Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/52579
Повний запис метаданих
Поле DCЗначенняМова
dc.contributor.advisorГевко, Олена Василівна-
dc.contributor.advisorHevko, Olena-
dc.contributor.authorЯворська, Соломія Олегівна-
dc.contributor.authorYavorska, Solomiia-
dc.date.accessioned2026-06-23T08:24:00Z-
dc.date.available2026-06-23T08:24:00Z-
dc.date.issued2026-06-22-
dc.identifier.urihttp://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/52579-
dc.descriptionКваліфікаційна робота виконана на кафедрі біотехнічних систем Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя. Захист відбудеться 23.06.2026 р. о 10.00 на засіданні ЕК № 25.uk_UA
dc.description.abstractУ рамках кваліфікаційної роботи всебічно досліджено пульсовий сигнал та способи його реєстрації. Обґрунтовано математичну модель сигналу, а також проаналізовано основні методи його обробки: кореляційний, спектральний, спектрально-кореляційний та статистичний. На базі цих методів розроблено алгоритми, які стали основою для створення в середовищі MATLAB автоматизованої системи моніторингу психоемоційного стану людини. Практичним результатом роботи є функціональний програмний засіб для комп'ютерної обробки пульсових сигналів. Для зручності взаємодії з ним, за допомогою утиліти GUIDE, розроблено графічний інтерфейс користувача. Він забезпечує автоматизацію процесу обробки даних та наочне відображення результатів оцінювання ментального стану. Крім того, у роботі наведено та проаналізовано результати практичного застосування реалізованих методів.uk_UA
dc.description.abstractAs part of the qualification work, the pulse signal and methods of its recording have been comprehensively investigated. The mathematical model of the signal has been substantiated, and the primary methods of its processing have been analyzed: correlation, spectral, spectral-correlation, and statistical. Based on these methods, algorithms have been developed, which served as the foundation for creating an automated system for monitoring human psycho-emotional states within the MATLAB environment. The practical outcome of this work is a functional software tool for the computer processing of pulse signals. To ensure user-friendly interaction, a graphical user interface (GUI) was developed using the GUIDE utility. It automates the data processing and visually displays the results of the mental state assessment. Additionally, the paper presents and analyzes the results of the practical application of the implemented methods.uk_UA
dc.description.tableofcontentsВСТУП РОЗДІЛ 1. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 8 1.1 Аналіз існуючих рішень поставленого завдання 8 1.2 Методики дослідження пульсового сигналу 10 1.3 Фотоплетизмографія як метод реєстрації пульсового сигналу 12 1.4 Аналіз існуючих систем для реєстрації та обробки пульсових сигналів 14 1.5 Аналіз актуальності виконання роботи 18 1.6 Методи та засоби вирішення поставленої задачі 22 1.7 Висновки до розділу 1 27 РОЗДІЛ 2. ПРОЄКТНА ЧАСТИНА 28 2.1 Технічне забезпечення комп’ютерної системи моніторингу ментального стану людини 29 2.2 Математична модель пульсового сигналу 33 2.3 Методи та алгоритми комп’ютерної обробки пульсового сигналу 38 2.3.1 Метод та алгоритм кореляційної обробки 39 2.3.2 Метод та алгоритм спектральної обробки 42 2.3.3 Метод та алгоритм спектрально-кореляційної обробки 45 2.3.4 Метод та алгоритм статистичної обробки 48 2.4 Проєктування та тестування програмного забезпечення автоматизованої системи моніторингу ментального стану людини 52 2.5 Висновки до розділу 2 59 РОЗДІЛ 3. СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА 62 3.1 Обґрунтування вибору середовища MATLAB для реалізації системи 62 3.2 Організація та методика проведення досліджень 64 3.2.1 Мета дослідження 66 3.2.2 Характеристика досліджуваних даних 67 3.2.3 Обладнання та програмне забезпечення 69 3.2.4 Підготовка до дослідження 71 3.2.5 Аналіз результатів комп’ютерної обробки пульсових сигналів 73 3.3 Оцінювання можливості визначення ментального стану людини за характеристиками пульсового сигналу 76 3.4 Висновки до розділу 3 79 РОЗДІЛ 4. БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ, ОСНОВИ ОХОРОНИ ПРАЦІ 81 4.1 Ергономічні аспекти та безпечність взаємодії 81 4.2 Загальні вимоги щодо технічної безпеки пристрою 83 4.3 Висновки до розділу 4 85 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 87 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 89 ДОДАТКИuk_UA
dc.format.extent110-
dc.language.isoukuk_UA
dc.publisherТернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюяuk_UA
dc.subjectбіомедична інженеріяuk_UA
dc.subjectпульсовий сигналuk_UA
dc.subjectдіагностичні ознакиuk_UA
dc.subjectпрограмне забезпеченняuk_UA
dc.subjectматематична модельuk_UA
dc.subjectалгоритм обробкиuk_UA
dc.subjectметоди обробкиuk_UA
dc.subjectкомп’ютерна обробкаuk_UA
dc.subjectMatlabuk_UA
dc.subjectGuideuk_UA
dc.subjectbiomedical engineeringuk_UA
dc.subjectpulse signaluk_UA
dc.subjectdiagnostic featuresuk_UA
dc.subjectsoftwareuk_UA
dc.subjectmathematical modeluk_UA
dc.subjectprocessing algorithmuk_UA
dc.subjectprocessing methodsuk_UA
dc.subjectcomputer processinguk_UA
dc.titleАвтоматизована система для моніторингу ментального стану людиниuk_UA
dc.title.alternativeAutomated System for Monitoring Human Mental Stateuk_UA
dc.typeBachelor Thesisuk_UA
dc.rights.holder© Яворська Соломія Олегівна, 2026uk_UA
dc.coverage.placenameТернопільuk_UA
dc.subject.udc615.47uk_UA
dc.subject.udc004.9uk_UA
dc.subject.udc616-071uk_UA
dc.relation.references1. ДСТУ 8302:2015. Інформація та документація. Бібліографічне посилання. Загальні положення та правила складання. Чинний від 2016-07-01. Вид. офіц. Київ : УкрНДНЦ, 2016. 16 с.uk_UA
dc.relation.references2. Хвостівський М. О. Методичні вказівки для виконання лабораторних робіт з дисципліни «Комп’ютерна обробка біомедичних сигналів та даних» для здобувачів першого (бакалаврського) рівня вищої освіти за спеціальністю 163 «Біомедична інженерія» / уклад.: М. О. Хвостівський. Тернопіль : ТНТУ, 2024. 83 с.uk_UA
dc.relation.references3. Методичні рекомендації до виконання, оформлення та захисту кваліфікаційних робіт для здобувачів першого (бакалаврського) рівня вищої освіти за спеціальністю 163 «Біомедична інженерія» / уклад.: М. О. Хвостівський, Є. Б. Яворська, В. Г. Дозорський. Тернопіль : ТНТУ, 2024. 57 с.uk_UA
dc.relation.references4. Хвостівська Л. В. Математична модель та методи аналізу пульсового сигналу для підвищення інформативності фотоплетизмографічних систем : дис. ... канд. техн. наук : 01.05.02. Тернопіль : Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2021. 177 с.uk_UA
dc.relation.references5. Стрембіцька О. І. Методи та засоби оцінки пульсового сигналу при психоемоційному стресі у стоматологічній практиці : дис. ... канд. техн. наук : 05.11.17. Тернопіль : Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2021.uk_UA
dc.relation.references6. Allen J. Photoplethysmography and its application in clinical physiological measurement. Physiological Measurement. 2007. Vol. 28, no. 3. P. R1–R39. DOI: 10.1088/0967-3334/28/3/R01.uk_UA
dc.relation.references7. Elgendi M. On the analysis of fingertip photoplethysmogram signals. Current Cardiology Reviews. 2012. Vol. 8, no. 1. P. 14–25. DOI: 10.2174/157340312801215782.uk_UA
dc.relation.references8. Photoplethysmogram Analysis and Applications: An Integrative Review / J. Park et al. Frontiers in Physiology. 2022. Vol. 12. Article 808451. DOI: 10.3389/fphys.2021.808451.uk_UA
dc.relation.references9. Wearable Photoplethysmographic Sensors — Past and Present / T. Tamura et al. Electronics. 2014. Vol. 3, no. 2. P. 282–302. DOI: 10.3390/electronics3020282.uk_UA
dc.relation.references10. Sun Y., Thakor N. Photoplethysmography Revisited: From Contact to Noncontact, From Point to Imaging. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2016. Vol. 63, no. 3. P. 463–477. DOI: 10.1109/TBME.2015.2476337.uk_UA
dc.relation.references11. Poh M.-Z., McDuff D. J., Picard R. W. Non-contact, automated cardiac pulse measurements using video imaging and blind source separation. Optics Express. 2010. Vol. 18, no. 10. P. 10762–10774. DOI: 10.1364/OE.18.010762.uk_UA
dc.relation.references12. Verkruysse W., Svaasand L. O., Nelson J. S. Remote plethysmographic imaging using ambient light. Optics Express. 2008. Vol. 16, no. 26. P. 21434–21445. DOI: 10.1364/OE.16.021434.uk_UA
dc.relation.references13. Heart rate variability: standards of measurement, physiological interpretation and clinical use / Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. Circulation. 1996. Vol. 93, no. 5. P. 1043–1065.uk_UA
dc.relation.references14. Malik M., Camm A. J. Heart Rate Variability. Armonk : Futura Publishing Company, 1995. 370 p.uk_UA
dc.relation.references15. Shaffer F., Ginsberg J. P. An Overview of Heart Rate Variability Metrics and Norms. Frontiers in Public Health. 2017. Vol. 5. Article 258. DOI: 10.3389/fpubh.2017.00258.uk_UA
dc.relation.references16. Heart Rate Variability and Cardiac Vagal Tone in Psychophysiological Research — Recommendations for Experiment Planning, Data Analysis, and Data Reporting / S. Laborde et al. Frontiers in Psychology. 2017. Vol. 8. Article 213. DOI: 10.3389/fpsyg.2017.00213.uk_UA
dc.relation.references17. Stress and Heart Rate Variability: A Meta-Analysis and Review of the Literature / H.-G. Kim et al. Psychiatry Investigation. 2018. Vol. 15, no. 3. P. 235– 245. DOI: 10.30773/pi.2017.08.17.uk_UA
dc.relation.references18. A meta-analysis of heart rate variability and neuroimaging studies: implications for heart rate variability as a marker of stress and health / J. F. Thayer et al. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 2012. Vol. 36, no. 2. P. 747–756. DOI: 10.1016/j.neubiorev.2011.11.009.uk_UA
dc.relation.references19. Thayer J. F., Lane R. D. A model of neurovisceral integration in emotion regulation and dysregulation. Journal of Affective Disorders. 2000. Vol. 61, no. 3. P. 201–216. DOI: 10.1016/S0165-0327(00)00338-4.uk_UA
dc.relation.references20. Influence of Mental Stress on Heart Rate and Heart Rate Variability / J. Taelman et al. 4th European Conference of the International Federation for Medical and Biological Engineering. IFMBE Proceedings. 2009. Vol. 22. P. 1366–1369. DOI: 10.1007/978-3-540-89208-3_324.uk_UA
dc.relation.references21. Healey J. A., Picard R. W. Detecting stress during real-world driving tasks using physiological sensors. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems. 2005. Vol. 6, no. 2. P. 156–166. DOI: 10.1109/TITS.2005.848368.uk_UA
dc.relation.references22. PhysioBank, PhysioToolkit, and PhysioNet: Components of a New Research Resource for Complex Physiologic Signals / A. L. Goldberger et al. Circulation. 2000. Vol. 101, no. 23. P. e215–e220. DOI: 10.1161/01.CIR.101.23.e215uk_UA
dc.relation.references23. Kubios HRV — Heart rate variability analysis software / M. P. Tarvainen et al. Computer Methods and Programs in Biomedicine. 2014. Vol. 113, no. 1. P. 210–220. DOI: 10.1016/j.cmpb.2013.07.024.uk_UA
dc.relation.references24. An open source benchmarked toolbox for cardiovascular waveform and interval analysis / A. N. Vest et al. Physiological Measurement. 2018. Vol. 39, no. 10. Article 105004. DOI: 10.1088/1361-6579/aae021.uk_UA
dc.relation.references25. Перспективні напрямки у створенні системи віртуальної реальності для корекції психофізіологічного стану пацієнта / Д. В. Вакуленко, О. В. Гевко, Л. О. Вакуленко, В. М. Кіфер. Перспективні технології та прилади : зб. наук. пр. Луцьк, 2021. Вип. 19. С. 27–33. DOI: https://doi.org/10.36910/6775- 2313-5352-2021-19-4.uk_UA
dc.relation.references26. Інтегрована пупілометрія як інструмент автоматизованого моніторингу психофізіологічного стану людини / П. О. Тимків, О. В. Гевко, В. В. Петров. Перспективні технології та прилади : зб. наук. пр. Луцьк, 2025. Вип. 27. С. 187–195. DOI: https://doi.org/10.36910/10.36910/6775-2313-5352-2025-27- 25.uk_UA
dc.relation.references27. Effectiveness Application of the Analysis of Arterial Pulsations Registered during Blood Pressure Measurement Using the Oranta-AO Information System in Psychophysiology / D. Vakulenko, L. Vakulenko, L. Sas, O. Hevko. Arterial oscillography: New capabilities of the blood pressure monitor with the Oranta-AO information system / eds. D. V. Vakulenko, L. O. Vakulenko. USA : Nova Science Publishers, Inc., 2024. Chapter 26. P. 419–430. DOI: https://doi.org/10.52305/XFFR7057. URL: https://novapublishers.com/wpcontent/uploads/2024/10/Arterial-Oscillography-Ch26.pdf.uk_UA
dc.relation.references28. Prospect of Creating a Virtual Reality System with Feedback for the Correction of the Patient’s Psychological State Based on the Results of the Analysis of Arterial Pulsations Registered during Blood Pressure Measurement Using the Oranta-AO Information System / D. Vakulenko, L. Vakulenko, O. Hevko. Arterial oscillography: New capabilities of the blood pressure monitor with the Oranta-AO information system / eds. D. V. Vakulenko, L. O. Vakulenko. USA : Nova Science Publishers, Inc., 2024. Chapter 37. P. 587–599. DOI: https://doi.org/10.52305/XFFR7057. URL: https://novapublishers.com/wpcontent/uploads/2024/10/Arterial-Oscillography-Ch37.pdf.uk_UA
dc.relation.references29. Demonstrating the Validity of Methods for Studying and Evaluating the Results of Spectral Analysis of Arterial Oscillograms Recorded During Blood Pressure Measurement and AI Algorithms for Detecting Risks of Mental Diseases / D. Vakulenko, L. Vakulenko, V. Kaverinsky, K. Malakhov, V. Grushko, O. Hevko. Advances in Health and Disease / ed. L. T. Duncan. USA : Nova Science Publishers, Inc., 2025. Vol. 85, Chapter 1. P. 1–43. DOI: https://doi.org/10.52305/TRXV1786.uk_UA
dc.relation.references30. An Information System Evaluation of the Influence of Psychomodeling Factors on a Patient’s Psychophysiological State When Viewing, Contemplating, and Imagining / D. Vakulenko, O. Hevko, L. Vakulenko. Advances in Health and Disease / ed. L. T. Duncan. USA : Nova Science Publishers, Inc., 2026. Vol. 93, Chapter 2. P. 43–78. DOI: https://doi.org/10.52305/LRBL6032.uk_UA
dc.relation.references31. Oppenheim A. V., Schafer R. W. Discrete-Time Signal Processing. 3rd ed. Upper Saddle River : Pearson, 2010. 1108 p.uk_UA
dc.relation.references32. Proakis J. G., Manolakis D. G. Digital Signal Processing: Principles, Algorithms, and Applications. 4th ed. Upper Saddle River : Pearson Prentice Hall, 2007. 1004 p.uk_UA
dc.relation.references33. Smith S. W. The Scientist and Engineer’s Guide to Digital Signal Processing. 2nd ed. San Diego : California Technical Publishing, 1999. 650 p.uk_UA
dc.relation.references34. Cooley J. W., Tukey J. W. An algorithm for the machine calculation of complex Fourier series. Mathematics of Computation. 1965. Vol. 19, no. 90. P. 297– 301. DOI: 10.1090/S0025-5718-1965-0178586-1.uk_UA
dc.relation.references35. Welch P. The use of fast Fourier transform for the estimation of power spectra: a method based on time averaging over short, modified periodograms. IEEE Transactions on Audio and Electroacoustics. 1967. Vol. 15, no. 2. P. 70–73. DOI: 10.1109/TAU.1967.1161901.uk_UA
dc.relation.references36. Cohen M. X. Analyzing Neural Time Series Data: Theory and Practice. Cambridge : MIT Press, 2014. 600 p.uk_UA
dc.relation.references37. Kay S. M. Modern Spectral Estimation: Theory and Application. Englewood Cliffs : Prentice Hall, 1988. 543 p.uk_UA
dc.relation.references38. MATLAB Documentation / MathWorks. URL: https://www.mathworks.com/help/matlab/ (дата звернення: 14.06.2026).uk_UA
dc.relation.references39. Signal Processing Toolbox Documentation / MathWorks. URL: https://www.mathworks.com/help/signal/ (дата звернення: 14.06.2026).uk_UA
dc.relation.references40. App Designer Documentation / MathWorks. URL: https://www.mathworks.com/help/matlab/app-designer.html (дата звернення: 14.06.2026).uk_UA
dc.relation.references41. Fast Fourier Transform / MathWorks. URL: https://www.mathworks.com/help/matlab/ref/fft.html (дата звернення: 14.06.2026).uk_UA
dc.relation.references42. MATLAB GUI / MathWorks. URL: https://www.mathworks.com/discovery/matlab-gui.html (дата звернення: 14.06.2026).uk_UA
dc.relation.references43. EN ISO 6385:2018. Ергономічні принципи під час проєктування робочих систем (EN ISO 6385:2016, IDT; ISO 6385:2016, IDT). Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2018.uk_UA
dc.relation.references44. EN ISO 9241-210:2022. Ергономіка взаємодії людина-система. Частина 210. Людиноорієнтоване проєктування інтерактивних систем (EN ISO 9241-210:2019, IDT; ISO 9241-210:2019, IDT). Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2022.uk_UA
dc.relation.references45. EN ISO 10993-1:2022. Біологічне оцінювання медичних виробів. Частина 1. Оцінювання і випробування в рамках процесу управління ризиками (EN ISO 10993-1:2020, IDT; ISO 10993-1:2018, IDT). Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2022.uk_UA
dc.relation.references46. EN 60601-1:2015. Вироби медичні електричні. Частина 1. Загальні вимоги щодо безпеки та основних технічних характеристик (EN 60601- 1:2006/A1:2013/AC:2014, IDT; IEC 60601-1:2005/A1:2012/COR1:2014, IDT). Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2015.uk_UA
dc.relation.references47. EN 60601-1-2:2018. Вироби медичні електричні. Частина 1-2. Загальні вимоги щодо безпеки та основних робочих характеристик. Додатковий стандарт. Електромагнітні збурення. Вимоги та випробування (EN 60601-1-2:2015, IDT; IEC 60601-1-2:2014, IDT). Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2018.uk_UA
dc.relation.references48. ДСТУ EN 60529:2018. Ступені захисту, забезпечувані кожухами (Код IP) (EN 60529:1991/A1:2000/A2:2013, IDT; IEC 60529:1989/A1:1999/A2:2013, IDT). Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2018.uk_UA
dc.relation.references49. EN ISO 14971:2022. Вироби медичні. Настанови щодо управління ризиком щодо медичних виробів (EN ISO 14971:2019, IDT; ISO 14971:2019, IDT). Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2022.uk_UA
dc.relation.references50. ISO 80601-2-61:2017. Medical electrical equipment — Part 2-61: Particular requirements for basic safety and essential performance of pulse oximeter equipment. Geneva : International Organization for Standardization, 2017.uk_UA
dc.relation.references51. IEC 62304:2006+A1:2015. Medical device software — Software life cycle processes. Geneva : International Electrotechnical Commission, 2015.uk_UA
dc.relation.references52. Про охорону праці : Закон України від 14.10.1992 № 2694-XII. Відомості Верховної Ради України. 1992. № 49. Ст. 668.uk_UA
dc.relation.references53. Державні санітарні правила і норми роботи з візуальними дисплейними терміналами електронно-обчислювальних машин : ДСанПіН 3.3.2.007-98. Київ : МОЗ України, 1998.uk_UA
dc.relation.references54. Розвиток методів та алгоритмів обчислення періоду стохастичних біомедичних сигналів для медичних комп’ютерно-діагностичних систем / Л. В. Хвостівська, Г. М. Осухівська, М. О. Хвостівський, Г. М. Шадріна, І. Ю. Дедів. Вісник НТУУ «КПІ». Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування. 2019. № 79. С. 78–84. DOI: 10.20535/RADAP.2019.79.78-84.uk_UA
dc.contributor.affiliationТернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюяuk_UA
dc.coverage.countryUAuk_UA
dc.identifier.citation2015Яворська С. О. Автоматизована система для моніторингу ментального стану людини : робота на здобуття кваліфікаційного ступеня бакалавра : спец. 163 - біомедична інженерія / наук. кер. О. В. Гевко. Тернопіль : Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2026. 110 с.uk_UA
Розташовується у зібраннях:163 — Біомедична інженерія (бакалаври)

Файли цього матеріалу:
Файл Опис РозмірФормат 
Yavorska_S_O_2026.pdfкваліфікаційна робота бакалавра3 MBAdobe PDFПереглянути/відкрити


Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищені авторським правом, всі права збережені.

Інструменти адміністратора