一种基于边信息先验的多导联心电信号重构估计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于边信息先验的多导联心电信号重构估计方法，涉及计算机医学信息技术领域。本发明专利技术首先将单个导联心电信号的估计值作为边信息先验输入进行下一个导联心电信号的压缩感知过程，然后在每个编码器进行编码时，对于不被用作边信息的信号，编码器选用行数较小的测量矩阵，在联合译码端，收到的测量值的数目远远小于普通的正交匹配追踪重构算法所要求的数目。使用本发明专利技术方法能够适当的将编码端的复杂度转移到译码端中，降低编码的复杂度并提高压缩过程的抗噪性和鲁棒性，节省心电采集节点的存储、计算能力和剩余能量，在保持良好压缩效果的同时延长无线体域网络节点的生存周期，实现长时间伴随式监测的目的。

A multi lead ECG reconstruction estimation method based on priori edge information

The invention discloses a multi-lead ECG signal reconstruction and estimation method based on edge information prior, which relates to the field of computer medical information technology. The method first uses the estimated value of a single lead ECG signal as a prior input of edge information to perform the compression sensing process of the next lead ECG signal. Then, when each encoder encodes a signal that is not used as edge information, the encoder selects a measurement matrix with a small number of rows, and at the joint decoder, the received measurement is carried out. The number of values is much less than that required by the normal orthogonal matching pursuit reconstruction algorithm. The method of the invention can transfer the complexity of the coding end to the decoding end appropriately, reduce the complexity of the coding, improve the noise resistance and robustness of the compression process, save the storage, computing power and residual energy of the ECG acquisition node, and prolong the survival of the wireless body area network node while maintaining good compression effect. Cycle to achieve the purpose of long term accompanying monitoring.

【技术实现步骤摘要】
一种基于边信息先验的多导联心电信号重构估计方法
本专利技术涉及一种基于边信息先验的多导联心电信号重构估计方法，属于计算机医学信息

技术介绍
心血管疾病正严重威胁人类身体健康，己经成为高死亡率疾病之一。心血管疾病发病往往十分危急，一旦发作会给病人带来极大病痛，并常伴有晕厥、呼吸困难、猝死等并发症。而心血管患者在发病前心电图就会出现异常，在并发症出现前伴随有相应的心电图表现。因此，实时监测心血管患者的心电图，可提早一步发现心脏异常情况。心电监护设备对病患多导联全天候的实时监护会产生大量的心电数据需要传输和存储，将采集到的心电数据先进行压缩再传输，可以降低传输功耗，还可减少所需存储空间。心电信号压缩按照去除冗余信息的方法可分为三大类：直接编码压缩、变换编码压缩、参数提取压缩。①直接编码压缩方法也称时域压缩法，是通过分析信号的时域特性去除信号冗余并进行编码，从而达到压缩的目的。直接编码压缩法的优点是算法原理简单，压缩速度快，但缺点是压缩比偏低，在无损压缩或者对压缩比要求不太高，实时性要求较高的应用领域应用广泛。②变换编码压缩是通过某种数学变换将时域中的原始数据变换至某种更适合去冗余本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于边信息先验的多导联心电信号重构估计方法，其特征在于：核心思想在于：将单个导联心电信号的估计值作为边信息先验输入进行下一个导联心电信号的压缩感知过程，在每个编码器进行编码时，对于不被用作边信息的信号，编码器就可以选用行数较小的测量矩阵，再联合译码端进行译码，收到的测量值的数目远远小于普通的正交匹配追踪重构算法所要求的数目；包括如下步骤：步骤1：设置导联心电信号的序号值，在译码端先通过压缩感知贪婪算法对首个导联心电信号进行信号重构，得到首个导联心电信号的重构信号

【技术特征摘要】
1.一种基于边信息先验的多导联心电信号重构估计方法，其特征在于：核心思想在于：将单个导联心电信号的估计值作为边信息先验输入进行下一个导联心电信号的压缩感知过程，在每个编码器进行编码时，对于不被用作边信息的信号，编码器就可以选用行数较小的测量矩阵，再联合译码端进行译码，收到的测量值的数目远远小于普通的正交匹配追踪重构算法所要求的数目；包括如下步骤：步骤1：设置导联心电信号的序号值，在译码端先通过压缩感知贪婪算法对首个导联心电信号进行信号重构，得到首个导联心电信号的重构信号所述的重构信号，记为其中，信号重构过程中的压缩感知贪婪算法包括但不限于：如文献1中2.3节所述的正交匹配追踪算法；如文献2中3.1节所述的阶段匹配追踪算法以及如文献3中1.3节所述的正则正交匹配追踪算法；以上信号重构中的压缩感知贪婪算法参见以下文献：文献1：TroppJA,GilbertAC.SignalRecoveryFromRandomMeasurementsViaOrthogonalMatchingPursuit[J].IEEETransactionsonInformationTheory,2007,53(12):4655-4666.文献2：NeedellD,VershyninR.SignalRecoveryFromIncompleteandInaccurateMeasurementsViaRegularizedOrthogonalMatchingPursuit[J].IEEEJournalofSelectedTopicsinSignalProcessing,2010,4(2):310-316.文献3：DonohoDL,TsaigY,DroriI,etal.SparseSolutionofUnderdeterminedSystemsofLinearEquationsbyStagewiseOrthogonalMatchingPursuit[J].IEEETransactionsonInformationTheory,2012,58(2):1094-1121.其中，导联心电信号的序号值为i，第i个导联心电信号为xi，使用正交匹配算法得到的信号重构估计值为初始化i＝1，即首个导联心电信号为x1，使用贪婪算法得到的信号重构估计值为步骤2：将步骤1重构的心电信号作为先验边信息，确定多导联心电信号重构估计过程的输入参数：测度矩阵和观测向量；其中，测度矩阵，即Ai+1，通过公式(1)计算：Ai+1＝φi+1·ψ(1)其中，Ai+1是第i+1个心电信号的Mi+1×N维测度矩阵，φi+1为Mi+1×N维的测量矩阵，ψ为N×N维的稀疏矩阵，即：其中，EN是N×N维的单位阵；其中，φi+1为标准正态分布的随机数矩阵，ψ是通过对离散傅里叶变换做归一化处理后得到的快速傅里叶变换基；观测向量，即yi+1是观测所得的Mi+1×1维向量，通过如下公式(2)计算：yi+1＝φi+1·xi+1(2)其中，xi+1是第i+1个导联心电信号；步骤3：初始化迭代过程的迭代次数、计数最大值、导联心电信号总数、迭代残差初值、列索引序号集...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭树理，韩丽娜，张祎彤，桂心哲，陈启明，张禾，
申请(专利权)人：北京理工大学，中国人民解放军总医院，
类型：发明
国别省市：北京,11