一种心电信号波形特征点的提取方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种心电信号波形特征点的提取方法包括QRS波点、P波点和T波点的位置确定。QRS波点的位置确定：平稳小波变换处理心电信号，确定QRS波体现最优的目标层和T、P波体现最优的目标层，找出相应目标层的极大值极小值对，并去除不符合要求的极大值极小值对，对R波点位置进行错检和漏检，获得最终的R波点位置，然后确定Q波点和S波点位置，根据T、P波体现最优的目标层确定的QRS波确定P波点和T波点的位置。上述QRS波点、T波点及P波点位置的确定均用到了平稳小波变换，平稳小波变换相对于离散小波变换能够有效避免尺度变大时分辨率的损伤，同时移动不变形，有效解决了现有技术中存在的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种心电信号波形特征点的提取方法及装置
本专利技术涉及医疗
，特别涉及一种心电信号波形特征点的提取方法及装置。
技术介绍
现有技术中用于监测人体健康的可穿戴式设备有很多种，一般是通过传感器采集人体的生理信息数据，然后再对这些生理数据进行分析，达到检测人体状态的目的。其中，心电信号的处理过程中如何准确的提取心电信号中的特征点（ＰＱＲＳＴ）对实现状态的自动判定尤为重要，其中P波代表左右新房的波动、QRS波代表心室的收缩，T波代表心室复极。传统的心电信号特征点提取方法主要采用线性滤波器法，该法的处理速度快，且比较容易实现，但是由于心电信号的频率变异性使得该方法在准确性方面比较有限；现有技术中也有将滤波和差分运算方法结合对QRS波进行识别，但是该法的运算过程相对复杂。随着小波理论的发展，运用小波方法对心电信号特征点进行提取成为了主流，现有技术中常用的小波变换处理心电信号的方法有连续小波变换（CWT）和离散小波变换（DWT），其中CWT处理方法会产生冗余，而且CWT处理方法的计算量是DWT处理方法的计算量的两倍，因此DWT处理方法为现有技术中的常用方法。DWT处理方法，在JPEG图像中离散余弦变换是将图像压缩为8*8的小块，这种算法考丢弃频率信息实现压缩，因为压缩率越高，频率信息被丢弃的也就越多，在极端情况下，JPEG图像只保留了反应图像外貌的基本信息，精细的图像细节图像都损失了，导致当尺度变大时DWT处理方法分辨率有损失，且没有移动不变形。因此，如何避免心电信号处理过程中的分辨率损失，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种心电信号波形特征点的提取方法，以心电信号处理过程中的分辨率损失。本专利技术还提供了一种心电信号波形特征点提取装置为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种心电信号波形特征点的提取方法，包括：步骤1）：读取降噪后的原始心电信号；步骤2）：通过平稳小波变换处理所述步骤1）中的心电信号，选取最优小波基，并根据公式N=2n对所述心电信号进行分层，其中，N为选取的信号点总点数，n为总层数，n为正整数；步骤3）：根据能量分布、频率分析和平均互相关确定QRS波体现最优的目标层的细节系数swdni，以及T波和P波体现最优的目标层的细节系数swdnj，其中swd为细节系数，ni为QRS波体现最优的目标层，nj为T波和P波体现最优的目标层，i和j为目标层的位置；步骤4）：确定swdni和swdnj的极大值极小值对；步骤5）：通过第一搜索窗去除swdni和swdnj的超出所述第一搜索窗高度范围的极大值极小值对，当去除swdni的超出所述第一搜索窗高度范围的极大值极小值对时，第一搜索窗的高度T1=0.25rms（swdni^2），当去除swdnj的超出所述第一搜索窗高度范围的极大值极小值对，第一搜索窗的高度T1=0.25rms（swdnj^2），所述第一搜索窗的宽度为d1，所述d1大于所述原始心电信号中从极大值到相邻极小值之间的波形时间；通过第二搜索窗去除swdni和swdnj的超出第二搜索窗高度范围的负的极大值极小值对，当去除swdni的超出第二搜索窗高度范围的负的极大值极小值对时，第二搜索窗的高度T2=0.4rms（swdni（a）^2），当去除swdnj的超出第二搜索窗高度范围的负的极大值极小值对时，第二搜索窗的高度T2=0.4rms（swdnj（a）^2），所述第二搜索窗的宽度为d2，所述d2大于所述原始心电信号中从极大值到相邻极小值之间的波形时间，其中a∈第二搜索窗内的细节系数；所述第二搜索窗位于所述第一搜索窗150ms-200ms后；步骤6）：确定swdni和swdnj中R波点位置，每组极大值极小值对的过0点位置即为R波点位置：步骤7）：错检和漏检swdni和swdnj中R波点位置；步骤8）：根据所述R波点位置确定swdni和swdnj中Q波点位置和S波点位置；步骤9）：根据swdnj中Q波点位置和S波点位置确定P波和T波。优选的，所述的心电信号波形特征点的提取方法，所述步骤4）中确定swdni和swdnj中的极大值极小值对的确定步骤为：当确定swdni的极大值时，所述swdni中斜率大于0的图像命名为1，所述swdni中斜率小于或者等于0的图像命名为0，其中斜率变化的点即为极大值点；当确定swdni的极小值时，所述swdni中斜率小于0的图像命名为1，所述swdni中斜率大于或者等于0的图像命名为0，其中斜率变化的点即为极小值点；当确定swdnj的极大值时，所述swdnj中斜率大于0的图像命名为1，所述swdnj中斜率小于或者等于0的图像命名为0，其中斜率变化的点即为极大值点；当确定swdnj的极小值时，所述swdnj中斜率小于0的图像命名为1，所述swdnj中斜率大于或者等于0的图像命名为0，其中斜率变化的点即为极小值点。优选的，所述的心电信号波形特征点的提取方法，所述步骤8）确定swdni和swdnj中Q波点位置和S波点位置的具体步骤为：确定swdni中Q波点位置为swdni中所述R波点位置前面的第三个极值点位置，确定swdnj中Q波点位置为swdnj中所述R波点位置前面的第三个极值点位置；利用第三搜索窗确定swdni和swdnj中所述S波点的位置，当确定swdni中所述S波点的位置时，第三搜索窗的高度T4=0.9rms（swdni^2），当确定swdnj中所述S波点的位置时，第三搜索窗的高度T4=0.9rms（swdnj^2），宽度为d4，所述d4大于所述原始心电信号中从极大值到相邻极小值之间的波形时间，所述R波点位置后面的位于所述第三搜索窗内的第三个极值点即为所述S波点位置。优选的，所述的心电信号波形特征点的提取方法，所述步骤7）具体为：当相邻两个R波点位置之间的距离RR＜0.4mean时为错检，去除极值小的R波点位置，当相邻两个R波点位置之间的距离RR＞1.6mean时为漏检，在漏检的相邻两个R波点位置间找到一对绝对值最大的极大值极小值对；所述mean为RR的平均值。优选的，所述的心电信号波形特征点的提取方法，所述步骤9）具体为：以swdnj中的Q波为基准，向前设置一个100/512s的第四搜索窗确定所述第四搜索窗内的第一最大值最小值对，所述第一最大值最小值对的过0点即为P波点位置，以swdnj中S波为基准，向后设置一个100/512s的第五搜索窗确定所述第五搜索窗内的第二最大值最小值对，所述第二最大值最小值对的过0点即为T波点位置。一种心电信号波形特征点的提取装置，包括：第一读取单元，用于读取降噪后的原始心电信号；第一处理单元，用于通过平稳小波变换处理所述第一读取单元读取的心电信号，选取最优小波基，并根据公式N=2n对所述心电信号进行分层，其中，N为选取的信号点总点数，n为总层数，n为正整数；第二处理单元，用于根据能量分布、频率分析和平均互相关确定QRS波体现最优的目标层的细节系数swdni，以及T波和P波体现最优的目标层的细节系数swdnj，其中swd为细节系数，ni为QRS波体现最优的目标层，nj为T波和P波体现最优的目标层，i和j为目标层的位置；第三处理单元，用于确定swdni和swdnj的极大值极小值对；第四处理单元，用于通过第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种心电信号波形特征点的提取方法，其特征在于，包括：步骤1)：读取降噪后的原始心电信号；步骤2)：通过平稳小波变换处理所述步骤1)中的心电信号，选取最优小波基，并根据公式N＝2n对所述心电信号根据进行分层，其中，N为选取的信号点总点数，n为总层数，n为正整数；步骤3)：根据能量分布、频率分析和平均互相关确定QRS波体现最优的目标层的细节系数swdni，以及T波和P波体现最优的目标层的细节系数swdnj，其中swd为细节系数，ni为QRS波体现最优的目标层，nj为T波和P波体现最优的目标层，i和j为目标层的位置；步骤4)：确定swdni和swdnj的极大值极小值对；步骤5)：通过第一搜索窗去除swdni和swdnj的超出所述第一搜索窗高度范围的极大值极小值对，当去除swdni的超出所述第一搜索窗高度范围的极大值极小值对时，第一搜索窗的高度T1＝0.25rms(swdni^2)，当去除swdnj的超出所述第一搜索窗高度范围的极大值极小值对，第一搜索窗的高度T1＝0.25rms(swdnj^2)，所述第一搜索窗的宽度为d1，所述d1大于所述原始信号中从极大值到相邻极小值之间的波形时间；通过第二搜索窗去除swdni和swdnj的超出第二搜索窗高度范围的负的极大值极小值对，当去除swdni的超出第二搜索窗高度范围的负的极大值极小值对时，第二搜索窗的高度T2＝0.4rms(swdni(a)^2)，当去除swdnj的超出第二搜索窗高度范围的负的极大值极小值对时，第二搜索窗的高度T2＝0.4rms(swdnj(a)^2)，所述第二搜索窗的宽度为d2，所述d2大于所述原始信号中从极大值到相邻极小值之间的波形时间，其中a∈第二搜索窗内的细节系数；所述第二搜索窗位于所述第一搜索窗150ms‑200ms后；步骤6)：确定swdni和swdnj中R波点位置，每组极大值极小值对的过0点位置即为R波点位置：步骤7)：错检和漏检swdni和swdnj中R波点位置；步骤8)：根据所述R波点位置确定swdni和swdnj中Q波点位置和S波点位置；步骤9)：根据swdnj中Q波点位置和S波点位置确定P波和T波。...

【技术特征摘要】
1.一种心电信号波形特征点的提取方法，其特征在于，包括：步骤1）：读取降噪后的原始心电信号；步骤2）：通过平稳小波变换处理所述步骤1）中的心电信号，选取最优小波基，并根据公式N=2n对所述心电信号进行分层，其中，N为选取的信号点总点数，n为总层数，n为正整数；步骤3）：根据能量分布、频率分析和平均互相关确定QRS波体现最优的目标层的细节系数swdni，以及T波和P波体现最优的目标层的细节系数swdnj，其中swd为细节系数，ni为QRS波体现最优的目标层，nj为T波和P波体现最优的目标层，i和j为目标层的位置；步骤4）：确定swdni和swdnj的极大值极小值对；步骤5）：通过第一搜索窗去除swdni和swdnj的超出所述第一搜索窗高度范围的极大值极小值对，当去除swdni的超出所述第一搜索窗高度范围的极大值极小值对时，第一搜索窗的高度T1=0.25rms（swdni^2），当去除swdnj的超出所述第一搜索窗高度范围的极大值极小值对，第一搜索窗的高度T1=0.25rms（swdnj^2），所述第一搜索窗的宽度为d1，所述d1大于所述原始心电信号中从极大值到相邻极小值之间的波形时间；通过第二搜索窗去除swdni和swdnj的超出第二搜索窗高度范围的负的极大值极小值对，当去除swdni的超出第二搜索窗高度范围的负的极大值极小值对时，第二搜索窗的高度T2=0.4rms（swdni（a）^2），当去除swdnj的超出第二搜索窗高度范围的负的极大值极小值对时，第二搜索窗的高度T2=0.4rms（swdnj（a）^2），所述第二搜索窗的宽度为d2，所述d2大于所述原始心电信号中从极大值到相邻极小值之间的波形时间，其中a∈第二搜索窗内的细节系数；所述第二搜索窗位于所述第一搜索窗150ms-200ms后；步骤6）：确定swdni和swdnj中R波点位置，每组极大值极小值对的过0点位置即为R波点位置：步骤7）：错检和漏检swdni和swdnj中R波点位置；步骤8）：根据所述R波点位置确定swdni和swdnj中Q波点位置和S波点位置；步骤9）：根据swdnj中Q波点位置和S波点位置确定P波和T波。2.根据权利要求1所述的心电信号波形特征点的提取方法，其特征在于，所述步骤4）中确定swdni和swdnj中的极大值极小值对的确定步骤为：当确定swdni的极大值时，所述swdni中斜率大于0的图像命名为1，所述swdni中斜率小于或者等于0的图像命名为0，其中斜率变化的点即为极大值点；当确定swdni的极小值时，所述swdni中斜率小于0的图像命名为1，所述swdni中斜率大于或者等于0的图像命名为0，其中斜率变化的点即为极小值点；当确定swdnj的极大值时，所述swdnj中斜率大于0的图像命名为1，所述swdnj中斜率小于或者等于0的图像命名为0，其中斜率变化的点即为极大值点；当确定swdnj的极小值时，所述swdnj中斜率小于0的图像命名为1，所述swdnj中斜率大于或者等于0的图像命名为0，其中斜率变化的点即为极小值点。3.根据权利要求1所述的心电信号波形特征点的提取方法，其特征在于，所述步骤8）确定swdni和swdnj中Q波点位置和S波点位置的具体步骤为：确定swdni中Q波点位置为swdni中所述R波点位置前面的第三个极值点位置，确定swdnj中Q波点位置为swdnj中所述R波点位置前面的第三个极值点位置；利用第三搜索窗确定swdni和swdnj中所述S波点的位置，当确定swdni中所述S波点的位置时，第三搜索窗的高度T4=0.9rms（swdni^2），当确定swdnj中所述S波点的位置时，第三搜索窗的高度T4=0.9rms（swdnj^2），宽度为d4，所述d4大于所述原始心电信号中从极大值到相邻极小值之间的波形时间，所述R波点位置后面的位于所述第三搜索窗内的第三个极值点即为所述S波点位置。4.根据权利要求1所述的心电信号波形特征点的提取方法，其特征在于，所述步骤7）具体为：当相邻两个R波点位置之间的距离RR＜0.4mean时为错检，去除极值小的R波点位置，当相邻两个R波点位置之间的距离RR＞1.6mean时为漏检，在漏检的相邻两个R波点位置间找到一对绝对值最大的极大值极小值对；所述mean为RR的平均值。5.根据权利要求1所述的心电信号波形特征点的提取方法，其特征在于，所述步骤9）具体为：以swdnj中的Q波为基准，向前设置一个100/512s的第四搜索窗确定所述第四搜索窗内的第一最大值最小值对，所述第一最大值最小值对的过0点即为P波点位置，以swdnj中S波为基准，向后设置一个100/512s的第五搜索窗确定所述第五搜索窗内的第二最大值最小值对，所述第二最大值最小值对的过0点即...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑慧敏，
申请(专利权)人：深圳竹信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44