Análise e Processamento de sinais fisiológicos

Apresentação em tema: "Análise e Processamento de sinais fisiológicos"— Transcrição da apresentação:

1 Análise e Processamento de sinais fisiológicos

2 Índice Introdução Sinais Sistema Amostragem Processamento
Representação Domínio do tempo Características Amax - Amin - Potência – média – desvio padrão Domínio da Frequência Caracteríticas Fmax Fmin Fmed Características de um sinal Exemplo com sinais electromiográficos Exemplo com sinais de força Ruído Sistema Aquisição – amostragem – processamento – resultado Diagrama de blocos Amostragem Teorema da amostragem (nyquist) Fs>2fmax Efeito de aliasing Modulação PCM Erros de amostragem Processamento Domínio do tempo Amplifição Rectificação Suavização Remoção da Média Nomalização em amplitude Normalização no tempo Integração Derivar / encontrar o máximo Domínio da frequência Passa Baixo Passa Alto Passa Banda Exemplo de um sistema Sincronia de um canal de força com o sinal elecromiográfico Determinação da envolvente de um sinal electromiográfico Sistema de Jonsson Referências Índice

3 Introdução Aplicações do processamento de sinais Telecomunicações
Radar Compressão de sinais ... Som Reconhecimento da fala Sintese de fala Musica [composição e tratamento] Imagem Tomografia Deteção de movimento ... Medicina Electrocardigrafia Electromiografia Electroencefalografia Introdução

4 Sinais

5 Aquisição de um sinal Sinal fisico Transdutor Sinal Electrico Som
Temperatura Actividade Muscular Força Luz Transdutor Sinal Electrico Aquisição de um sinal

6 Representação de um sinal
Função y=Sin(x) Série de amostras i 1 2 3 4 xi 0.311 0.433 1.130 0.223 … Representação de um sinal

7 Continuo Discreto Periódico Não Periódico Tipos de Sinais

8 Características de um sinal Domínio do Tempo
Valor Máximo max(xi) Valor Mínimo Min(xi) Valor pico a pico Vpp = max-min Max Vpp Média Desvio padrão Min Características de um sinal Domínio do Tempo

9 Características de um sinal Domínio do Tempo
Média Desvio padrão Características de um sinal Domínio do Tempo

10 Histograma

11 Domínio da Frequência Série de Fourier:
Todos os sinais se podem decompor numa soma de sinusoides. f = 1/t t=1/f Domínio da Frequência

12 Série de Fourier Onda quadrada

13 Série de fourier Onda quadrada
Espectro de frequência escala linear escala logaritmica (dB) dB= 10 log10(P) wo 3*wo 5*wo Série de fourier Onda quadrada

14 Espectrograma

15 Sinal electromiografico
Vmax= mV Vmin = mV Vpp = mV Fpeak = 30Hz Fmax = 100Hz Fmin= 10Hz Sinal electromiografico

16 Sinal de Força Vmax= 97.93 mV Vmin = 5.48 mV Vpp = 92.45 mV
Fpeak= 0.1Hz Fmax = 3Hz Fmin = 0.1Hz Sinal de Força

17 Ruído Tipos de ruído Fontes de ruído Constante Local Más ligações
50 Hz da rede Má colocação do transdutor Mau desenho do sistema de aquisição Ruído

18 Relação sinal Ruído SNR (signal to noise ratio)= 6,9 db 0 db -4,7 db
10log(Ps/Pn) (db) 6,9 db 0 db -4,7 db Relação sinal Ruído

19 Sistema

20 Sistema Sinal Entrada Sinal Saída Sistema

21 Sistema de aquisição e processamento de sinais
Sinal físico Aquisição Amostragem Processamento Resultado Sistema de aquisição e processamento de sinais

22 Amostragem Codificar um sinal analógico
Qual a frequência de amostragem Qual o número de niveis a usar Amostragem

23 Teorema da Amostragem Teorema de Nyquist: Fam>2*Fmax
Relação entre Freq. Amostragem e Freq do Sinal – efeito de Aliasing Fa=10Fs Fa=3Fs Fa=Fs Fa=Fs/10 Teorema de Nyquist: Fam>2*Fmax Teorema da Amostragem

24 Discretização da amplitude: Modulação por pulsos codificada.
PCM

25 Niveis de codificação de um sinal
Codificação de uma amostra em código binário Nº bits Níveis de codificação (2^nbits) 2 4 4 16 5 32 6 64 7 124 8 256 ... Niveis de codificação de um sinal

26 Código binário Num= 2^3*b3 + 2^2*b2+2^1*b1+2^0*b0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Código binário

27 Processamento no tempo

28 Remoção da média

29 Rectificação

30 Amplificação

31 Normalização no tempo

32 Normalização na amplitude

33 Suavização (smoothing)

34 Derivar

35 Integrar

36 Processamento na frequência

37 Filtragem

38 Ordem de um filtro 1ª Ordem 2ª Ordem Fpass = 500 Hz Fstop = 800 Hz

39 Filtro sem atraso

40 Exemplos

41 Sincronização de um sinal EMG com um sinal de força
Filtro PB Derivar Detecção limites Ajuste Máximos Força Potencia do sinal EMG na zona activa Rectificação Filtro PB Corte Integrar EMG Sincronização de um sinal EMG com um sinal de força

42 Exemplo de sincronização

43 Filtrar o Sinal de Força
50Hz Filtrar o Sinal de Força

44 Derivar o sinal de força
x(t) dx(t)/dt Derivar o sinal de força

45 Detecção de limites

46 Electromiograma suavizado versus sinal de força

47 Integração do sinal EMG

48 Sistema de Jonsson

49 Sistema WIDAM

50 Referências Veloso, António et Al. Electromiografia? FMH 1995?
Smith, Steven, Digital Signal Processing Guide, California Technical Publishing, Segunda edição, versão digital gratuita em Silva, Gustavo, Processamento Digital de Sinais, editado por Escola Superior de Tecnologia de Setúbal,2000 Haykin, Simon, Signals and Systems, John Wiley & sons, 1999 Referências

51 http://ltodi.est.ips.pt/hgamboa hgamboa@est.ips.pt