Н. В. ПАВЛОВА, В. В. СЕРГЕЙЧИК, А. В. РОЗИНОВ
Московский авиационный институт (государственный технический университет)
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ МЕДИЦИНСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА ОСНОВЕ ПРОДУКЦИОННОЙ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ
Предлагается программно-алгоритмическое обеспечение инструментального средства для реализации цифровой фильтрации сигналов, полученных в результате медицинского обследования человека. Проведенное моделирование подтвердило его работоспособность в реальном масштабе времени. Режим работы инструментального средства выбирается с помощью разработанной экспертной системы.
В данной работе предлагается модуль цифровой обработки сигналов, созданный для замены аналоговых компонентов аппаратной части комплекса АНГИОДИН.
Аппаратно - программный комплекс АНГИОДИН предназначен для экстра - и интракраниального ультразвукового допплеровского исследования сосудов. Комплекс позволяет:
§ проводить в реальном масштабе времени спектральный анализ ультразвукового допплеровского сигнала, скорости кровотока в исследуемых сосудах.
§ осуществлять визуализацию спектрограммы на экране монитора.
§ управлять записью и воспроизведением звука, синхронизированного с записью спектра кровотока.
Разработанный модуль включает в себя алгоритмы для построения фильтров и алгоритмы, реализующие процедуру фильтрации сигналов.
Существует множество способов построения фильтров с заданной частотной характеристикой. При построении фильтров в данной работе использовался метод проектирования фильтров с линейной фазой с помощью взвешивающих окон [2]. Этот способ является универсальным, так как позволяет получить фильтр с любой заданной частотной характеристикой. В то же время он достаточно прост и широко применяется. Недостаток метода в том, что с помощью других методов [1] иногда удается построить фильтр меньшей размерности, удовлетворяющий тем же требованиям к частотной характеристике.
Для выполнения процедуры фильтрации реализован алгоритм вычисления быстрой свертки. Для исходного сигнала и ядра свертки (фильтра) выполняется дискретное преобразование Фурье. Полученные спектры перемножаются, и с помощью обратного дискретного преобразования Фурье вычисляется результирующий сигнал.
Библиотека инструментального средства включает набор разработанных фильтров и открыта для подключения новых программных модулей. Выбор конкретного набора и режима работы фильтров осуществляется с помощью продукционной экспертной системы
Исходный текст программных модулей составлен на языке программирования Visual C++. Для создания приложения использовалась интегрированная среда разработки Microsoft Visual 2003.
Тестирование модуля подтвердило, превосходство методов цифровой обработки сигналов над аналоговыми методами, так, например, точность цифрового преобразования Гилберта выше аналогового варианта в сотни тысяч раз.
Список литературы
1. Белодедов проектирования цифровых фильтров: Учебное пособие. Волгоград: Издательство Волгоградского государственного университета, 2004.
2. Введение в цифровую обработку сигналов (математические основы). М.: Лаборатория компьютерной графики и мультимедиа, МГУ, 2002.
