一种基于分段多项式拟合ECG信号的平滑滤波方法技术

一种基于分段多项式拟合ECG信号的平滑滤波方法，该方法是：基于分段多项式拟合的思想，采用QR矩阵分解法对最小二乘回归学习算法进行求解，分段拟合后拼接生成拟合信号，同时对相邻分段通过曲率阈值确定拟合边界，进一步提升整体拟合效果。本发明专利技术方法相比其他平滑滤波算法，可以很好的去除毛刺等高频干扰，在修复原始信号的同时又能最大限度降低拟合信号失真。本发明专利技术还提出了关键窗口拟合效果评估公式，可以较好地评估ECG信号拟合质量，为波形进一步的精准定位和形态学分析打下基础。一步的精准定位和形态学分析打下基础。一步的精准定位和形态学分析打下基础。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分段多项式拟合ECG信号的平滑滤波方法


[0001]本专利技术涉及的是基于分段多项式拟合心电信号的方法，属于拟合心电信号


技术介绍

[0002]心电信号的QRS时限、PR时限、QT时限等异常与各种心律失常有关，P、Q、S、T波形及其边界定位的准确与否影响到上述时限的精准测量。目前基于机器学习模型的定位算法可以较好地进行波形定位，但其精准性易受干扰和异常波形特征的影响，需要通过评估算法得出对于波形的定位的可靠性，对于不可靠的定位结果需要结合规则的方法进行修正。规则定位对于信号质量要求较高，目前信号的平滑滤波是目前常用信号处理方法，常用的有小波变换、均值滤波、样条曲线等方法，小波变换去除高频噪声后波形拟合效果不佳，且不适用于单个心拍的拟合；均值滤波容易忽略波峰波谷的信号；样条曲线法容易受到单个控制点的影响而不稳定。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提出一种基于分段多项式拟合的平滑滤波技术，对心电数据进行优化处理。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分段多项式拟合ECG信号的平滑滤波方法，包括下述步骤：a.读取单心拍信号：获取感兴趣的原始单心拍信号，原始信号的采样频率为f，对原始信号进行R波定位，根据R波位置找出感兴趣的当前心拍，通过当前心拍与其前1个心拍的联律间期计算出当前心拍的瞬时心率HR。单个心拍常规截取0.8*f+1个频点，其中R波左侧段截取0.3*f个频点，R波右侧段截取0.5*f个频点。单心拍信号的截取长度受HR影响，HR越低，截取长度越长。HR低于60，截取f+1个频点，其中R波左侧段截取0.4*f个频点，R波右侧段截取0.6*f个频点。b.关键窗口检测：本实例采用固定大小的滑动窗口，从信号起始段开始遍历，计算窗口中点至窗口两边界点所成的夹角的余弦值。设置两个阈值，阈值threod1较大，可以检出曲率较大的尖波，用于确定拟合边界，提升拟合效果；阈值threod2较小，用于筛选出具备一定起伏特征的波形，阈值threod1、threod2调优可通过试验获取。结合统计学分析，将单个心拍信号片段粗略划分为起始段、P区、Q区、S区、T区和心拍结束段(如图2)，threod1在起始段、Q区、S区和结束段检出的关键窗口用于确定R波左右两段信号拟合边界；threod2在P区、Q区、S区和T区检出的关键窗口信号片段，用于波形拟合质量的评估。c.建立并求解多项式线性回归方程：根据R波左右分段信号的拟合边界，确定待拟合信号，设置R波左右两侧的初始拟合阶数n，拟合阶数即多项式线性回归特征个数，建立R波左右两侧的多项式线性回归方程(见公式3，4)；通过QR矩阵分解法(见公式7,8)求解回归方程的解析解具体公式如下：矩阵X
m
×
(n+1)
，m为分段信号的采样点数，n为拟合阶数：参数向量和信号向量和信号向量线性回归拟合函数：线性回归损失函数：
损失函数求解：对上式关于求梯度，并令其为零，可得到向量的解析解为：对X进行QR矩阵分解：令X＝QR.........................................................(7)d.生成拟合信号：将求解得到的拟合参数代入拟合函数(公式3)，得到R波左右两段信号每个点的拟合值h
θ
(x...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙斌，顾林跃，操詹魁，
申请(专利权)人：浙江好络维医疗技术有限公司，
类型：发明
国别省市：