Development of methods and algorithms for a stochastic biomedical signal period calculation in medical computer diagnostic systems
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2019.79.78-84Keywords:
medical computer diagnostic system, stochastic biomedical signal, period, algorithm, MATLABAbstract
An method and algorithm for a stochastic biomedical signal period calculation is developed, which characterized by high resolution and performance, suitable for using in biomedical computer diagnostic systems. The method and algorithm is implemented on the basis of determination a minimum of a centered biomedical signal mean values functional variation procedure. The results of existing algorithms operation for biomedical signals period calculation by known methods based on: averaging of time intervals between a biosignal realization maximum values, averaging of intervals between a biosignal amplitude spectra maximum values, averaging of time intervals between a biosignal autocorrelation function maximum values and averaging of time intervals between maximum values of a power spectral density are analyzed. The calculation results obtained by different methods differ, which in turn leads to ambiguous results of the biomedical signal processing.
Algorithmic and software designed to calculate the stochastic biomedical signal period makes it possible to reduce the calculation estimates blur in medical computer diagnostic systems, because, unlike the known methods, the developed one has a small scatter of the standard deviation at the biomedical signal ensemble realizations synchronization and lower algorithmic complexity, which leads to calculations performance increasing.
The software is implemented in the Matlab environment.
The developed algorithm verification procedure is carried out by means of simulation. The verification results 100% confirmed the accuracy of a priori known test signal period determination.
References
Перелік посилань
Gazanhes C. Etude de modulation d’amplitude consecutive a la diffusion dune onde acoustique par une surface agitee / C. Gazanhes. - Marselle: L’univ.provence, 1972. – 168 p.
Рабинер Л. Цифровая обработка речевых сигналов / Л. Рабинер, Р. Шафер.~– М. : Радио и связь, 1981.~– 496 с.
Дозорський В. Г. Синфазний метод статистичного опрацювання вокалізованих фрикативних звуків для задач діагностики голосового апарату / В. Г. Дозорський // Вісник Сумського державного університету. Сер. Технічні науки. - 2012. - № 3. - С. 16-21.
Баронин С. П. Автокорреляционный метод выделения основного тона речи. Пятьдесят лет спустя / С. П. Баронин // Речевые технологии. – 2008. – №2. – С. 3-13.
Schrumpf F. Derivation of the respiratory rate from directly and indirectly measured respiratory signals using autocorrelation / F. Schrumpf, M. Sturm, G. Bausch, M. Fuchs // Current Directions in Biomedical Engineering. - 2016. - Vol. 2, Iss. 1. DOI: 10.1515/cdbme-2016-0054
Дозорський В. Метод визначення періоду корельованості вокалізованих фрикативних звуків / В. Дозорський, Г. Шадріна // Природничі науки та інформаційні технології, 27-28 жовтня 2010 року. — Т. : ТНТУ, 2010 — Том 1. — С. 42.
Забитівський В. Метод визначення періоду корельованості електрокардіосигналу / В. Забитівський, Є. Яворська // Природничі науки та інформаційні технології, 27-28 жовтня 2010 року. — Т. : ТНТУ, 2010 — Том~1. — С. 43.
Драган Я. П. Алгоритм варіаційного визначення періоду корельованості періодично корельованого випадкового процесу як моделі голосних звуків / Я.П. Драган, Л.Б. Чорна, Б.І. Яворський // Вісник Державного університету Львівська політехніка. Серія Прикладна математика. - 1998. – № 337. – С. 166-169.
Хвостівська Л.В. Синтез структури інформаційної системи реєстрації та обробки пульсового сигналу / М.О. Хвостівський, Л.В.Хвостівська // Науковий вісник Чернівецького університету. Фізика. Електроніка. - 2015. – Т. 4, Вип. 1. – с. 83-89.
References
Gazanhes C. (1972) Etude de modulation d'amplitude consecutive a la diffusion dune on acoustique par une surface agitee. Marselle: L'univ.provence, 168 p.
Rabbiner L. R. and Shafer R. W. (1981) Digital processing of speech signals, Prentice-Hall.
Dozorsky V. (2012) А sinphase method of statistical processing of vokalized fricative sounds for the problems of diagnostics of vocal apparatus. Visnyk SumDU. Seriia "Tekhnichni nauky". Vol. 3, pp. 16-21.
Baronin S. (2008) Avtokorrelyatsionnyi metod vydeleniya osnovnogo tona rechi. Pyat'desyat let spustya [Autocorrelation method of highlighting the pitch of speech. Fifty years later], Rechevye tekhnologii, No 2, pp. 3-13.
Schrumpf F., Sturm M., Bausch G. and Fuchs M. (2016) Derivation of the respiratory rate from directly and indirectly measured respiratory signals using autocorrelation. Current Directions in Biomedical Engineering, Vol. 2, Iss.~1. DOI: 10.1515/cdbme-2016-0054
Dozorskyi V. and Shadrina H. (2010) Metod vyznachennia periodu korelovanosti vokalizovanykh frykatyvnykh zvukiv, textit{Pryrodnychi nauky ta informatsiini tekhnolohii, TNTU, 2010, Vol.1, pp. 42.
Zabytivskyy V. and Yavorska E. (2010) Method of determining the period of correlation of the electrocardio signal. textit{Pryrodnychi nauky ta informatsiini tekhnolohii. Vol. 1, pp. 43.
Dragan Ya., Chorna L. and Yavorskyy B. (1998) The algorithm of variational determination of the correlation period of a periodically correlated random process as a model of loud sounds. textit{Visnyk Derzhavnoho universytetu Lvivska politekhnika. Seriia Prykladna matematyka, Vol. 337, pp. 166-169.
Khvostivskyi M.O. and Khvostivska L.V. (2015) Syntez struktury informatsiinoi systemy reiestratsii ta obrobky pulsovoho syhnalu [Synthesis of the structure of the information system for recording and processing the pulse signal], Naukovyi visnyk Chernivetskoho universytetu. Fizyka. Elektronika. Vol. 4, Iss. 1, pp. 83-89.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
