Создайте или загрузите сигнал

В Live Editor загрузите шумную электрокардиограмму (ECG) сигнал в рабочую область MATLAB®. Отобразите данные на графике.

load noisyecg
plot(noisyECG_withTrend)

Сигнал ECG кажется шумным. Существует несколько источников шума, который может влиять на сигнал включая артефакты перемещения, высокочастотный шум и интерференцию источника питания. В интерактивном режиме спроектируйте фильтр, чтобы удалить шум из сигнала. Во вкладке Live Editor расширьте Список задач и выберите Design Filter открыть задачу.

Спроектируйте КИХ-фильтр Lowpass Используя окно Кайзера

Чтобы удалить высокочастотный шум, сначала выберите фильтр Lowpass FIR и задайте Порядок как 10. Доступные параметры для частоты, величины и параметров алгоритма зависят от выбранного типа ответа фильтра и порядка фильтра.

Фильтр lowpass удаляет из входного сигнала нежелательное содержимое частоты выше заданного порога. В Задавать разделе параметров частоты выберите Cutoff (6dB) frequency из списка ограничений Частоты. Когда частота дискретизации известна, можно выбрать Hz из списка единиц Частоты. Опция Частоты дискретизации появляется, и можно выбрать частоту дискретизации из переменных в рабочей области. В этом примере, частота дискретизации неизвестна, поэтому задают нормированную частоту среза 0.3 рад/отсчет.

Для КИХ фильтр lowpass, в Задавать разделе параметров величины, можно задать ограничения, чтобы управлять суммой неравномерности в полосе пропускания и затухания в полосе задерживания. Выберите Passband ripple and stopband attenuation из списка ограничений Величины. Ограничения величины и порядок фильтра могут также влиять на ширину перехода фильтра.

Задача выбирает FIR contrained least-squares спроектируйте алгоритм по умолчанию на основе заданных параметров частоты и величины. Оставьте проектные решения при их настройках по умолчанию.

В разделе ответа Фильтра дисплейного отображения выберите Magnitude & phase и Group delay визуализировать спроектированный ответ фильтра. В графике величины вы видите, что уровень затухания в полосе задерживания на уровне 60 дБ. График групповой задержки показывает задержку 5 выборок и что фильтр является линейной фазой.

Кликните по стреле ниже раздела ответа Фильтра дисплейного отображения, чтобы показать сгенерированный код для спроектированного фильтра. Можно скопировать и вставить код по командной строке, чтобы отредактировать технические требования создания фильтра вручную.

Примените спроектированный фильтр к шумному сигналу ECG. Объясните задержку, введенную фильтром, и постройте результат.

load designedFilter
filteredECG = filter(designedFilter,noisyECG_withTrend);
delay = grpdelay(designedFilter);
mdelay = mean(delay);
filteredECG(1:mdelay) = [];

plot(noisyECG_withTrend(1:end-mdelay))
hold on
plot(filteredECG)
legend(["Original","Filtered"])
hold off

Спроектируйте КИХ-фильтр Equiripple Bandstop

На медицинское устройство как монитор ECG может повлиять электромагнитная интерференция. Источник питания обычно действует на частоте 50 Гц или 60 Гц. В данном примере синусоида на 60 Гц была добавлена как шум к сигналу ECG, взятому из Базы данных Аритмии MIT-BIH [1]. Частота дискретизации составляет 360 Гц. Чтобы удалить шум, откройте задачу Фильтра Проекта и спроектируйте минимальный порядок bandstop КИХ-фильтр. Поменяйте имя фильтра по умолчанию на bandstop60Hz.

Задайте единицы Частоты как Hz. Чтобы задать частоту дискретизации, введите значение или выберите переменную частоты дискретизации из списка. Чтобы появиться в списке, переменная частоты дискретизации должна быть сохранена в рабочей области. Создайте переменную, fs, и набор это равняется 360 Гц, затем выберите fs из списка Частот дискретизации. Задайте полосу пропускания и значения частоты полосы задерживания, чтобы ослабить частоты между 55-65 Гц для фильтра метки на 10 Гц, сосредоточенного на уровне 60 Гц.

fs = 360;

Установите Неравномерность в полосе пропускания 2 (дБ) к 0.5 и увеличьте Затухание в полосе задерживания (дБ) до 80.

Значения по умолчанию задачи к equiripple методу разработки. Отобразите величину и фазовые отклики фильтра.

Можно также выбрать Filter information от Фильтра дисплейного отображения ответ разделяют, чтобы посмотреть дополнительные детали о спроектированном фильтре.

Загрузите ecg60Hz в рабочую область. MAT-файл содержит исходный сигнал ECG с добавленным шумом (ecg60) и отфильтрованный сигнал (ecgFilt). Постройте оба сигнала визуализировать результат фильтра.

load ecg60Hz
t = 0:1/fs:(length(ecg60)-1)/fs;
plot(t,[ecg60 ecgFilt])
legend(["Original";"Filtered"])