一种心电信号基线识别器及识别方法技术

本发明专利技术实施例提供一种心电信号基线识别器，所述识别器包括数据输入模块、FIFO缓冲模块、中央控制模块、基线识别模块、数据输出模块；还提供一种心电信号基线识别方法；本发明专利技术直接进行基线位置识别，使得后续心电分析直接基于这基线位置进行分析计算、不再需采用基线漂移抑制技术进行预处理，这样可有效减少应用基线漂移技术带来的误差，同时使后续心电分析更加简便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物医学工程领域，特别涉及。
技术介绍
理论上，心电信号基线一般是电位差为零的一段平整信号，见图1所示，一般一次心动周期就会在心电图上记录出一系列地高低宽窄不同的波形包括P波、QRS波群、T波和U波(U波有时没有)，每个波形之间有一定时间记录是在等电位线上(该等电位线称为基线)，分别称作P-R间期、S-T段和Q-T间期。但在心电图的记录过程中，由于电极电阻变化、电极的极化电位变化、心电放大器的直流偏置漂移、人体呼吸或其他肌肉缓慢运动等原因，实际采集的信号中基线位置的电位差并不为零，甚至发生不规则的基线漂移，如基线忽高忽低，上斜或下斜等。在心电信号分析中电压的计算和波的起止点均要参考其前后基线，若基线漂移和定位不准，会对后续各波电压的计算和各波的起止点寻找带来很大问题，如电压计算误差大、波的起止点寻找误差大等。 目前，现有研究均是采用基线漂移抑制技术(如滤波技术、小波变换和拟合技术等技术)对基线漂移进行抑制，例如，北京理工大学申请的专利技术专利CN102499670，提供基于稳健估计和固态模函数的心电基线漂移校正方法，而没有关于心电信号基线直接识别的研究报道，研究表明，采用基线漂移抑制技术虽然抑制了大的基线漂移，但是却让本没有基线漂移的产生漂移，同时导致信号失真。
技术实现思路
为了解决上述问题，避免使用基线漂移技术处理心电信号带来的误差，本专利技术公开了，直接进行基线位置识别，不需要现有的基线漂移抑制技术而直接对心电波的起止点、顶点识别和电压进行计算，可有效减少应用基线漂移技术带来的误差。直接对心电信号基线进行识别，不需基线漂移抵制手段，也使得信号不失真以及电压参数计算更准确。一种电信号基线识别器，包括数据输入模块80、FIFO缓冲模块82、中央控制模块84、基线识别模块86、数据输出模块88 ；所述数据输入模块80用于获取原始心电序列数据，将获取的数据存入FIFO缓冲模块82 ；所述FIFO缓冲模块82，用于缓冲存储原始心电序列数据，其数据位数大于原始心电序列数据位数至少一位，FIFO缓冲长度不小于2048 ；所述中央控制模块84、用于在识别器启动时控制其他模块初始化，设置FIFO缓冲长度，控制基线识别模块86进行基线识别，当数据处理完后控制FIFO缓冲模块82把FIFO缓冲区后半段数据传输给数据输出模块，传送完毕后把FIFO缓冲区后半段数据位置为O ;所述数据输出模块88，接收述FIFO缓冲模块82传来的数据并发送出去；所述的基线识别模块86，用于识别心电信号基线。优选地，所述心电信号基线识别器，还包括键盘输入模块81，用于接收FIFO设置长度，把参数发送给中央控制模块84。优选地，所述基线识别模块86包括缓存单元86a、差分计算单元86b、选择求和单元86c、最小值计算单元86d、判断比较单元86e ；所述缓存单元86a用于缓存FIFO缓冲模块82传送来的数据、缓存差分计算单元86b计算后的数据等；所述差分计算单元86b用于在一个分析周期里对FIFO缓冲模块里面的心电数据求差分绝对值，将计算数据存储在缓存单元86a中；所述选择求和单元86c用于从心电原始数据中选择数据，对差分绝对值序列求和，寻找电压相差不超过U的连续最大段PL ；所述最小值计算单元86d,用于计算差分和序列的最小值DiffSumMin、在选定的长度为L的窗口差分和序列数据中寻找最小值LocalMin ；所述判断比较单元86e，用于判断是否LocalMin〈DiffSumMinXTH，TH取值为1. 1-1. 3，判断电压差是否不超过U，所述U取值为[-0. 15,0. 15]mv，判断是否PL兰O. 1，以及判断窗口差分和序列是否已经分析完毕。优选地,所述选择求和单元86c还用于计算U = U+Ua, Ua为增加步长,其取值范围为[-0. 08,0. 08]mv。一种心电信号基线识别方法，其特征在于，包括步骤101、获取原始心电序列数据；步骤102、计算原始心电序列的差分绝对值序列；步骤103、采用滑动窗口对差分绝对值序列求和得到窗口差分和序列DiffSumAbs,计算窗口差分和序列的最小值DiffSumMin ；步骤104、选定长度为L的窗口差分和序列数据；在选定的长度为L的窗口差分和序列数据中寻找最小值LocalMin及其位置PL ；步骤105、若 LocalMirKDiffSumMinXTH,进入步骤 106，否则返回步骤 104，TH 取值为1. 1-1.3 ；步骤106、确定此位置PL为内部点Ini，从心电原始数据中选同下标值L个原始数据步骤107、寻找与内部点电压相差不超过U的连续最大段PL;所述U取值为[-0. 15，O. 15] mv步骤108、如果PL ^ O.1毫秒，则进入步骤110，否则，进入步骤107 ；步骤110、把该段中心点作为基线点，依次存放到数组BaseData中；步骤111、判断此时窗口差分和序列是否已经分析完毕，是则结束流程，否则，返回步骤204，选取下一段数据继续分析，直到窗口差分和序列全部分析完毕。优选地，所述心电信号基线识别方法，步骤108所述进入步骤107之前包括步骤109，增加U值，U = U+Ua，Ua为增加步长，其取值范围为[-0. 08，O. 08]mv。本专利技术可直接识别出心电信号数据，为后面的数据特征点识别奠定了很好的基础，具有重要的经济效益和社会效应。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术心电图中心电彳目号基线标识不意图；图2为本专利技术心电信号基线识别方法优选实施例流程示意图；图3为本专利技术心电信号基线识别方法另一优选实施例流程示意图；图4为本专利技术心电信号基线识别器优选实施例结构示意图；图5为本专利技术心电信号基线识别器另一优选实施例结构示意图； 图6为本专利技术心电信号基线识别器心电识别模块优选实施例结构示意图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，均属于本专利技术保护范围。在本专利技术在基础上，再进行R检波、和后续识别其他特征波，会使这些R检波以及其他特征波识别变得非常简单和更准确。实施例一一种心电信号基线识别方法，如图2所示，包括步骤201、获取原始心电序列数据EcgData。所述原始心电序列数据EcgData可以通过心电采集装置采集，也可以通过来源于心电序列的离线数据，本专利技术对此不作限定。原始心电序列EcgData为一维数组，序列长度表示为LS，假设原始心电序列数据的采样率为F。步骤202、计算原始心电序列的差分绝对值序列DiffAbs。步骤203、采用滑动窗口对差分绝对值序列DifTAbs求和得到窗口差分和序列DifTSumAbs，并把窗口中心数据下标作为差分和序列下标，其和值作为其值 j+k!)iJfSumAbs[j + k /2] = Y本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种心电信号基线识别器，其特征在于，包括数据输入模块（80）、FIFO缓冲模块（82）、中央控制模块（84）、基线识别模块（86）、数据输出模块（88）；所述数据输入模块（80）用于获取原始心电序列数据，将获取的数据存入FIFO缓冲模块（82）；所述FIFO缓冲模块（82），用于缓冲存储原始心电序列数据，其数据位数大于原始心电序列数据位数至少一位，FIFO缓冲长度不小于2048；所述中央控制模块（84）、用于在识别器启动时控制其他模块初始化，设置FIFO缓冲长度，控制基线识别模块（86）进行基线识别，当数据处理完后控制FIFO缓冲模块（82）把FIFO缓冲区后半段数据传输给数据输出模块，传送完毕后把FIFO缓冲区后半段数据位置为0；所述数据输出模块（88），接收述FIFO缓冲模块（82）传来的数据并发送出去；所述的基线识别模块（86），用于识别心电信号基线。

【技术特征摘要】
1.一种心电信号基线识别器，其特征在于，包括数据输入模块(80)、FIFO缓冲模块(82 )、中央控制模块(84 )、基线识别模块(86 )、数据输出模块(88 ); 所述数据输入模块(80)用于获取原始心电序列数据，将获取的数据存入FIFO缓冲模块(82)； 所述FIFO缓冲模块(82)，用于缓冲存储原始心电序列数据，其数据位数大于原始心电序列数据位数至少一位，FIFO缓冲长度不小于2048 ； 所述中央控制模块(84)、用于在识别器启动时控制其他模块初始化，设置FIFO缓冲长度，控制基线识别模块(86)进行基线识别，当数据处理完后控制FIFO缓冲模块(82)把FIFO缓冲区后半段数据传输给数据输出模块，传送完毕后把FIFO缓冲区后半段数据位置为0 ;所述数据输出模块(88)，接收述FIFO缓冲模块(82)传来的数据并发送出去； 所述的基线识别模块(86 )，用于识别心电信号基线。2.根据权利要求1所述心电信号基线识别器，其特征在于，包括键盘输入模块(81)，用于接收FIFO设置长度，把参数发送给中央控制模块(84 )。3.根据权利要求2所述心电信号基线识别器，其特征在于，所述键盘输入模块(81)，包括由0到9的数字键、FIFO缓冲区设置键和确认键组成。4.根据权利要求1所述心电信号基线识别器，其特征在于，所述数据输入模块(80)包括电平控制单元，当电平控制单元处于低电平时，所述数据输入模块(80)不获取心电数据，当电平控制单元处于高电平时，所述数据输入模块(80)获取心电数据；当需要接收数据时，电平控制单元由低电平变为高电平，获取原始心电序列数据。5.根据权利要求1所述心电信号基线识别器，其特征在于，所述基线识别模块(86)包括缓存单元(86a)、差分计算单元(86b)、选择求和单元(86c)、最小值计算单元(86d)、判断比较单元(86e)； 所述缓存单元(86a)用于缓存FIFO缓冲模块(82)传送来的数据、缓存差分计算单元(86b)计算后的数据； 所述差分计算单元(86b)用于对FIFO缓冲模块里面的心电数据求差分绝对值，将计算数据存储在缓存单元(86a)中； 所述选择求和单元(86c )用于从心电原始数据中选择数据，对差分绝对值序列求和，寻找电压相差不超过U的连续...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾垂省，谢永芳，舒坤贤，李章勇，赵志强，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：