【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于心电信号处理，更为具体地讲，涉及一种基于数字频域补偿的心电信号t波恢复方法。
技术介绍
1、心电信号的频率范围一般在0.05hz～100hz。在采集心电信号时，常引入基线漂移等低频噪声。基线漂移主要是由人体呼吸、运动引起，会导致心电信号脱离原基线，其频率范围一般小于1hz，与心电信号的st段(即qrs波群结束与t波开始之间的段)频率重叠。严重的基线漂移会影响医生对心电图中st段相关异常的诊断。为了抑制这些噪声，可穿戴心电采集设备常常使用模拟高通滤波器进行降噪。模拟高通滤波器虽然可以有效抑制低频噪声，但由于需要抑制的频段过低，设计出一个截止频率在0.05hz、过渡带宽足够小的模拟滤波器十分困难。因此，使用模拟高通滤波器往往会将心电中的一小部分低频信号也滤除。此外，模拟滤波器是非线性相位的，即心电不同频率的信号延时不同，导致波形失真。由于以上两个原因，使用模拟高通滤波器进行基线漂移的滤除会导致心电信号的t波产生波形失真。t波反映的是心室的快速复极期，心肌缺血、高血钾等可疾病导致t波高尖，急性脑血管意外等会导致出现宽大、不对称、倒置的t波；此外，在利用心电图估计血清钾浓度的研究中，t波的形态十分重要。因此需要提出一种方法解决由于模拟高通滤波器导致的t波失真问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于数字频域补偿的心电信号t波恢复方法，使用数字频域补偿的方法对可穿戴设备采集出的心电信号进行t波的恢复，从而解决模拟高通滤波器造成的t波失真。p>
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术基于数字频域补偿的心电信号t波恢复方法包括以下步骤：
3、s1：根据实际情况采用模拟器产生n种固定心率的心电信号，使用心电采集设备和目标可穿戴设备分别对每种心电信号进行采集，得到各个心率心电信号的标准信号样本和待补偿信号样本i＝1,2,…,n；
4、s2：对每个标准信号样本和待补偿信号样本分别进行抗混叠滤波和下采样，将信号样本的采样率统一至预设采样率fs，得到标准信号样本和待补偿信号样本
5、s3：分别对每个标准信号样本和待补偿信号样本提取幅度谱和相位谱，记每个信号样本的幅度谱为相位谱为ni表示第i种心率信号样本的长度；
6、s4：基于各个信号样本的幅度谱和相位谱设计幅度补偿滤波器并确定相位差序列，包括以下步骤：
7、s4.1：计算不同心率心电信号的基频其中hri为第i种心率心电信号的心率；
8、s4.2：采用如下公式计算得到幅度谱和相位谱中最接近基频的频率点位置
9、
10、其中，round()为四舍五入取整函数；
11、s4.3：对于每个心率心电信号样本，根据频率点位置的标准信号样本的幅度和待补偿信号样本的幅度采用如下公式计算每个心率心电信号的幅度谱基频增益gaini：
12、
13、根据频率点位置的标准信号样本的相位和待补偿信号样本的相位采用如下公式计算每个心率心电信号的相位谱基频差diffi：
14、
15、s4.4：根据实际需要设置抽样点数m，计算得到频率分辨率r＝fs/m；从n个基频中筛选得到最小值和最大值将幅度谱基频增益gaini按照频率从小到大排列得到原始幅度谱基频增益序列，以频率分辨率r作为间隔对原始幅度谱基频增益序列进行插值，得到插值后的幅度谱基频增益序列。然后采用如下方法得到幅度谱基频增益序列gain(m′)：
16、如果则令gain(m′)为插值后的幅度谱基频增益序列中对应值，否则令gain(m′)＝1，
17、然后得到滤波器的频率响应hamp＝[hamp(0),...,hamp(m-1)]，其中：
18、
19、s4.5：求解如下公式得到系数a(m′)：
20、
21、然后再根据如下公式计算出滤波器系数h(m)：
22、
23、
24、得到幅度补偿滤波器h＝[h(0),h(1),...,h(m-1)]。
25、s4.6：将相位谱基频差diffi按照频率从小到大排列得到原始相位谱基频差序列，以频率分辨率r作为间隔对原始相位谱基频差序列进行插值，得到插值后的相位谱基频差序列；然后采用如下方法得到相位谱基频差序列diff(m′)：
26、如果则令diff(m′)为插值后的相位谱基频差序列中对应值，否则令gain(m′)＝0，
27、然后得到相位差序列hpha＝[hpha(0),...,hpha(m-1)]，其中：
28、
29、s6：记目标可穿戴设备采集的待补偿心电信号为ecg，采用步骤s2中的相同方法进行抗混叠滤波和下采样，得到待补偿心电信号x＝[x(0),...,x(k-1)]，k表示待补偿心电信号的长度；
30、采用幅度补偿滤波器h＝[h(0),h(1),...,h(m-1)]对待补偿心电信号x进行滤波得到幅度补偿后的心电信号xa＝[xa(0),...,xa(k-m+1)]；
31、对相位差序列hpha＝[hpha(0),...,hpha(m-1)]进行插值得到相位差序列将幅度补偿后的心电信号xa提取出相位谱xa,pha＝[xa,pha(0),...,xa,pha(k-m+1)]，进行相位补偿得到相位谱然后再还原得到时域心电信号，得到相位补偿后的心电信号
32、本专利技术基于数字频域补偿的心电信号t波恢复方法，根据实际情况采用模拟器产生若干种固定心率的心电信号，使用心电采集设备和目标可穿戴设备分别对每种心电信号进行采集，得到各个心率心电信号的标准信号样本和待补偿信号样本，然后分别进行抗混叠滤波和下采样，将信号样本的采样率统一至预设采样率，分别对每个信号样本提取幅度谱和相位谱，然后基于各个信号样本的幅度谱和相位谱设计幅度补偿滤波器并确定相位差序列，对待补偿心电信号进行抗混叠滤波和下采样后，采用幅度补偿波器进行幅度补偿，对幅度补偿后的心电信号提取相位谱，采用相位差序列进行相位补偿然后还原得到时域心电信号，得到相位补偿后的心电信号。
33、本专利技术方法具有以下有益效果：
34、1)本专利技术针对可穿戴心电采集设备导致的波形失真问题，提取频域补偿方法，恢复了由于可穿戴心电采集设备中模拟高通滤波器导致的t波失真；
35、2)经过本专利技术处理得到的补偿后心电信号的t波与标准信号t波的值方差比待补偿信号的t波与标准信号t波的值方差更小，可见本专利技术能够有效解决可穿戴心电采集设备的t波失真问题。
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1.一种基于数字频域补偿的心电信号T波恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的心电信号T波恢复方法，其特征在于，所述步骤S3中在提取幅度谱和相位谱之前对每个心电信号样本进行整周期截取。
【技术特征摘要】
1.一种基于数字频域补偿的心电信号t波恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾筱茜，余少斌，冯秋月，马敏，夏侯士戟，李春漾，付平，
申请(专利权)人：四川大学华西医院，
类型：发明
国别省市：
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