Biyomedikal Veri ve YZ
07 Sinyal Analizi 4 Kasım 2026

Biyomedikal Sinyal ve Zaman Serisi Analizi: EEG, EKG, EMG

Örnekleme ve Nyquist, sayısal filtreler, artefakt giderme, zaman/frekans/doğrusal-olmayan öznitelikler, STFT ve dalgacık dönüşümü, kayıt-bazlı doğrulama.

  • Butterworth / notch filtre
  • FFT & Welch PSD
  • STFT
  • Dalgacık dönüşümü
  • HRV öznitelikleri

İzlencedeki başlık: Biyomedikal sinyal ve zaman serisi analizi (EEG/ECG/EMG): filtreleme, öznitelik çıkarımı ve zaman-frekans yöntemleri

Öğrenme hedefleri

Bu haftanın sonunda:

  • 1 Örnekleme frekansı, Nyquist sınırı ve örtüşmenin (aliasing) sinyal kalitesine etkisini açıklar.
  • 2 Bant geçiren ve çentik filtreleri tasarlar; EEG'de göz/kas artefaktını, EKG'de taban çizgisi kaymasını giderir.
  • 3 Zaman alanı (RR, HRV), frekans alanı (bant güçleri) ve doğrusal olmayan (entropi) öznitelikler çıkarır.
  • 4 STFT ve sürekli dalgacık dönüşümüyle zaman–frekans temsili üretir; kayıt-bazlı çapraz doğrulama ile sınıflandırıcı eğitir.

Ön Okuma ve Hazırlık

Ara sınav gelecek hafta: 1–7. haftaların içeriğini kapsar. Bu hafta işlenen sinyal işleme kavramları da dâhildir.

Ders Notları

Ayrıntılı notlar ve türetimler ders yaklaştıkça buraya eklenecektir.

Temel Kavramlar

  • Nyquist frekansı — Örnekleme frekansının yarısı; üzerindeki bileşenler yanlış frekansa katlanır (aliasing).
  • Güç spektral yoğunluğu (PSD) — Sinyal gücünün frekansa dağılımı; EEG bantları (delta–gama) ve HRV LF/HF oranı buradan okunur.
  • Zaman–frekans temsili — STFT sabit pencereyle, dalgacık dönüşümü ölçeğe göre değişen pencereyle geçici olayları (nöbet, aritmi) yakalar.
  • Kayıt-bazlı doğrulama — Aynı kaydın segmentlerinin eğitim ve teste dağılmaması; aksi hâlde başarım yapay olarak şişer.

Biyomedikal Uygulama Örnekleri

  • EEG’de epileptik nöbet tespiti: 2 saniyelik pencerelerde bant güçleri + entropi → Random Forest; hasta-bazlı AUC ile pencere-bazlı AUC farkı.
  • EKG’den atriyal fibrilasyon tespiti: RR aralığı düzensizliği (RMSSD, pNN50) ve P dalgası yokluğu.

Uygulama / Laboratuvar

MIT-BIH’ten bir kaydı yükleyin; 0.5–40 Hz bant geçiren ve 50 Hz çentik filtre uygulayıp öncesi/sonrası PSD çizin. R tepe tespiti ile RR serisi ve HRV öznitelikleri üretin. CHB-MIT’ten bir hastanın EEG’sinde STFT spektrogramında nöbeti işaretleyin; bant güçleriyle kayıt-bazlı çapraz doğrulamalı sınıflandırıcı eğitin.

Tartışma Soruları

  1. Aynı hastanın nöbet ve nöbet-dışı segmentleri hem eğitim hem test kümesine düşerse model neyi öğrenir?
  2. Öznitelik çıkarımı + klasik ML ile ham sinyalden uçtan uca öğrenen CNN arasında ne zaman hangisini seçersiniz?

Haftanın Özeti

Fizyolojik sinyalleri temizleyip anlamlı özniteliklere dönüştürdük ve zaman–frekans temsillerini gördük. Bu temsiller 9–11. haftalardaki derin öğrenme modellerinin girdisi olacak.

Bu haftanın veri setleri

Araçlar ve kütüphaneler

  • scipy.signal
  • MNE-Python
  • NeuroKit2
  • wfdb
  • PyWavelets

Okuma listesi

Etiketler:EEGEKGEMGfiltrelemeFFTSTFTdalgacıkHRVzaman-frekansMNE