ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRƯƠNG MINH CHÍNH PHÂN TÍCH VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU CHO DỮ LIỆU KHÔNG ĐẦY ĐỦ ỨNG DỤNG TRONG Y SINH LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG Hà Nội - 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRƯƠNG MINH CHÍNH PHÂN TÍCH VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU CHO DỮ LIỆU KHÔNG ĐẦY ĐỦ ỨNG DỤNG TRONG Y SINH Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 9510302.02 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. NGUYỄN LINH TRUNG 2. ĐỖ NGỌC MINH Hà Nội - 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án do tôi thực hiện. Những kết quả từ các công trình của các tác giả khác mà tôi sử dụng trong luận án đều được trích dẫn rõ ràng, cụ thể.
Các kết quả tính toán, mô phỏng là trung thực. Nếu có gì sai trái, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, ngày 24 tháng 10 năm 2019 Học viên Trương Minh Chính ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo, PGS. Nguyễn Linh Trung, người đã hướng dẫn tôi tận tình, chu đáo trong quá trình thực hiện luận án.
Sự chỉ bảo tận tâm của thầy đã mang lại cho tôi hệ thống các phương pháp, kiến thức cũng như kỹ năng hết sức quý báu để có thể hoàn thiện luận án một cách tốt nhất. Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô giáo: GS. Karim Abed-Meraim, GS. Đỗ Ngọc Minh, PGS.
Marie Luong, TS. Lê Vũ Hà, PGS. Trần Đức Tân và TS. Nguyễn Việt Dũng, những người đã góp phần hướng dẫn chuyên môn, hỗ trợ và động viên tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu Nhà trường, quý thầy giáo, cô giáo của khoa Điện tử - Viễn thông, phòng Đào tạo, phòng Tổ chức Hành chính,. Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội, đã tham gia giảng dạy, hướng dẫn và tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện luận án; đặc biệt là sự quan tâm hướng dẫn, động viên của PGS. Chử Đức Trình, PGS. Trần Xuân Tú cùng những thầy cô giáo, các bạn sinh viên trong Bộ môn Tín hiệu và Hệ thống, Trường Đại học Công nghệ, những người đã thực sự quan tâm và đối xử với tôi như một thành viên của Trường Đại học Công nghệ.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu Nhà trường, khoa Vật lý, khoa Sư phạm Kỹ thuật, phòng Tổ chức Hành chính và phòng Kế hoạch Tài chính, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế đã hỗ trợ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình, những người đã hỗ trợ tôi rất nhiều về cả vật chất lẫn tinh thần để tôi có thể học tập đạt kết quả tốt và thực hiện thành công luận án này. Xin chân thành cảm ơn những người bạn, đặc biệt là ThS. Nguyễn Hoàng Anh, ThS.
Vũ Hoàng Tuân, ThS. Phạm Ngọc Thạch, những người đã hỗ trợ tôi rất nhiều về cả vật chất lẫn tinh thần để tôi có thể học tập đạt kết quả tốt và thực hiện thành công luận án này. iii Luận án này được hỗ trợ bởi: - Đề tài nghiên cứu khoa học số 57/2011/HDDT, Trung tâm Nghiên cứu Châu Á, Đại học Quốc gia Hà Nội; - Đề tài nghiên cứu khoa học số 102.32, Quỹ Phát triển khoa học và công nghệ Quốc gia (National Foundation for Science and Technology Development - NAFOSTED). Dữ liệu điện não đồ sử dụng trong luận án được sử dụng từ kết quả của đề tài nghiên cứu khoa học số QG.40, Đại học Quốc gia Hà Nội.
Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 24 tháng 10 năm 2019 Trương Minh Chính iv MỤC LỤC Trang phụ bìa. i Lời cam đoan. ii Lời cảm ơn. iii Mục lục.
1 Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt. 4 Danh mục các bảng. 7 Danh mục các hình vẽ, đồ thị. CƠ SỞ VỀ ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU NÉN CHO TẠO ẢNH CỘNG HƯỞNG TỪ NHANH VÀ PHÂN TÍCH PHẦN TỬ SONG SONG CHO TÍN HIỆU ĐIỆN NÃO ĐỒ.
Phương pháp lấy mẫu nén. Tín hiệu thưa và tín hiệu có thể nén. Mô hình lấy mẫu tín hiệu trong phương pháp lấy mẫu nén. Khôi phục tín hiệu trong phương pháp lấy mẫu nén.
Một số tính chất của hệ hỗn loạn. Tạo dãy tất định có tính chất của phân bố Gauss. Tạo dãy tất định có tính chất của phân bố Bernoulli hoặc phân bố đều. Bài toán phân tích CP thích nghi cho ten-xơ bậc 3.
Ước lượng không gian con cho dữ liệu không đầy đủ. Phân tích CP cho ten-xơ bậc 3. Thuật toán phân tích CP thích nghi cho ten-xơ bậc 3. Kỹ thuật tạo ảnh cộng hưởng từ.
Nguyên lý thu tín hiệu cộng hưởng từ. Nguyên lý và phương trình tạo ảnh. Phương pháp tạo ảnh cộng hưởng từ tĩnh nhanh. Áp dụng phương pháp lấy mẫu nén cho tạo ảnh cộng hưởng từ nhanh 41 1.
Cơ sở của việc áp dụng CS cho MRI. Áp dụng CS cho MRI: Phương pháp lấy mẫu nén ngẫu nhiên 42 1. Áp dụng CS cho MRI: Phương pháp lấy mẫu nén hỗn loạn. Áp dụng phân tích CP cho xử lý tín hiệu EEG.
Giới thiệu về EEG. Hệ thống điện cực. Dữ liệu EEG với cấu trúc ten-xơ bậc 3. Áp dụng phân tích CP cho dữ liệu EEG dạng ten-xơ bậc 3.
ÁP DỤNG LẤY MẪU NÉN TẤT ĐỊNH TRÊN CƠ SỞ CÁC HỆ HỖN LOẠN CHO TẠO ẢNH CỘNG HƯỞNG TỪ NHANH. Một số vấn đề chi tiết về áp dụng lấy mẫu nén cho tạo ảnh cộng hưởng từ nhanh. Mô hình áp dụng CS cho MRI. Các phương pháp áp dụng CS cho MRI và những hạn chế.
Tiêu chí xây dựng cơ sở lấy mẫu tất định. Đánh giá chất lượng ảnh khôi phục. Các phương pháp đề xuất áp dụng CS hỗn loạn cho MRI. Phương pháp 1: CS hỗn loạn cho MRI.
Phương pháp 2: CS hỗn loạn cho SWIFT. Mô phỏng và đánh giá. Dữ liệu mô phỏng. Kịch bản mô phỏng.
Phương pháp 1: CS hỗn loạn cho MRI. Phương pháp 2: CS hỗn loạn cho SWIFT. Xác suất thành công và tỷ lệ lấy mẫu nén. PHÂN TÍCH PHẦN TỬ SONG SONG THÍCH NGHI CHO TEN-XƠ BẬC 3 VÀ ÁP DỤNG XỬ LÝ TÍN HIỆU EEG KHÔNG ĐẦY ĐỦ 73 3.
Cơ sở của các thuật toán đề xuất. Bài toán ước lượng không gian con và phân tích CP thích nghi cho dữ liệu không đầy đủ. Cơ sở đề xuất thuật toán. Đề xuất hàm chi phí.
Đề xuất thuật toán ước lượng không gian con cho dữ liệu không đầy đủ 77 3. Thuật toán 1: SW-PETRELS. Thuật toán 2: NL-PETRELS. Thuật toán 3: MS-PETRELS.
Độ phức tạp của thuật toán. Mô phỏng và đánh giá thuật toán. Phát triển thuật toán phân tích CP thích nghi cho ten-xơ bậc 3, dữ liệu không đầy đủ. Mô hình bài toán.
Thuật toán phân tích CP thích nghi cho ten-xơ bậc 3, dữ liệu không đầy đủ. Mô phỏng và đánh giá thuật toán. Áp dụng phân tích CP thích nghi cho dữ liệu EEG không đầy đủ. Áp dụng 1: Trích xuất thông tin.
Áp dụng 2: Khôi phục dữ liệu. 109 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 110 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN. 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
THUẬT TOÁN PETRELS. THUẬT TOÁN PHÂN TÍCH CP THÍCH NGHI. THUẬT TOÁN NCG .