یک رویکرد جدید برای طراحی فیلتر هموارساز با استفاده از معادلات دیفرانسیل تاخیری

نویسندگان

1 گروه علوم کامپیوتر، دانشکده علوم پایه، دانشگاه دولتی فسا، فسا، ایران

doi
10.22034/jasp.2022.47614.1158
چکیده

از میان روش های حذف نویز سیگنال، فیلترهای هموارساز smoothness priors یا quadratic variation regularization توجه بسیار زیادی را در دهه­ گذشته به خود جلب کرده است. در این روشها، سیگنال مطلوب با استفاده از یک روش بهینه سازی تخمین زده می­شود که در آن از مشتقات سیگنال به عنوان عامل جریمه کننده استفاده می­ شود. اما این روشها فقط برای تخمین سیگنالهای توانی (polynomial signals) مفید هستند. در نتیجه بازدهی آنها در تخمین سیگنالهای غیرتوانی کاهش می ­یابد. برای جبران این محدودیت، در این مقاله، یک رویکرد جدید برای طراحی فیلتر هموارساز پیشنهاد می­شود که بر پایه معادله دیفرانسیل تاخیری می­ باشد. در این رویکرد، به جای مشتقات سیگنال از معادله دیفرانسیل تاخیری به عنوان عامل جریمه کننده استفاده می ­شود. به عنوان نمونه، از معادله دیفرانسیل تاخیری مدل MA در طراحی فیلتر هموارساز استفاده می­شود. فیلتر هموارسازMA  پیشنهادی در حوزه فرکانس آنالیز شده و نشان داده می ­شود که این فیلتر برای مقادیرکوچک اندازه پنجره، یک رفتارخوب در باند­فرکانسی ­گذر و باند­فرکانسی توقف از خود نشان می­ دهد. به عنوان یک کاربرد عملی، فیلتر هموارساز پیشنهادی برای حذف نویز سیگنال­های قلبی به­ کار گرفته می­شود. این روش، روی داده ­های واقعی موجود در پایگاه دادهPhysioNet PTB  آزمایش ­شده است. نتایج حاصل نشان می ­دهد که روش پیشنهادی در مقایسه با روش­ های قبلی، بهتر عمل می­ کند.