心電信號的預處理及R波檢測的研究.pdf

1、心電信號反映了心臟電活動在體表的整體生理狀態(tài),為心臟疾病的診斷提供了重要依據(jù)。而心電信號的預處理和分析是正確診斷心臟疾病的前提。本文系統(tǒng)地綜述了心電信號預處理及R波檢測的研究現(xiàn)狀,主要對心電信號的預處理和R波的檢測進行算法研究工作,并且取得了良好的效果。
　　 本文首先介紹心電信號的特點、心電圖的各個波形及其所受到的噪聲。心電信號信噪比低,信號微弱,在采集信號時,由于外界的影響,采集到的信號都伴有噪聲干擾,如基線漂移、工頻干擾、

2、肌電干擾等。然后根據(jù)心電信號和噪聲的不同特性,對不同的噪聲提出不一樣的處理方法。針對工頻干擾的去除,給出了自適應相干模板的方法,其基本原理是通過檢測線性段計算干擾的幅度加以存儲作為噪聲模板,然后從原始信號中減去該模板,就得到處理后的信號,此方法能適應干擾頻率和幅度的變化。對于基線漂移和肌電干擾的消除,采用數(shù)學形態(tài)學的方法,根據(jù)心電信號特征波形和噪聲的時間寬度的不同,選擇不同尺寸的結構元素對信號進行處理。采用多結構元素的方法,在開閉過程中

3、對腐蝕和膨脹采用不同的結構元素,構造了廣義形態(tài)開和閉運算,這種算法有效地抑制肌電干擾的同時且能保證心電波形的不失真。在矯正基線漂移時,首先選擇一個較小寬度的結構元素進行形態(tài)濾波去除QRS波,再選擇一個較大寬度的去除P、T波,得到基線漂移信號,最后從原始信號中減除基線漂移信號,就可以得到去除基線漂移的心電信號。由于不同的心率對應的QT間期的時間寬度不同,利用形態(tài)濾波提取的ORS波群,檢測到R波,計算出平均心率,根據(jù)不同的心率選擇結構元素,

4、這種方法可以減小結構元素的變化范圍,因人而異的矯正基線漂移信號,有效的濾除了干擾信號并較好的保留了ST段的信息。最后提出了將數(shù)學形態(tài)學和小波變換相結合的R波檢測算法,先利用數(shù)學形態(tài)學運算提取心電信號的ORS波群,再采用mexihat小波對提取的QRS波群進行連續(xù)小波變換,利用小波變換模極大值的檢測原理實現(xiàn)對R波的準確檢測和精確定位。這種檢測算法抗干擾能力較強,即使在較強噪聲的干擾下,也能很好的實現(xiàn)對R的檢測,并且采用形態(tài)學提取QRS波群