پردازش سیگنال پیشرفته (Nov 2020)
فشرده‌سازی سیگنال‌های صوتی قلب (PCG) مبتنی بر نمونه‌کاهی و دوبعدی‌سازی
Abstract
در این مقاله یک روش فشرده‌سازی بااتلاف با قابلیت کنترل نسبی کیفیت سیگنال بازسازی شده برای سیگنال صوتی قلب یا فونوکاردیوگرام (PCG) پیشنهاد شده است که مبتنی بر دو ایده مهم یکی نمونه‌کاهی و دیگری دوبعدی‌سازی و تشکیل تصویر PCG است. در فشرده‌سازی تصویر PCG از تبدیل موجک و یک کدگذار ماتریس ضرایب موجک به نام «موجک درخت فضاگرا» (STW) استفاده شده است. در روش پیشنهادی، قابلیت نسبی کنترل کیفیت سیگنال بازسازی شده به کمک یک آستانه از جنس معیار ارزیابی «ریشه درصدی میانگین مجذور تفاضلات» (PRD) وجود دارد. نتایج شبیه‌سازی روش پیشنهادی روی چند پایگاه داده قابل دسترس برای همگان نشان می‌دهد که مرحله نمونه‌کاهی سهم زیادی در افزایش میزان فشرده‌سازی به ویژه در مورد پایگاه‌های داده با فرکانس نمونه‌برداری بالا دارد. عامل مهم بعدی در بهبود کارایی فشرده‌سازی روش پیشنهادی، استفاده از دوبعدی‌سازی سیگنال PCG به منظور استفاده از تزایدهای بین دوره‌ای موجود در این نوع سیگنال‌های تکرارشونده، و استفاده از روش‌های موثر امروزی برای فشرده‌سازی تصویر است. کارایی روش پیشنهادی بر طبق معیارهای متوسط PRD و متوسط «نسبت فشرده‌سازی» (CR) ارزیابی و با نتایج چند روش موجود مقایسه شده است. در این ارزیابی، به ازاء مقدار تقریبی PRD≤5% پایین‌ترین مقدار متوسط میزان فشرده‌سازی مربوط به دسته آرتیفکت از پایگاه داده پاسکال (با فرکانس نمونه‌برداری 2000 هرتز) و بیشترین مقدار متوسط میزان فشرده‌سازی مربوط به پایگاه داده دانشگاه واشنگتن (با فرکانس نمونه‌برداری 44100 هرتز) حاصل شده است.
Keywords
