Изложены новые перспективные методы обработки речевых и акустических биомедицинских сигналов на основе вейвлетов, аппаратно-программные средства для решения прикладных задач криминалистического исследования фонограмм, оценки эмоционального состояния человека, шумоочистки и засекречивания речи, а также построения биомедицинских систем диагностики заболеваний сердца и легких.
Основное внимание уделено разработке вейвлет-технологий высокоточного анализа речевых и акустических биомедицинских сигналов. Впервые предложены решения многоуровневого вейвлет-преобразования, обеспечивающие визуализацию нестационарных сигналов с повышенным частотно-временным разрешением. Рассмотрены средства защиты речевой информации, приводятся алгоритмы и программные средства засекречивания речевых и акустических биомедицинских сигналов на вейвлетах. Представлена система телемедицины нового поколения с засекречиванием акустических биомедицинских сигналов.
Для ученых и инженеров, работающих над созданием средств обработки биомедицинских сигналов на новых принципах. Может быть полезна преподавателям, аспирантам и студентам технических вузов.

Оглавление

1 ВЕЙВЛЕТ-ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ

1.1. Математические понятия теории вейвлетов

1.1.1. Пространство сигналов и его базисы

1.1.2. Скалярное произведение функций

1.1.3. Норма функции

1.1.4. Ортогональность и ортонормированность

1.1.5. Базис Рисса

1.2. Основы теории вейвлет-преобразований

1.2.1. Идея вейвлет-преобразования

1.2.2. Аппроксимирующая и детализирующая компоненты вейвлет-анализа и синтеза сигналов

1.2.3. Непрерывное прямое вейвлет-преобразование

1.2.4. Примеры выполнения прямого вейвлет-преобразования

1.2.5. Вейвлеты в частотной области

1.2.6. Обратное непрерывное вейвлет-преобразование

1.2.7. Сравнение различных представлений сигналов

1.2.8. Скорость вычислений при вейвлет-преобразованиях

1.3. Кратномасштабный анализ

1.3.1. Понятие об ортогональных вейвлетах

1.3.2. Диадное вейвлет-преобразование непрерывных сигналов

1.3.3. Особенности кратномасштабного анализа

1.3.4. Средства кратномасштабного вейвлет-анализа

1.4. Частотный подход и быстрое вейвлет-преобразование

1.4.1. Частотный подход к вейвлет-преобразованиям

1.4.2. Основы вейвлет-фильтрации

1.4.3. Квадратурные фильтры

1.4.4. Быстрое вейвлет-преобразование и алгоритм Малла

1.5. Специальные вопросы вейвлет-преобразований

1.5.1. Пакетные вейвлеты

1.5.2. Дискретный вейвлет-анализ и временные ряды

1.6. Конструирование вейвлетов

1.7. Сравнение вейвлетов различного типа

1.7.1. «Грубые» вейвлеты

1.7.2. Бесконечные регулярные вейвлеты

1.7.3. Ортогональные вейвлеты с компактным носителем

1.7.4. Биортогональные парные вейвлеты с компактным носителем

1.7.5. Комплексные вейвлеты

1.8. Ограничения и недостатки Фурье-преобразования

1.9. Глоссарий

2 АНАЛИЗ РЕЧЕВОГО СИГНАЛА

2.1. Речевой аппарат человека

2.2. Основные характеристики речевого сигнала

2.3. Компьютерное исследование речи

2.3.1. Разложение речевого сигнала в спектр с помощью быстрого Фурье-преобразования

2.3.2. Программы анализа речи с применением быстрого Фурье-преобразования

2.3.3. Программа вейвлет-анализа WaveView

2.3.4. Звуковой редактор SoundEdit

2.4. Исследовательский комплекс «Фон»частотно-временного анализа речевого сигнала с использованием вейвлет-технологии

2.4.1. Структура исследовательского аппаратно-программного комплекса «Фон»

2.4.2. Специальное программное обеспечение WaveView-4

2.4.3. Визуализация частотно-временных характеристик гласных и согласных звуков речи

3 СРЕДСТВА КРИМИНАЛИСТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ФОНОГРАММ

3.1. Аппаратно-программные комплексы криминалистического исследования фонограмм с использованием Фурье-анализа

3.2. Аппаратно-программные комплексы криминалистического исследования фонограмм на основе многоуровневого вейвлет-анализа

3.2.1. Комплекс «Фон-NI»

3.2.2. Комплекс «Эксперт МВА»

3.3. Определение подлинности фонограмм

3.4. Оценка эмоционального состояния человека по речевому сигналу

3.5. Идентификация дикторов на основе построения высокоточных «звуковых портретов» гласных звуков

3.6. Визуализация акустической обстановки

3.7. Шумоочистка речевого сигнала

4 АНАЛИЗ И ВИЗУАЛИЦИЯ АКУСТИЧЕСКИХ БИОМЕДИЦИНСКИХ СИГНАЛОВ СЕРДЦА

4.1. Инструментальные исследования при диагностике сердечно-сосудистых заболеваний

4.1.1. Аускультации сердца

4.1.2. Электрокардиография

4.1.3. Фонокардиография

4.2. Новые цифровые технологии обработки звуков сердца

4.2.1. Аппаратно-программные средства съема и обработки сигналов тонов и шумов сердца «Акустокардиограф»

4.2.2. Акустокардиография

4.2.3. Портал дистанционной обработки фонокардиограмм «АКУСТОКАРД»

4.2.4. Вейвлет-анализ тонов Короткова

5 КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ ЗВУКОВ ЛЕГКИХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЕЙВЛЕТ-ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

5.1. Спектральный анализ звуков дыхания на основе Фурье-преобразования

5.2. Получение изображений «видимый звук» легких на основе вейвлет-преобразования

5.2.1. Акустосонограммы аудиофайлов записей учебных пособий «Аускультация легких»

5.2.2. Сравнение частотно-временного разрешения акустосонограмм и фоноспирограмм

5.3. Исследование звуков форсированного выдоха

6 ЗАСЕКРЕЧИВАНИЕ РЕЧИ НА КАНАЛАХ СВЯЗИ

6.1. Засекречивание речевого сигнала

6.2. Средства засекречивания телефонных переговоров

6.2.1. Классификация аппаратуры засекречивания речи

6.2.2. Телефонные шифраторы каналов сети общего пользования

6.2.3. Аппаратура криптографической защиты речи каналов сотовой связи

6.2.4. Уровни защиты речевой информации

6.3. Тестирование телефонных шифраторов

6.3.1. Методика тестирования телефонных шифраторов

6.3.2. Оценка качества вокодеров телефонных шифраторов

6.4. Система засекречивания речевых сигналов WAVELET-FONE

6.4.1. Алгоритм засекречивания на основе дискретного вейвлет-преобразования

6.4.2. Основные характеристики системы WAVELET-FONE

7 СИСТЕМЫ ТЕЛЕМЕДИЦИНЫ С ЗАСЕКРЕЧИВАНИЕМ АКУСТИЧЕСКИХ БИОМЕДИЦИНСКИХ СИГНАЛОВ

7.1. Акустографическое исследование звуков сердца и легких

7.1.1. Аппаратные средства съема акустических сигналов

7.1.2. Программное обеспечение WaveView-MWA

7.1.3. Примеры акустосонограмм биомедицинских сигналов

7.2. Защищенная система телемедицины «АКУСТОКАРД» дистанционного выявления ранних стадий заболеваний сердца

7.3. Система телемедицины с предварительным шифрованием биомедицинских сигналов «АКУСТОМЕД»

7.3.1. Обеспечение конфиденциальности персональных данных

7.3.2. Основные характеристики системы телемедицины«АКУСТОМЕД»

7.3.3. Предварительное шифрование биомедицинских сигналов

Литература

Yury Georgiyevich Gorshkov WAVELET SIGNALS PROCESSING

Table of contents