心電信號r波的提取方法
2023-06-13 01:27:01 2
心電信號r波的提取方法
【專利摘要】一種心電信號R波的提取方法，獲取預定時間T內的心電信號，並進行低通濾波預處理，然後對濾波後的心電信號提取第一個R波，並將第一個R波所在心電信號段作為初始模板，再對獲取的心電信號進行雙閾值比較和粗細匹配計算，提取預定時間T內其它R波。顯著效果是：通過對獲取的心電信號進行低通濾波、雙閾值比較和粗細匹配計算，提升了心電信號R波提取的準確率，不會出現錯檢和漏檢情況；計算量小，對於常見的心電信號幹擾如基線漂移、R-R間期不一、高頻幹擾等都有很好地免疫，抗幹擾能力強，得出的心電信號R波直觀形象，診斷效果良好。
【專利說明】心電信號R波的提取方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及到醫療器械【技術領域】，具體地說，是一種心電信號R波的提取方法。
【背景技術】
[0002]QRS波是心電圖ECG (Eletrocardiogram)信號的主要特徵，因此在Indian信號最重要的是檢測出QRS波。這是因為只有在確定QRS波群後下才能計算心率、檢測心率變異，並進一步檢測心電信號的其他細節。目前R波的檢測有以下幾種檢測方法:差分法、濾波器組法、小波變換法等。差分法具有直觀形象計算量小的優點，但是抗幹擾能力弱；濾波器組法具有運算量小，抗幹擾能力較強的優點，但是時常出現錯檢和漏檢情況；小波變換法對R波的提取效果很好，但是運算大，運算複雜。
[0003]因此，需要一種能夠克服抗幹擾能力弱、準確率低、運算量大、運算複雜等缺陷的提取方法。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的不足，本發明的目的之一是提供一種抗幹擾能力強、準確率高、運算量小的心電信號R波的提取方法。
[0005]為達到上述目的，本發明表述一種心電信號R波的提取方法，具體按照以下步驟進行:
[0006]步驟1:獲取預定時間T內的心電信號，並進行低通濾波預處理；
[0007]步驟2:對濾波後的心電信號提取第一個R波，並將第一個R波所在心電信號段作為初始1吳板；
[0008]步驟3:對獲取的心電信號進行雙閾值比較和粗細匹配計算，提取預定時間T內其它R波。
[0009]作為進一步描述，所述步驟I中以頻率f=400Hz進行採樣，將採樣獲取的心電信號按照截止頻率IOOHz進行低通濾波；所述步驟2中獲取第一個R波的具體方法按照以下步驟進行:
[0010]步驟2-1:從起始處取寬度Wl=2s的心電信號段；
[0011]步驟2-2:按照等式(a)對心電信號做一階前向差分運算，得到差分信號dif (k)，等式中f(k)為濾波後的心電信號，f(k+l)是f(k)的移位序列；
[0012]dif (k) = f (k)-f (k+1) (a)
[0013]步驟2-3:找到該信號段的前向差分的最大值dif(k)max所在的位置，記為KO點；
[0014]步驟2-4:以KO點為中心，取寬度W2=100ms的心電信號段，找到該信號段中的最大值點Kl，即為第一個R波所在位置。
[0015]作為進一步描述，所述步驟3中的雙閾值比較和粗細匹配具體按照以下步驟進行:
[0016]步驟3-1:以上一個R波所在點的位置為中心，選取寬度W3=150ms的心電信號段作為模板信號；
[0017]步驟3-2:設置tO的初值並滑動t0，取寬度為W3=150ms的心電信號段作為匹配
信號;
[0018]步驟3-3:更新幅度閾值；
[0019]步驟3-4:將匹配信號段中的最大值與幅度閾值比較，小於閾值的則進入步驟3-5作粗糙匹配，大於閾值的則進入步驟3-6作精細匹配；
[0020]步驟3-5:按照等式(b)計算粗糙匹配度Ql，並將得到的粗糙匹配度Ql與閾值Cl比較，若Ql大於Cl的，則返回步驟3-3重新更新幅度閾值，若Ql小於Cl的，則修改t0=tl，返回步驟3-2 ；
【權利要求】
1.一種心電信號R波的提取方法，其特徵在於按照以下步驟進行: 步驟1:獲取預定時間T內的心電信號，並進行低通濾波預處理； 步驟2:對濾波後的心電信號提取第一個R波，並將第一個R波所在心電信號段作為初始模板； 步驟3:對獲取的心電信號進行雙閾值比較和粗細匹配計算，提取預定時間T內其它R波。
2.根據權利要求1所述的心電信號R波的提取方法，其特徵在於:所述步驟I中以頻率f=400Hz進行採樣，將採樣獲取的心電信號按照截止頻率IOOHz進行低通濾波； 所述步驟2中獲取第一個R波的具體方法按照以下步驟進行: 步驟2-1:從起始處取寬度Wl=2s的心電信號段； 步驟2-2:按照等式(a)對心電信號做一階前向差分運算，得到差分信號dif (k)，等式中f(k)為濾波後的心電信號，f(k+l)是f(k)的移位序列；
3.根據權利要求2所述的心電信號R波的提取方法，其特徵在於:所述步驟3中的雙閾值比較和粗細匹配具體按照以下步驟進行: 步驟3-1:以上一個R波所在點的位置為中心，選取寬度W3=150ms的心電信號段作為模板信號； 步驟3-2:設置t0的初值並滑動t0，取寬度為W3=150ms的心電信號段作為匹配信號； 步驟3-3:更新幅度閾值； 步驟3-4:將匹配信號段中的最大值與幅度閾值比較，小於閾值的則進入步驟3-5作粗糙匹配，大於閾值的則進入步驟3-6作精細匹配； 步驟3-5:按照等式(b)計算粗糙匹配度Q1，並將得到的粗糙匹配度Ql與閾值Cl比較，若Ql大於Cl的，則返回步驟3-3重新更新幅度閾值，若Ql小於Cl的，則修改t0=tl，返回步驟3-2 ；
4.根據權利要求3所述的心電信號R波的提取方法，其特徵在於:所述步驟3-3中的幅度閾值設定為動態的幅度閾值，所述幅度閾值的更新方法為，取寬度為W4=3s的包含所述匹配信號的心電信號段，取其中幅值最大的10個點的平均值的0.7倍作為幅度閾值。
5.根據權利要求3所述的心電信號R波的提取方法，其特徵在於:所述步驟3-7中所述更新模板信號按照等式(d)進行:
newModR(n) = al*newR(n)+a2*oldModR(n)*Q (d) 其中，Q為模板信號與匹配信號的匹配度，al和a2為加權值，權重為0.6:0.4，ο ldModR (η)原始模板信號，newR(n)為匹配信號，newModR (η)為更新後的模板信號。
6.根據權利要求3所述的心電信號R波的提取方法，其特徵在於:所述tO的初值為20ms,tl=20ms, t2=2ms, cl=0.8, c2=0.95。
7.根據權利要求1所述的心電信號R波的提取方法，其特徵在於:所述預設時間T為8-15分鐘。
【文檔編號】A61B5/0456GK103584854SQ201310633841
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】龐宇, 李章勇, 李捷, 吳強, 趙何婷, 任斌斌, 李澤穎 申請人:重慶海睿科技有限公司