一种新的胎心率信号压缩方法
——卷积编解码网络
2021-02-27阙与清陈定科陈超敏
南方医科大学学报 2021年2期
阙与清,陈定科,童 蕾,陈超敏
1南方医科大学生物医学工程学院,广东 广州510515;2广东机电职业技术学院,广东 广州510550
由缺氧引起的胎儿窘迫可能危及生命或引起某些先天性疾病,胎儿缺氧主要根据胎儿心率判断[1]。有研究提出了一个基于物联网的母婴监控系统[2],该系统可以完成从胎儿心率采集到用户在家中可穿戴设备进行心电图(ECG)分析的整个过程。在基于物联网的母婴监控系统中,需要使用多普勒超声设备从母亲的腹部收集胎儿心脏数据,进行处理并将其存储在移动设备上,然后通过云平台,获取诊断结果数据。为更准确地了解胎儿的状况,胎儿心率信号的采集应至少12 min或更长时间,但由于数据量较大而面临一些困难,例如传输延迟,带宽限制和高能耗[3]。
基于物联网的可穿戴母婴监控系统,分为传感器数据采集部分、微控制器数据处理、云平台数据传输、用户端和医生端数据分析[4]。在所有任务中,数据传输是物联网节点中最耗能的任务。我们可以在微控制器部分执行数据压缩。数据压缩是一种减少数据量以减少存储空间,提高其传输,存储和处理效率而又不会丢失有用信息或根据某种算法重新组织数据以减少数据冗余和存储空间的方法[5]。目前有两种数据压缩方法,有损压缩和无损压缩。使用无损压缩时,原始数据得到了很好的保护,但是压缩率很低。常见的无损压缩算法包括:Huff-man coding[6],Run-1ength encoding[7],以及Lempe1-Ziv-We1ch[8]。尽管这种算法可以完全保留原始信号的信息,但压缩率非常低。……
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