一种心电图识别的标注方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种心电图识别的标注方法及其应用。本发明专利技术采用心电图识别标注方法简单、易行，所有标注框覆盖了心电图的完整信息，相邻心跳的标注框之间不留空隙，从而兼顾心跳信息截取的完整率、覆盖整个心电图、机器算法识别指标提升以及机器识别数据处理效率等需求，获得各方面性能的综合提升。

A Marking Method for ECG Recognition and Its Application

【技术实现步骤摘要】
一种心电图识别的标注方法及其应用
本专利技术涉及图像识别领域，具体涉及该领域中一种心电图识别的标注方法及其应用。
技术介绍
心电图(ECG或者EKG)记录了心脏从每一次心跳的起始到下一次心跳的起始所产生的电活动变化，心电图是临床最常用的电生理检查之一，其应用十分广泛。心电图的图像识别和分析技术的主要目的是对人体的心电数据进行自动的分析和处理，从而给医生提供辅助诊断的判断依据。伴随着机器深度学习、神经网络算法等技术在各领域的发展与普及，目前已经产生了利用神经网络算法(如CNN、DNN等)训练、分析心电图信号的途径。相对于传统的人工读图来说，在效率、准确率等方面取得了有益的进步。例如，利用大量心电图像构建训练集、验证集和测试集等集合，进一步利用上述集合实施图像标注、模型训练、模型测试、图像识别、模型评估等步骤并最终应用于实际检测。在上述机器算法识别中，灵敏度、特异性、精确度、召回率、F1值以及准确度等参数是评价识别效能的重要指标。专利技术人在研究中发现，心电图片段的合理截取与标注(截取的心电图片段亦可称为标注框)是影响上述指标参数的重要因素之一。现有的自动心电图识别的标注方法通常采用以R波位置为中心，在中心的前后截取固定长度的心电图波形作为标注框，其固定长度的选取往往基于人工经验，且需要根据不同心跳的长度进行不断的调整，因而方法繁琐不利于自动化。此外，在标注框的截取范围上，通常的观点笼统的认为标注框的截取只需使其包含一次心跳的信息即可(如P、Q、R、S、T特征波)。然而，如何在机器识别的前提下适当设计截取范围以确保多数心跳信息截取的完整率，以及是否一次心跳信息之外的心电图信息对机器算法识别的指标参数提升存在裨益，尚鲜有深入探讨。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对
技术介绍
中存在的缺陷，改进现有心电图图像标注的方法，提供一种简便易行、识别性能优良的心电图图像标注方法。本专利技术提供一种用于心电图识别的标注方法，其在心电图每一心跳对应的图像位置处划定标注框，其特征在于包括：(1)定位当前心跳R波、前一心跳R波以及后一心跳R波的峰值高点位置；(2)以当前心跳R波峰值高点位置为中心，以其到前一心跳R波峰值高点位置之间水平距离的c处作为所述标注框的左边界；(3)以当前心跳R波峰值高点位置为中心，以其到后一心跳R波峰值高点位置之间水平距离的d处作为所述标注框的右边界；所述c、d满足：1/3<c≤2/3，并且1/3<d≤2/3。进一步的，1/2≤c≤2/3，并且1/2≤d≤2/3进一步的，所述c＝d＝1/2。进一步的，所述标注框的划定还包括上、下边界的划定步骤：(1)以当前心跳R波峰值高点位置所处水平线作为所述标注框的上边界；(2)以当前心跳Q波峰值低点位置与S波峰值低点位置，两者中位置更低的一者所处水平线作为所述标注框的下边界。本专利技术还提供一种心电图识别训练方法，依次包括获取心电图的原始数据集、图像标注、模型训练与测试评估的步骤，其特征在于：所述图像标注步骤采用上述的标注方法。进一步的，所述模型训练步骤采用的训练模型为FasterR-CNN模型。本专利技术还提供一种心电图识别方法，包括对待识别的心电图进行图像标注形成若干标注框图像的步骤，以及对所述若干标注框图像执行机器识别的步骤；其特征在于：利用上述的标注方法，对待识别的心电图进行图像标注以形成所述若干标注框图像。本专利技术还提供一种心电图识别装置，包括心电图标注模块和图像识别模块，所述心电图标注模块用于对待识别的心电图进行图像标注形成若干标注框图像；所述图像识别模块用于对所述若干标注框图像执行机器识别；其特征在于：所述心电图标注模块利用上述的标注方法，对待识别的心电图进行图像标注以形成所述若干标注框图像。进一步的，所述心电图识别装置还包括图像训练模块，所述图像训练模块利用上述心电图识别训练方法，对所述图像识别模块进行识别训练。本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术的心电图识别标注框能够确保较高的多组心跳信息截取的完整率；(2)本专利技术的心电图识别标注框不仅能够包含一次心跳的完整信息，还能够包括整个心电图的完整信息，在机器算法识别中能够获得灵敏度、特异性、精确度、召回率、F1值、准确度等指标参数的提升；(3)本专利技术的标注框划定方法，能够兼顾心跳信息截取的完整率、覆盖整个心电图、机器算法识别指标提升以及机器识别数据处理效率等需求，获得各方面性能的综合提升。附图说明图1为本专利技术心电图识别的标注方法示意图；具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如附图1所示，心电图通常包括若干心跳图像及其之间的间隙。每个心跳图像通常包含P、Q、R、S、T波，分别代表心跳图像的5个特征波，其中，P波是心房除极波，代表左右二心房的激动；QRS波群反映左、右心室除极电位和时间的变化，第一个向下的波为Q波，向上的波为R波，接着向下的波是S波；T波是心室复极的过程。(一)标注框的边界划定本专利技术用于心电图识别的标注方法，包括在心电图每一心跳图像位置处划定标注框。参见附图1，图中示出三个心跳图像，这里以中间心跳图像的标注框划定为例，阐述本专利技术主要标注步骤：(1)定位当前心跳R波、前一心跳R波以及后一心跳R波的峰值高点位置；(2)以当前心跳R波峰值高点位置为中心，以其到前一心跳R波峰值高点位置之间水平距离的c处作为所述标注框的左边界；(3)以当前心跳R波峰值高点位置为中心，以其到后一心跳R波峰值高点位置之间水平距离的d处作为所述标注框的右边界；因而可以以此类推，在附图1中左右两个心跳图像位置处相应的划定标注框。本专利技术的标注框可以通过仅划分左右边框来确定。由于在上下空间中并没有前后心跳的延伸，因而可以直接采用心电图的上下边界作为标注框的上下边界即可，而无需额外划定。然而，通过研究发现由于滤波、信号波动、固定噪声等原因，有时心电图的上下边界内可能混入不属于心跳图像的噪声信息，这对机器识别标注框图像的参数指标造成不良影响，因此本专利技术优选包括上、下边界的划定步骤以克服该问题：(1)以当前心跳R波峰值高点位置所处水平线作为所述标注框的上边界；(2)以当前心跳Q波峰值低点位置与S波峰值低点位置，两者中位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于心电图识别的标注方法，其在心电图每一心跳对应的图像位置处划定标注框，其特征在于包括：(1)定位当前心跳R波、前一心跳R波以及后一心跳R波的峰值高点位置；(2)以当前心跳R波峰值高点位置为中心，以其到前一心跳R波峰值高点位置之间水平距离的c处作为所述标注框的左边界；(3)以当前心跳R波峰值高点位置为中心，以其到后一心跳R波峰值高点位置之间水平距离的d处作为所述标注框的右边界；所述c、d满足：1/3<c≤2/3，并且1/3<d≤2/3。

【技术特征摘要】
1.一种用于心电图识别的标注方法，其在心电图每一心跳对应的图像位置处划定标注框，其特征在于包括：(1)定位当前心跳R波、前一心跳R波以及后一心跳R波的峰值高点位置；(2)以当前心跳R波峰值高点位置为中心，以其到前一心跳R波峰值高点位置之间水平距离的c处作为所述标注框的左边界；(3)以当前心跳R波峰值高点位置为中心，以其到后一心跳R波峰值高点位置之间水平距离的d处作为所述标注框的右边界；所述c、d满足：1/3<c≤2/3，并且1/3<d≤2/3。2.根据权利要求1所述的标注方法，其特征在于：1/2≤c≤2/3，并且1/2≤d≤2/3。3.根据权利要求2所述的标注方法，其特征在于：c＝d＝1/2。4.根据权利要求1-3任一所述的标注方法，其特征在于，所述标注框的划定还包括上、下边界的划定步骤：(1)以当前心跳R波峰值高点位置所处水平线作为所述标注框的上边界；(2)以当前心跳Q波峰值低点位置与S波峰值低点位置，两者中位置更低的一者所处水平线作为所述标注框的下边界。5.一种心电图识别训练方法，依次包括获取心...

【专利技术属性】
技术研发人员：万平，王璐，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：北京,11