一种去除心电信号基线漂移的方法技术

本发明专利技术公开了一种去除心电信号基线漂移的方法，包括：步骤1)确定小波分解层数步骤，包括：通过信号的采样率与心电信号的有效频带，确定出小波分解的层数；步骤2)进行小波分解步骤，包括：根据步骤1中确定的小波分解层数，采样用小波分析对心电信号进行J层分解，每层的小波高频系数分别为：CD1，CD2，……，CDJ，低频系数为：CAJ；步骤3)小波系数处理及信号重构步骤，包括：分别将步骤2中的高频系数与低频系数进行处理，根据处理后的小波系数进行小波重构；步骤4)移动平均滤波步骤，包括：对步骤3中重构的信号进行移动平均滤波，得到心电信号的基线漂移值；步骤5)去除基线漂移步骤，包括：通过原始心电信号减去步骤四中的基线偏移值，即得到了去除基线漂移后的信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物医学信号噪声处理
，尤其涉及小波分析结合窗口移动平均滤波去除心电信号基线漂移的方法。
技术介绍
心电信号(Electrocardiogram，ECG)是人类最早研究并应用于临床医学的生物电信号之一，它反映了心脏在兴奋产生、传导和恢复过程中的电变化，是心脏电活动的一种客观表示，在不同层面上反映了心脏的工作状态，对于心脏疾病的临床诊断和治疗具有非常重要的参考价值。心电信号是一种微弱的生物电信号，其幅度为毫伏(mV)级，很容易受到外界环境的影响。在对心电记录的过程中，被记录者身体的活动、呼吸、各种通讯设备等都会对记录过程产生较大的干扰,这些干扰对于信号检测的正确性有很大的影响。心电信号主要受到以下三种类型噪声的干扰：1工频噪声：工频噪声是由带电系统产生的一种干扰，呈现的形态类似在纯净心电信号上出现正弦波以及类似正弦波的波形。这种类型的噪声频率一般为50Hz或60Hz，且其幅值不高，为该心电信号波形最高幅度的50％左右。2肌电噪声：肌电噪声是由于肌肉紧张以及人身体的移动造成的，该类噪声的频率为0-10kHz，与均值高斯噪声相似，所以一般并不是很明显，这类噪声一般表现比较微弱，可以把肌电干扰看成是瞬间产生的零均值带限噪声。3基线漂移噪声：ECG中的基线漂移干扰在心电信号处理中是常见的情况，由被记录者呼吸时引起的，没有办法避免，基线漂移的噪声幅度比较低，基线漂移频率在0.05Hz到2Hz之间，同时该曲线比较平缓，跟正弦波形相似，不易去除。去除以上三种类型的噪声主要方法有：去除工频噪声的方法比较多，主要包括：平滑滤波、IIR滤波、FIR滤波、自适应滤波等，比较成熟的做法是利用陷波滤波。每种方法均有其各自的优劣点，工程应用中根据实际的应用需求选择合适的方法；去除肌电噪声，对于肌电噪声一般可以采取高通滤波结合硬件上采取上限频率为100Hz的低通滤波器进行消除；去除基线噪声，一般有传统的高通滤波和小波变换等方法，由于基线偏移噪声的频率比较低(一般为0-0.05Hz)，设计高通滤波器时所需要的滤波阶数特别大，计算量大，占用计算资源多；同样，在利用小波分析的方法进行时，由于其基于卷积运算，在去除基线漂移时要将信号分解到十层之后(特别是信号采样率大的情况下)，计算量大，对计算资源要求高，不利于实时处理。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种去除心电信号基线漂移的方法，用于克服现有技术存在的技术问题。本专利技术解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种去除心电信号基线漂移的方法，包括：步骤1)确定小波分解层数步骤，包括：通过信号的采样率与心电信号的有效频带，确定出小波分解的层数；步骤2)进行小波分解步骤，包括：根据步骤1中确定的小波分解层数，采样用小波分析对心电信号进行J层分解，每层的小波高频系数分别为：CD1，CD2，……，CDJ，低频系数为：CAJ；步骤3)小波系数处理及信号重构步骤，包括：分别将步骤2中的高频系数与低频系数进行处理，根据处理后的小波系数进行小波重构；步骤4)移动平均滤波步骤，包括：对步骤3中重构的信号进行移动平均滤波，得到心电信号的基线漂移值；步骤5)去除基线漂移步骤，包括：通过原始心电信号减去步骤四中的基线偏移值，即得到了去除基线漂移后的信号。优选的是，步骤1)中，确定小波分解层数时，按如下式子进行：J＝log2(Fs/f)其中：J为小波分解层数，Fs为心电信号的采样率，f为心电信号的有效频带最大值。优选的是，步骤2和步骤3中，进行小波分解与重构采用的小波函数均为Haar函数。优选的是，步骤3中，对将步骤2中的高频系数与低频系数进行处理，包括：将小波各层高频滤波系数全置0，即：CA1’＝CA2’＝…...＝CAJ’＝0；低频系数保持不变，CAJ’＝CAJ。优选的是，步骤3)中，信号重构步骤中，采取Mallat算法。优选的是，移动平均滤波步骤中，具体包括：其中x[n]为输入信号，y[n]为输出信号，n为正整数，取移动平均算法的M值为500。本专利技术采取了上述方案以后，确定了小波变换的层数，不用将小波分解至十几层，极大的降低了计算复杂度，有针对性的处理感兴趣频带的信号，减小了其他频带噪声的影响，提高了信号的质量。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明下面结合附图对本专利技术进行详细的描述，以使得本专利技术的上述优点更加明确。其中，图1是本专利技术去除心电信号基线漂移的方法中PTB数据库中第s0016lrem号数据第二导联信号的示意图；图2是本专利技术去除心电信号基线漂移的方法中小波分解计算各层系数的示意图；图3是本专利技术去除心电信号基线漂移的方法中小波重构及移动平均滤波的示意图；图4是本专利技术去除心电信号基线漂移的方法中重构后的信号的示意图；图5本专利技术去除心电信号基线漂移的方法中基线漂移信号的示意图；图6本专利技术去除心电信号基线漂移的方法中去除基线漂移后信号的示意图；图7是本专利技术去除心电信号基线漂移的方法中患者I心电信号及去基线漂移后信号的示意图；图8是本专利技术去除心电信号基线漂移的方法中患者II心电信号及去基线漂移后信号的示意图；图9是本专利技术去除心电信号基线漂移的方法中患者III心电信号及去基线漂移后信号的示意图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。具体来说，本专利技术针对在心电信号基线漂移去噪中存在的问题，提供了一种新的解决方法：通过一种小波变换与移动平均滤波结合的方法，去除心电信号的基线漂移噪声。具体步骤如下：一种去除心电信号基线漂移的方法，包括：步骤1)确定小波分解层数步骤，包括：通过信号的采样率与心电信号的有效频带，确定出小波分解的层数；步骤2)进行小波分解步骤，包括：根据步骤1中确定的小波分解层数，采样用小波分析对心电信号进行J层分解，每层的小波高频系数分别为：CD1，CD2，……，CDJ，低频系数为：CAJ；步骤3)小波系数处理及信号重构步骤，包括：分别将步骤2中的高频系数与低频系数进行处理，根据处理后的小波系数进行小波重构；步骤4)移动平均滤波步骤，包括：对步骤3中重构的信号进行移动平均滤波，得到心电信号的基线漂移值；步骤5)去除基线漂移步骤，包括：通过原始心电信号减去步骤四中的基线偏移值，即得到了去除基线漂移后的信号。本专利技术采取了上述方案以后，确定了小波变换的层数，不用将小波分解至十几层，极大的降低了计算复杂度，有针对性的处理感兴趣频带的信号，减小了其他频带噪声的影响，提高了信号的质量。其中，更进一步的实施例中，优选的是，步骤1)中，确定小波分解层数时，按如下式子进行：J＝log2(Fs/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去除心电信号基线漂移的方法，其特征在于，包括：步骤1)确定小波分解层数步骤，包括：通过信号的采样率与心电信号的有效频带，确定出小波分解的层数；步骤2)进行小波分解步骤，包括：根据步骤1中确定的小波分解层数，采样用小波分析对心电信号进行J层分解，每层的小波高频系数分别为：CD1，CD2，……，CDJ，低频系数为：CAJ；步骤3)小波系数处理及信号重构步骤，包括：分别将步骤2中的高频系数与低频系数进行处理，根据处理后的小波系数进行小波重构；步骤4)移动平均滤波步骤，包括：对步骤3中重构的信号进行移动平均滤波，得到心电信号的基线漂移值；步骤5)去除基线漂移步骤，包括：通过原始心电信号减去步骤四中的基线偏移值，即得到了去除基线漂移后的信号。

【技术特征摘要】
2016.08.12 CN 20161066442131.一种去除心电信号基线漂移的方法，其特征在于，包括：步骤1)确定小波分解层数步骤，包括：通过信号的采样率与心电信号的有效频带，确定出小波分解的层数；步骤2)进行小波分解步骤，包括：根据步骤1中确定的小波分解层数，采样用小波分析对心电信号进行J层分解，每层的小波高频系数分别为：CD1，CD2，……，CDJ，低频系数为：CAJ；步骤3)小波系数处理及信号重构步骤，包括：分别将步骤2中的高频系数与低频系数进行处理，根据处理后的小波系数进行小波重构；步骤4)移动平均滤波步骤，包括：对步骤3中重构的信号进行移动平均滤波，得到心电信号的基线漂移值；步骤5)去除基线漂移步骤，包括：通过原始心电信号减去步骤四中的基线偏移值，即得到了去除基线漂移后的信号。2.根据权利要求1所述的去除心电信号基线漂移的方法，其特征在于，步骤1)中，确定小波分解层数时，按如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伟，朱国永，
申请(专利权)人：武汉中旗生物医疗电子有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42