全文总字数：5745字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着科学技术的发展，人们在医疗健康领域方面也在深入探究，人体生物信号的研究对人类生命活动、健康发展有着极其重要的研究意义。其中，从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视。脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息，在很大程度上，反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征，因此对脉搏波采集和处理具有很高的医学价值和应用前景。光电容积脉搏波是借助光电技术在活体组织内检测血液容积变化获得的波形信号。为了能够获得更清晰的脉搏信号图给病人诊断病情，就必须对脉搏信号进行处理，进行滤波，信号分离，周期分割等。脉搏波形是嵌入在频域特征空间中的一个低维结构，即一个流形，需要确定这个流形的参数。

本文就是将光电容积脉搏波时域数据经单波分割和傅里叶变换后得到频域特征向量，采用核主成分析和流形学习算法对样本数据进行降维处理，在降维后的低维空间中进行聚类分析，进而将脉搏波样本库内的数据进一步分为若干种类别。最后通过流形学习算法对大量的脉搏波样本数据进行学习，获取流形参数；流形模型取得后同时也完成了脉搏波的基本聚类分析。 通过本次的研究设计，对单波分割和傅里叶变换有一个更好的了解和学习的过程，同时也更深地了解了机器学习，掌握并会运用流形算法、度量算法。本次研究不仅能够使我在知识层面上有一个提升，更能对我的实践能力，分析能力方面有一个促进，对我以后的学习，工作都有一定的铺垫。

国内外研究现状

光电容积脉搏波是基于动脉血液对光的吸收量随动脉搏动变化的原理，利用光电手段获得的波形信号。其信号特征主要由心血管状态决定，又受检查环境如呼吸、温度、心理状态等影响。因此，其信号特征中包含人体循环系统、呼吸系统等许多生理病理信息。通过对光电容积脉搏波波形信号变化的研究，表明了光电容积脉搏波在血氧饱和度、脉率、心率、呼吸频率、呼吸容积、血压、血红蛋白、血流动力学、循环功能、麻醉应激、动脉硬化等参数的无创监测中具有广泛应用前景。

一、血氧饱和度无创监测

2. 研究的基本内容

1.光电容积脉搏波的采集和预处理

脉搏波原始信号是波幅的连续时间函数，经250hz的离散采样后变为离散数字序列，波幅经ad采样后转换为数字ad值；经低通、高通滤波后去除高频噪声和低频漂移；连续脉搏波数据经分割处理，将数据分割成单波数据；对单波进行傅里叶变换，取前10次谐波近似逼近原波形，形成频域特征空间（20维空间，每个谐波包含正弦和余弦2个分量）；

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：

一、在图书馆或网络上查阅相关资料，了解该项目的研究价值。

二、通过查阅的资料确定研究算法主要方向及算法的可行性。

4. 参考文献

[1] hauke a, krmer j, laqua d, et al. highperformance triple led driver with digitally controlled analog dimming. biomedtech, 2012, 57: 580-582.

[2] 刘宸基于msp430单片机的便携式指端脉搏测量仪设计. 科技创新与应用, 2013(11): 19-20.

[3] 柴波, 邵常哲, 黄淼, 等. 一种可监测人体脉搏波及心率的健康鼠标. 现代电子技术, 2012, 35:170-172.