[发明专利]一种基于压缩感知的生物电信号处理电路及方法

说明书

本发明涉及生物电信号处理技术领域，具体公开了一种基于压缩感知的生物电信号处理电路，其中，包括：时钟分频模块、主控模块和数据处理模块，时钟分频模块和主控模块连接；时钟分频模块用于对数据处理模块提供采样频率和传输频率，主控模块用于设置数据处理模块的压缩比和采集的生物电信号的类型，数据处理模块用于选择相应的处理模块进行生物电信号处理；生物电信号的类型包括神经电信号和非神经电信号。本发明还公开了一种基于压缩感知的生物电信号处理方法。本发明提供的基于压缩感知的生物电信号处理电路能够满足对神经信号和非神经信号的处理，解决了现有技术中只能针对一种生物电信号进行处理的问题。

技术领域

本发明涉及生物电信号处理技术领域，尤其涉及一种基于压缩感知的生物电信号处理电路及基于压缩感知的生物电信号处理方法。

背景技术

压缩感知(Compressed Sensing，CS)是一种新的信号采集和处理理论，已被广泛应用于通信、图像处理、语言处理、无线体域网和医学健康等领域。压缩感知在可以避免传统混叠问题的同时允许对模拟信号以亚奈奎斯特速率进行采样，并能在采样过程中对信号进行有效压缩。压缩感知的过程可描述如下：首先，要求信号在特定域Ψ具有稀疏性，其中稀疏性是指信号在特定域上绝大多数值是0或极小值，只有少数值是大值；然后，用一个与特定域Ψ不相干的测量矩阵Φ将N维信号压缩为M维信号，其中，NM；最后，通过求解一个优化问题，就可以高概率地重构出原始信号。

其中，无线体域网是以人体为中心，以可穿戴传感器节点、中心节点和远程服务器等相关装置组成的一个无线网络系统。此无线网络系统的运行过程可描述如下：可穿戴传感器节点对人体的生物电信号进行采集；然后，将采集的信号通过无线的方式发送给中心节点；最后，中心节点将整合过的数据以有线或者无线的方式传送给远程服务器。可穿戴传感器节点是无线体域网的核心部分，主要包括模拟信号数字化、数字信号处理和无线发送等功能。表1列出了常见人体生物电信号的幅频范围。

表1常见人体生物电信号幅频范围

由于人体各种生物电信号的幅频特性并不相同，而且采样频率和压缩比的选择对重构信号质量影响显著，在现有的相关工作中，大多数电路只能处理一种生物电信号，少数电路可处理两种生物电信号，但没有电路具有同时处理神经电信号和其他电信号的能力。因此发明一种可满足多种生物电信号采样压缩要求的可配置电路就显的尤为重要。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种基于压缩感知的生物电信号处理电路及基于压缩感知的生物电信号处理方法，以解决现有技术中的问题。

作为本发明的第一个方面，提供一种基于压缩感知的生物电信号处理电路，其中，所述基于压缩感知的生物电信号处理电路包括：时钟分频模块、主控模块和数据处理模块，所述时钟分频模块和所述主控模块连接，且所述时钟分频模块和所述主控模块均与所述数据处理模块连接；

所述时钟分频模块用于对所述数据处理模块提供采样频率和传输频率，所述主控模块用于设置所述数据处理模块的压缩比和采集的生物电信号的类型以及设置与生物电信号的类型相对应的处理模式，所述数据处理模块用于根据生物电信号的类型选择相应的处理模块进行生物电信号处理；

其中所述生物电信号的类型包括神经电信号和非神经电信号。

优选地，所述数据处理模块包括：

数据采集模块、数据流向模块、尖峰检测模块、压缩存储模块和数据发送模块，所述数据采集模块、数据流向模块、压缩存储模块和数据发送模块顺次连接，所述尖峰检测模块与所述数据流向模块连接，所述数据采集模块、尖峰检测模块、压缩存储模块和数据发送模块均与所述时钟分频模块连接，所述数据流向模块、尖峰检测模块、压缩存储模块和数据发送模块均与所述主控模块连接；

所述数据采集模块用于根据预设的采样频率和生物电信号的类型以对应的采样频率采集对应的生物电信号；