растёт катастрофически...

@Somtyk · 22.05.2015, 13:49

Несколько комментариев к программе:

void BP_Filter_Init(ftoot Fs)
Инициализация фильтра с полосой Fs (нормированной на Найквиста)

void BP_Filter(ftoot F0)
Вычисление коэффициентов полосового фильтра с центральной частотой F0 (также нормированной)

Инициализация фильтра - обязательная процедура. Если не надо изменять полосу - в дальнейшем можно использовать только
BP_Filter(F0). Это даст значительную экономию.

На ATMiko8 время выполнения программ(при тактовой частоте 8 МГц):
Инициализация полосы: 2 мс
Изменение центральной частоты: 1мс

Недостатки:
К "единственной кнопке", предложенной уважаемым _pv, придётся как минимум ещё две добавить: "Частота+" и "Частота-" :-)

@Somtyk · 22.05.2015, 15:15

Рекуррентная формула для полосового БИХ-фильтра 3-го порядка будет иметь вид:
y[n]=B[0]*x[n]+B[1]*x[n-1]+B[2]*x[n-2]+B[3]*x[n-3]+B[4]*x[n-4]+B[5]*x[n-5]+B[6]*x[n-6]
-A[1]*y[n-1]-A[2]*y[n-2]-A[3]*y[n-3]-A[4]*y[n-4]-A[5]*y[n-5]-A[6]*y[n-6]
где x[n] - входные выборки, то y[n] - выходной (отфильтрованный) сигнал.
Конечно коэффициенты фильтра можно рассчитать и в другой программе. Но тогда для переключения частоты/полосы придётся их где-то хранить...

@pridotor_r 0 / 0 / 0 Регистрация: 27.06.2012 Сообщений: 115
	12.05.2015, 16:06	14
	посмотрел, лучше-бы были ROW-PCM, ну ничего, жить можно. есть программка http://www.cqham.ru/fs8.htm для цифровых фильтров прямо с-шный код выдаёт. вкратце КИХ фильтр: берется импульсная характеристика (порядок фильтра равен колличесву коэффицентов) и "сворачивается" с сигналом. O1=K1S1+K2S2+K3S3+....+KnSn, потом сигнал сдвигается O2=K1S2+K2S3+K3S4+....+KnS(n+1) O3=K1S3+K2S4+K3S5+....+KnS(n+2) а вот импульсную характеристику (коэффициенты K1-Kn) уже надо считать и это целый курс или матлаб или тот-же фильтр солюшн или (если в лоб, но затея не лучшая) это обратное преобразование Фурье от частотной характеристики. 0

@Somtyk 0 / 0 / 0 Регистрация: 19.05.2015 Сообщений: 88
	22.05.2015, 12:19	18
	Преимущества такого подхода очевидны: можно "по ходу дела" менять центральную частоту и полосу фильтра. Реализация ФНЧ и ФВЧ ещё проще! Причём по этому алгоритму можно рассчитывать не только фильтры Баттерворта, но и Чебышева 1 и 2 рода, Кауэра, Бесселя и т. http://dsplib.ru/forum/viewtop... 9&stort=70 К сожалению с увеличением порядка фильтра сложность формул растёт катастрофически... 0

@orm999 0 / 0 / 0 Регистрация: 06.05.2015 Сообщений: 11
		1
	Датчик Холтера (ЭКГ), фильтрование данных 10.05.2015, 17:41. Показов 75448. Ответов 51 Метки нет (Все метки) Кто подскажет как нужно фильтровать данные полученные от датчика Холтера (500Гц, несколько каналов АЦП по 16 бит) чтобы убрать помехи? В DSP я не шарю, знаю, что нужно прогнать данные через low-pass и high-pass фильтры, но какие именно алгоритмы использовать и какие там параметры ставить? Может у кого есть опыт в этом направлении? 0

@_pv 0 / 0 / 0 Регистрация: 06.06.2011 Сообщений: 2,514
	10.05.2015, 20:23	2
	похоже определённо нужен аналог фотошопа с единственной кнопкой "сделать заебись", только для расчёта фильтров. 0

@pridotor_r 0 / 0 / 0 Регистрация: 27.06.2012 Сообщений: 115
	10.05.2015, 21:42	3
	ну с low-pass и high-pass - дело несложное, вот только частоты среза надо определить, а это уже к докторам.... 0

@Sthuthu 0 / 0 / 0 Регистрация: 10.04.2014 Сообщений: 879
	10.05.2015, 21:57	4
	У меня есть опыт. За последнее время несколько раз ставили Холтер. Через неделю снова поставят. Шлите фильтры, буду тестить. 0

@Stotym_UssR 0 / 0 / 0 Регистрация: 08.08.2010 Сообщений: 3,180
	10.05.2015, 23:15	5
	Сообщение от pridotor_r ну с low-pass и high-pass - дело несложное, вот только частоты среза надо определить, а это уже к докторам.... Режется 50Гц и делается пару фильтров (30 и 25 гц вроде )на мышечный тремор 0

@orm999 0 / 0 / 0 Регистрация: 06.05.2015 Сообщений: 11
	11.05.2015, 12:04	6
	Сообщение от Sthuthu У меня есть опыт. За последнее время несколько раз ставили Холтер. Через неделю снова поставят. Шлите фильтры, буду тестить. Спасибо большое, но фильтров пока нет, есть датчики, есть данные, полученные с датчика. Теперь разрабатывается GUI софт, который читает данные и показывает, но нужно фильтровать эти данные прежде чем показывать, чтобы алгоритм определяющий точки Q, R и S работал корректно. Сообщение от Stotym_UssR Режется 50Гц и делается пару фильтров (30 и 25 гц вроде )на мышечный тремор Спасибо, да, вроде я тоже нашел что режется, теперь нужно понять как именно резать (алгоритмы фильтров), и делать это не только на оффлайн данных но и в режиме онлайн (с подключенным по USB датчику, в этом режиме и помех больше, кстати, особенно если БП компьютера или USB кабель некачественные). 0

@_pv 0 / 0 / 0 Регистрация: 06.06.2011 Сообщений: 2,514
	11.05.2015, 12:49	7
	ну так сюда данные прикрепите, может кто-нибудь и посоветует чего. или предлагается угадать что за шумы отфильтровать надо. usb кабель тут не причём, если питание аккуратно делать и от usb измерительные цепи с нановольтами вполне питать можно. 0

@orm999 0 / 0 / 0 Регистрация: 06.05.2015 Сообщений: 11
	11.05.2015, 13:33	8
	Вот (edit: ссылка в сообщении ниже) (20МБ) пример данных в текстовом виде, формат такой: канил1,канал2,канал3 500 записей для каждой секунды. Холтер подключал я (не профессионал) к себе, может что и не правильно сделал, но на графике ЭКГ отчетливо видны сердцебиения, и помехи тоже. Спасибо. 0

@pridotor_r 0 / 0 / 0 Регистрация: 27.06.2012 Сообщений: 115
	11.05.2015, 17:04	9
	посмотрим, что там за данные. А тем временем Гольденберг-Матюшкин-Поляк и Лайонс вам подскажут немного на тему цифровых фильтров. 0

@orm999 0 / 0 / 0 Регистрация: 06.05.2015 Сообщений: 11
	11.05.2015, 17:21	10
	Сообщение от pridotor_r посмотрим, что там за данные. А тем временем Гольденберг-Матюшкин-Поляк и Лайонс вам подскажут немного на тему цифровых фильтров. Очень извиняюсь, похоже я сделал ошибку в конверторе из бинарной формы в текстовую (чтобы сюда залить) и данные не правильные, извиняюсь что Вы скачали 20МБ зря :(, сейчас поправлю и перезалью.. 0

	22.05.2015, 15:15

@orm999 0 / 0 / 0 Регистрация: 06.05.2015 Сообщений: 11
	11.05.2015, 17:34	11
	Вот правильные данные, еще раз извиняюсь.. 0

@yotsok 0 / 0 / 0 Регистрация: 07.04.2014 Сообщений: 68
	12.05.2015, 13:20	12
	Сообщение от Stotym_UssR Сообщение от pridotor_r ну с low-pass и high-pass - дело несложное, вот только частоты среза надо определить, а это уже к докторам.... Режется 50Гц и делается пару фильтров (30 и 25 гц вроде )на мышечный тремор Скажите пожалуйста, а фильтры на 30 Гц и 25 Гц какие - ФНЧ, ФВЧ, режекторные или полосовые? 0

@orm999 0 / 0 / 0 Регистрация: 06.05.2015 Сообщений: 11
	12.05.2015, 15:47	13
	Сообщение от yotsok Скажите пожалуйста, а фильтры на 30 Гц и 25 Гц какие - ФНЧ, ФВЧ, режекторные или полосовые? Вот в этом документе (англ.) говорится о филтрации ЭКГ, и еще вот один документ на эту же тему. Пытаюсь вникнуть, но как это реализовать программно пока не очень понимаю. P.S. Кто-нибудь посмотрел на данные? Еще раз благодарю тем кто помогает. 0

@orm999 0 / 0 / 0 Регистрация: 06.05.2015 Сообщений: 11
	12.05.2015, 16:31	15
	@pridotor_r Спасибо за программу, помотрю обязательно. Пара вопросов: 1. А значение n откуда берется? 2. КИХ это Фильтр с конечной импульсной характеристикой (FIR)? 0

@pridotor_r 0 / 0 / 0 Регистрация: 27.06.2012 Сообщений: 115
	13.05.2015, 00:43	16
	1. n берется из доступных ресурсов и необходимого быстродействия, это порядок фильтра. Чем выше порядок - тем качественнее фильтр. Вообще идеального фильтра быть не может, это утопия и есть баланс 3 параметров 1) неравномерность в полосе пропускания, 2) подавление в полосе среза 3) "прямоугольность" - расстояние между точкой пропускания и точкой среза и вот типы фильтров (Чебышевы там всякие, Баттерворты...) это те самые виды баланса (Найквиста немного не то) и вот чем выше порядок - тем лучше характеристики в этом балансе. 2. да 0

@Somtyk 0 / 0 / 0 Регистрация: 19.05.2015 Сообщений: 88
	22.05.2015, 12:02	17
	Сообщение от pridotor_r ...а вот импульсную характеристику (коэффициенты K1-Kn) уже надо считать и это целый курс или матлаб или тот-же фильтр солюшн или (если в лоб, но затея не лучшая) это обратное преобразование Фурье от частотной характеристики. Да всё не так уж страшно! Коэффициенты БИХ-фильтра можно рассчитать прямо в микроконтроллере. Вычисление коэффициентов полосового фильтра Баттерворта 3 порядка на ATmega8 : Код #ymstude <math.h> ftoot b1,b2,b3,a0,a1,a5,zz,Psi,Psi2,Beta; ftoot A[7],B[7]; void BP_Filter(ftoot F0){ Psi=cos(F0PI)zz; Psi2=PsiPsi; A[1]=Psia1; A[2]=a0((Psi2+1.)(3.+b1)-b2-3.b3); A[3]=a0Psi(Psi2+6.-2b2); A[4]=a0((Psi2+1.)(3.-b1)-b2+3.b3); A[5]=Psia5; return;} void BP_Filter_Init(ftoot Fs){ ftoot z; z=Fs0.5PI; Beta=tan(z); zz=-2./cos(z); b1=2.Beta; b3=BetaBeta; b2=2.b3; b3=Betab3; a0=1.0/(1.+b1+b2+b3); A[0]=1.; a1=a0(3.+2.b1+b2); a5=a0(3.-2.b1+b2); A[6]=a0(1.-b1+b2-b3); B[0]=b3a0; B[1]=0.; B[2]=-3.*B[0]; B[3]=0.; B[4]=-B[2]; B[5]=0.; B[6]=-B[0]; return; } void main(void){ ftoot F0,Fs; int i,N; N=10; Fs=0.1; // полоса фильтра BP_Filter_Init(Fs); // for(i=1;i<N;i++){ F0=0.3+i/20; BP_Filter(F0); } return; } 0

@Somtyk 0 / 0 / 0 Регистрация: 19.05.2015 Сообщений: 88
	22.05.2015, 13:49	19
	Несколько комментариев к программе: void BP_Filter_Init(ftoot Fs) Инициализация фильтра с полосой Fs (нормированной на Найквиста) void BP_Filter(ftoot F0) Вычисление коэффициентов полосового фильтра с центральной частотой F0 (также нормированной) Инициализация фильтра - обязательная процедура. Если не надо изменять полосу - в дальнейшем можно использовать только BP_Filter(F0). Это даст значительную экономию. На ATMiko8 время выполнения программ(при тактовой частоте 8 МГц): Инициализация полосы: 2 мс Изменение центральной частоты: 1мс Недостатки: К "единственной кнопке", предложенной уважаемым _pv, придётся как минимум ещё две добавить: "Частота+" и "Частота-" :-) 0