https://scholars.lib.ntu.edu.tw/handle/123456789/65787
標題: | 生物訊號之瞬時頻率頻譜分析 | 作者: | 伍次寅 | 關鍵字: | 瞬時頻率頻譜;Hilbert轉換;本質 模態函數;經驗模態分解;Hilbert頻譜;生 物訊號 | 公開日期: | 2003 | 出版社: | 臺北市:國立臺灣大學機械工程學系暨研究所 | 摘要: | 一般自然和物理界中所觀察到的振盪訊 號多半呈現出非穩態(non-stationary)及非線性 (nonlinear)之特性。傳統傅立葉(Fourier)分析 法僅能求得整段訊號之平均振盪頻率;且傅 立葉頻譜(Fourier spectrum)中之眾多諧和模態 (harmonic modes) 乃是傅立葉解析(Fourier decomposition)過程中將訊號展開成固定頻率 諧和函數(harmonic functions)組合之產物,其 與訊號本身之振動型態並無直接對應之物理 關聯。對於振動頻率及振幅隨時都在改變之 非穩態時間訊號而言,傅立葉頻譜無法提供 訊號瞬時振動頻率變化及其相關訊息。 本計畫運用新近發展之瞬時頻率頻譜分 析法(instantaneous frequency-time analysis)[1] 來分析從生物體中所記錄的一些訊號。此法 主要分成兩個步驟:首先將訊號分解成一系 列非固定頻率之本質模態函數之組合(intrinsic mode functions, IMF);接下來再將這些函數 經Hilbert 轉換以求得各個模態函數之瞬時頻 率(instantaneous frequency)與振幅(amplitude) 隨時間變化之關係。藉由此種方式所獲得之 Hilbert 頻譜代表著原始訊號所含能量於頻域 (frequency domain)和時域(time domain)上的分 佈狀態。相較於傅立葉頻譜僅能提供訊號平 均能量之分佈,瞬時頻率頻譜更提供了訊號 振盪頻率和能量隨時間變化之情形。由於此 法是根據訊號局部時間尺度來將原始訊號分 解成各個不同的模態函數,因此可用於分析 處理非穩態之時間序列。本計畫初步分析了 兩組時間序列;一為人體的脈搏訊號(blood pulse signal),一為不同等級生物之MHC (Myosin Heavy Chain)第二型基因的DNA 序 列。前者為人體健康情形的一個重要指標, 後者為生物體遺傳及生化反應指令訊息密碼 之一;兩者皆呈現出明顯非穩態和出自於非 線性系統之特性。本計畫的目的在於嘗試分 析並解讀隱含於生物訊號內大量但尚未為人 所知的訊息;同時藉由分析的過程來評估瞬 時頻率頻譜法之優缺點作為日後改進的依 據。 |
URI: | http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/15851 | 其他識別: | 912213E002059 | Rights: | 國立臺灣大學機械工程學系暨研究所 |
顯示於: | 機械工程學系 |
檔案 | 描述 | 大小 | 格式 | |
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