基于Poincaré差值散点图的心率变异性分析方法研究

在心率变异性的非线性分析中, Poincaré散点图分析是一种重要手段.本文基于Poincaré差值散点图(modified Poincaré plot)提出了两个参数——区域分布熵和区域分布系数, 用于定量描述所考察区域内散点的分布趋势, 并提出对散点在4个象限中的分布进行分别计算.通过对MIT-BIH数据库中健康年轻人、健康老年人和充血性心力衰竭患者样本数据的分析, 发现两参数值均呈现显著的组间差异;同时, 不同象限的分析结果显示了四个象限具有不同的区分敏感性, 而其中尤以第一象限的区分度为最高, 反映出充血性心力衰竭患者相对健康人迷走神经调控功能的改变最为显著, 与以往的生理学研究结论相符.经验证, 该方法可用于短时数据, 更易于扩展至临床应用.     

多尺度策略和替代数据检验——HRV时间不可逆性分析的两个要素

本文通过应用基于多尺度思想的（Pm,Gm）平面法和替代数据检验,对来自于不同人群以及来自于健康年轻人清醒、睡眠状态下的心率变异性（heartratevariability,HRV）进行了时间不可逆性分析．结果表明：健康成人的HRV普遍存在着时间不可逆性,而随着疾病的出现,这种不可逆性减弱但并非消失,大部分（超过75％）充血性心力衰竭患者的HRV仍具有时间不可逆性：健康年轻人的HRV不可逆性存在着昼夜节律和显著的昼夜差异,夜间睡眠时不可逆性更强．我们认为：由于产生HRV的心脏动力系统具有复杂的延迟特性,在对HRV进行时间不可逆分析时,为了得到更可靠的结论,建议采用多尺度策略以及进行替代数据检验．综合考虑上述两个因素的分析方法也较好地统一了已有报道的不同结论．     

新三维混沌系统及其电路仿真

提出了一个新的不同于Lorenz系统和Chen系统的三维连续自治混沌系统.该系统含有五个参数,其中两个方程中各含有一个非线性乘积项.通过理论推导、数值仿真、Lyapunov指数谱、分岔图、Lyapunov维数、Poincare截面图研究了系统的基本动力学特性,并分析了改变不同参数时系统动力学行为的变化.最后设计了硬件电路并运用电子工作平台Multisim软件对该电路进行仿真实验,证实了该混沌系统的可实现性. 关键词： 混沌系统 Lyapunov指数 Poincare截面图 电路仿真     

应用多尺度化的基本尺度熵分析心率变异性

本文采用多尺度化的基本尺度熵方法,针对心率变异性信号进行了分析,研究发现多尺度化的基本尺度熵可以区分不同生理病理信号,包括健康人、充血性心力衰竭患者和房颤心律失常患者的心率变异性信号,以及健康人白天黑夜的心率变异性信号.通过对健康人代理数据的分析,发现房颤心律失常患者与代理数据的熵值趋势相似,研究结果表明房颤心律失常患者的心率变异性信号更多的是反映生理信号的线性特征,而对环境变化不能很好的进行自我调节. 关键词： 多尺度化的基本尺度熵 心率变异性 充血性心力衰竭 房颤心律失常     

高斯相关随机表面及其光散射散斑场的模拟产生和光强概率分析

提出了模拟产生高斯相关随机表面的方法,并模拟产生了这类表面在夫琅禾费面上产生的散斑场.以模拟产生的10000个随机表面作为表面样本系综,对具有不同粗糙度和横向相关长度的表面系综在夫琅禾费面上各点产生的散斑光强系综的概率密度分布进行了分析.发现：(1)散斑场的高斯和非高斯特性在空间上按一定的区域分布,并非整幅散斑图皆为高斯或非高斯散斑;(2)散射表面只包含少数散射颗粒时也可以形成高斯散斑. 关键词：     

昼夜节律下心率变异性信号的熵信息和谱特征

生理系统产生的复杂波动信号能够反映其潜在的动力学特征.采用基本尺度熵和功率谱的方法分析24 h心率变异性信号.结果表明,心脏系统昼夜节律下生理和病理的变化伴随着变化的基本尺度熵和功率谱分布,但是对于近似熵,其变化却不明显;同时发现,基本尺度熵的变化能够反映相应的自主神经调控的变化,由于充血性心力衰竭患者迷走神经的调控被抑制,交感神经的调控占优势,所以数据中会出现更多变化的矢量模式组合,因此心力衰竭患者心率变异性信号的熵值较高;在夜间睡眠状态时,由于迷走神经的调控增强,交感神经的调控减少,所以健康人和心力衰竭患者的基本尺度熵都比白天清醒状态时产生了下降趋势.     

水下高斯界面背向散射超声散斑场的相位奇异

为了精确描述超声散斑场的特性,提出了采用计算机模拟产生超声散斑场的方法.利用模拟产生的高斯相关随机表面,获得了这类表面远场超声散斑场,同时得到了声强分布和相位分布.与实验产生的散斑场进行对比,建立了超声散斑场接收的实验系统,取与计算模拟相同的参数,获得了实验散斑场.通过对比发现:计算机模拟产生的超声散斑场相位存在奇异点,奇异点周围相位分布类似漩涡,计算机模拟产生的散斑场与实验得到的散斑场强度分布相似,强度值比实验产生的散斑场强度大,携带有用信息的高亮散斑较多,暗点较少,更利于研究和分析.     

散斑错位照相术的空间频率成分

本文分析了散斑错位照相术的空间频率成分,得到条纹纯暗区的散斑结构等同于两个半圆透镜散斑像场非相干迭加的结论,该结论有别于Y.Y.Hung的结果。还使用记录光瞳的方向孔径与散斑谱晕周界两个概念,分别计算了条纹纯亮、暗区域所对应的谱晕周界方程。对以上结论进行了实验验证,并附带提出了带通滤波器的最佳图形。该结果不仅可用于进一步改善错位照相条纹的质量,也对电子散斑错位干涉仪的研究有益。     

一种基于简正波模态频散的远距离宽带海底参数反演方法

在浅海环境中, 海底环境参数对声传播有着重要的影响. 由于利用单个宽带声源进行海底参数反演时, 随着距离的增大, 误差变大, 本文提出利用warping变换对在浅海波导中传播的, 不同距离上的两个宽带爆炸声源进行简正波的有效分离, 实现了宽带爆炸声源的远距离海底参数反演. 采用全局寻优遗传算法对提取出的模态频散到达时间差与理论计算的模态频散到达时间差进行匹配处理, 并结合随距离连续变化的声传播损失, 实现了利用单水听器进行海底参数的反演. 实验结果表明: 运用反演出的海底参数提取模态频散时间差和实测数据提取出的模态频散时间差吻合得较好; 而通过传播损失反演得到的海底衰减系数与频率呈指数关系. 最后, 对反演结果进行了后验概率分析, 并将本组爆炸声源的反演结果用于另一组不同距离上爆炸声源时仍然有效, 来评价反演结果的有效性.     

基于标志点匹配的散斑图像变形初值估计法

在数字散斑相关测量方法中,可靠的变形初值估计是获得亚像素精度的关键。利用标志点匹配技术,提出了一种新的变形参数初值估计法。该方法在散斑上粘贴反射系数极高的圆形标志点,为消除散斑背景对标志点提取的影响,提出一种改进的尺度不变特征转换算法,将极值点检测约束在显著的边缘区域,从而大大减少冗余特征点的提取,最后通过单应性变换得到全场变形,进而使得感兴趣区域中各像素点快速完成初值估计。制作散斑板子进行实验验证,结果表明,该方法得到的变形初值,只需要3~4次迭代就能够使亚像素迭代收敛,并获得准确、可靠的测量结果。