PhysioNet生理信號處理(二)--PhysioToolkit

PhysioNet是一個由美國國家通用醫(yī)學科學院(NIGMS)和國家生物醫(yī)學成像和生物工程院(NIBIB)共同支持的面向科研人員免費提供生理信號庫和其處理工具的一個資源網(wǎng)站或者項目。目前項目內(nèi)容主要分為兩個:PhysioBank和PhysioToolkit,也就是生理信號庫和處理工具箱。

網(wǎng)站:https://physionet.org/

一、PhysioToolkit

PhysioToolkit是一個龐大且不斷增長的生理信號處理和分析軟件庫,使用經(jīng)典技術(shù)和基于統(tǒng)計物理和非線性動力學的新穎方法檢測生理意義,信號的交互式顯示和特征分析,創(chuàng)建新數(shù)據(jù)庫,模擬生理和其他信號,量化評估和分析方法的比較,以及非平衡和非平穩(wěn)過程的分析。為PhysioToolkit提供軟件的研究項目的同一主題是從生物醫(yī)學信號中提取“隱藏”的信息,可能對醫(yī)學具有診斷或預判價值的信息,或基礎研究中的解釋性或預測性能力。

鏈接:https://physionet.org/physiotools/

目前的工具箱函數(shù)根據(jù)其功能分為一下類別和子類別:

數(shù)據(jù)可視化(Datavisualization):PhsioBank data visualization、General-purpose data visualization

數(shù)據(jù)壓縮(Data mining):PhysioBank data mining

數(shù)據(jù)讀入寫出(Importing and exporting data):Format converters、Creating PhysioBank-compatible recordings

匿名信息(Deidentification):Deidentification(Anonymization

信號和時間序列分析(Signal andtime series analysis):Physiologic signal processing、General-signal processing、Frequency-domain analysis of time series、Nonlinear analysis of time series、RR intervals,heart rate,and HVR analysis

合成生理信號(Models):Physiologic models and simulations

軟件開發(fā)類(Software development):Libraries and software development tools、Development and evalution of ECG analyzers

其他類(other):Physionet/CinC Challenge Software Archive、Miscellaneous software

其實每個類或者子類的函數(shù)可能來源于不同工具箱,舉個栗紙:


圖1.HVR類中的軟件或者函數(shù)(來源https://physionet.org/physiotools/software-index.shtml#pbdv

我們在圖1中看到了子類RR intervals,heart rate,and HVR analysis中的軟件及其一些簡介。這個集合是用來分析心率變化性的一個工具,其中9個軟件分別來源于WFDB、HRV、pNNx、activity和heartprints軟件包。每個軟件后面都有簡短描述和其說明文檔連接。這樣的好處是我們在處理生理信號的時候直接根據(jù)需要來找相應的軟件,而不是漫無目的的大海撈針。

二、WFDB

上面把PhysioToolkit工具箱的框架大致熟悉了。我們可以這樣理解,工具箱其實是由不同的軟件包組成的,比如WFDB、HVR等。而這些包中的軟件又被PhysioNet根據(jù)功能不同組成了一個按功能檢索的序列PhysioToolkit Software Index。

PhysioToolkit Software Index:https://physionet.org/physiotools/software-index.shtml#pbdv

現(xiàn)在我們來具體了解其中的一個軟件包:WFDB(WaveForm DataBase)。

目前WFDB包分成三個功能模塊

-WFDB library:用于開發(fā)者基于C\C++\Fortran語言開發(fā)的API或者說函數(shù);

-WFDB applications:經(jīng)過測試,用于信號處理的命令行工具;

-WAVE:用于信號查看、注釋和分析的交互式環(huán)境;

這些函數(shù)或者環(huán)境在不同的操作系統(tǒng)都有對應的版本。

WFDB還可以通過其他語言環(huán)境:

-Python Package:一個python的本地腳本庫

-Matlab Package:Matlab的一個工具箱(WFDB Toolbox for Matlab)

-JAVA、Perl、Pyhton等與WFDB的API庫

三、WFDB Toolbox for Matlab

目前我比較常用的是提供給Matlab的版本--WFDB Toolbox for Matlab。WFDB Toolbox for Matlab很好理解,就是由20個.m函數(shù)組成的一個文件夾,只要將這些函數(shù)下載下來放入一個文件夾中,然后拷貝到Matlab Toolbox路徑下,或者將該文件夾的路徑添加到Matlab就可以了,根本不用復雜的安裝(這就是商業(yè)軟件的好處,其他開源的軟件光安裝就是一項浩大的工程)。

這一期就到這里了,下一期將具體將WFDBToolbox for Matlab的具體.m函數(shù)的說明和用法。

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