一种心音信号包络提取方法技术

本发明专利技术公开了一种心音信号包络提取方法，包括以下步骤：利用小波消噪方法对心音信号进行消噪处理，再对心音信号取绝对值。在时域内，对心音信号进行矩形窗加窗处理，取加窗后心音信号的最大值作为心音包络在矩形窗时间轴中间位置的幅值。不断平移矩形窗并重复上一步，直到矩形窗右侧位置大于等于心音信号的终点位置。最终利用移动平均滤波器对数据点进行光滑处理，即可得到光滑的心音信号包络。本方法得到的心音信号包络曲线既能体现信号细节部分又具有较好的光滑性。

【技术实现步骤摘要】
一种心音信号包络提取方法
本专利技术涉及信号包络提取方法，尤其涉及心音信号包络提取方法。
技术介绍
心音信号是人体重要的生物信号，已经广泛应用到身份识别和人体健康状况评价中。心音是心脏及心血管系统机械运动状况的反应，其中包含着心脏各部分本身及相互之间作用的生理和病理信息，心音诊断具有无创、快速、方便和经济等特点，可以进行广泛的普查和预防诊断，具有不可取代的重要临床诊断信息。在心音信号的诊断过程中，心音信号的包络提取是非常重要一个环节，提取出的心音包络的优劣直接影响着后续心音信号定位和分段的正确率，最终影响着心音信号的诊断效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服已有技术的不足，提供一种心音信号包络提取方法。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种心音信号包络提取方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、利用小波函数消噪方法对心音信号进行消噪处理；步骤二、对心音信号取绝对值；步骤三、设置矩形窗宽度，并使矩形窗起始位置Pst与心音信号起始位置重合；步骤四、在时域内，从心音信号起始位置开始对心音信号进行矩形窗加窗处理，表达式为：S′(t)＝Sabs(t)·RN(t)其中，S′(t)为时域内加窗后的心音信号，Sabs(t)为取绝对值后的心音信号,t为时间，t＝n/Fs,n为心音信号数据点位置,Fs为心音信号采样频率，RN(t)表达式如下：其中，N为矩形窗宽度；步骤五、取加窗后心音信号的最大值作为心音信号包络在矩形窗时间轴中间位置的包络数据点；步骤六、平移矩形窗位置，平移距离为矩形窗宽度，然后以Pst+N更新Pst使得更新后的Pst＝Pst+N；步骤七、重复步骤四至步骤六，直到矩形窗右侧位置大于等于心音信号的终点位置；步骤八、利用移动平均滤波器对包络数据点进行光滑处理，得到光滑的心音信号包络。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术选取矩形窗内心音信号最大值作为心音信号在矩形窗中间位置的包络幅值，得到了心音信号的包络数据点，再基于移动平均滤波器对心音信号包络数据点进行光滑处理，得到了光滑的心音信号包络曲线，使得到的心音信号包络曲线既能体现信号细节部分又具有较好的光滑性。附图说明图1是本专利技术的心音信号包络提取方法流程图；图2(a)是原始心音信号时域图谱；图2(b)是小波消噪后心音信号时域图谱；图2(c)是取绝对值后心音信号时域图谱；图2(d)是心音信号包络曲线。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细描述。如图1所示的本专利技术的一种心音信号包络提取方法，包括以下步骤：步骤一、利用小波函数消噪方法对心音信号进行消噪处理；优选的其中小波函数为db5小波、分解层数为8层，消噪方法为硬阈值消噪方法，具有较好的消噪效果，消噪前后心音信号时域谱图如图2(a)和图2(b)所示；步骤二、对心音信号取绝对值，即：Sabs(t)＝abs(S(t))(1)其中，S(t)为消噪后的心音信号，Sabs(t)为取绝对值后的心音信号，其时域谱图如图2(c)所示。步骤三、设置矩形窗宽度，并使矩形窗起始位置Pst与心音信号起始位置重合；即Pst＝1，矩形窗表达式如式(2)所示：上式中N为矩形窗宽度，n为心音信号数据点位置；作为本专利技术的一种实施方式，矩形窗宽度N＝100，这样选择即可以使心音包络曲线较为光滑，又能表示出心音信号细节。步骤四、在时域内，从心音信号起始位置开始对心音信号进行矩形窗加窗处理，表达式为：S′(t)＝Sabs(t)·RN(t)(3)其中，S′(t)为时域内加窗后的心音信号，t为时间，t＝n/Fs,n为心音信号数据点位置,Fs为心音信号采样频率。RN(t)表达式如下：步骤五、取加窗后心音信号的最大值作为心音信号包络在矩形窗时间轴中间位置的包络数据点，即取S′(t)的最大值点作为S(t)在(2Pst+N-1)/2处包络的幅值点，即此时的包络数据点为((2Pst+N-1)/2，max(S′(t)))；步骤六、平移矩形窗位置，平移距离为矩形窗宽度，然后以Pst+N更新Pst使得更新后的Pst＝Pst+N；步骤七、重复步骤四至步骤六，直到矩形窗右侧位置大于等于心音信号的终点位置，即满足公式(5)，执行步骤八：Pst+N-1≥length(S(t))(5)其中，length(S(t))为S(t)长度。步骤八、利用移动平均滤波器对包络数据点进行光滑处理，得到光滑的心音信号包络，如图2(d)所示。作为本专利技术的一种实施方式，对数据点进行光滑处理选取的平均点数范围SPAN＝5。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种心音信号包络提取方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、利用小波函数消噪方法对心音信号进行消噪处理；步骤二、对心音信号取绝对值；步骤三、设置矩形窗宽度，并使矩形窗起始位置Pst与心音信号起始位置重合；步骤四、在时域内，从心音信号起始位置开始对心音信号进行矩形窗加窗处理，表达式为：S′(t)＝Sabs(t)·RN(t)其中，S′(t)为时域内加窗后的心音信号，Sabs(t)为取绝对值后的心音信号,t为时间，t＝n/Fs,n为心音信号数据点位置,Fs为心音信号采样频率，RN(t)表达式如下：

【技术特征摘要】
1.一种心音信号包络提取方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、利用小波函数消噪方法对心音信号进行消噪处理；步骤二、对心音信号取绝对值；步骤三、设置矩形窗宽度，并使矩形窗起始位置Pst与心音信号起始位置重合；步骤四、在时域内，从心音信号起始位置开始对心音信号进行矩形窗加窗处理，表达式为：S′(t)＝Sabs(t)·RN(t)其中，S′(t)为时域内加窗后的心音信号，Sabs(t)为取绝对值后的心音信号,t为时间，t＝n/Fs,n为心音信号数据点位置,Fs为心音信号采样频率，RN(t)表达式如下：其中，N为矩形窗宽度；步骤五、取加窗后心音信号的最大值作为心音信号包络在矩形窗时间轴中间位置的包...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏，章青，秦黎明，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12