[發明專利]一種提升小波和中值濾波相結合的算法

在審

• 申請號: 201410127900.2
• 申請日: 2014-04-01
• 公開（公告）號: CN103908243A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 汪家旺;印志鴻
• 申請（專利權）人: 南京普澳醫療設備有限公司
• 主分類號: A61B5/0402
• 分類號: A61B5/0402
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及算法領域，具體涉及一種提升小波和中值濾波相結合的算法。

背景技術

心電活動是心臟的基本活動，心電圖的臨床應用已有上百年的歷史，盡管科學技術的發展使臨床診斷技術越來越現代化，但心電圖至今仍是臨床診斷心血管疾病的主要輔助手段，尤其是在缺血性心臟病、各種心律失常的診斷等方面仍具有獨特的作用。

心電信號是一種微弱的生物電信號，信號幅度小于5mv，頻率范圍在0.05~250HZ之間，其能量主要集中在0.25~35HZ之間，又由于在對心電信號進行處理的過程中，不免會混入各種噪聲和干擾，因而很容易引起心電信號的畸變，甚至掩蓋了原始心電波形中的特征信息，

其中主要的噪聲干擾有以下三種：

1）工頻干擾?頻率為50HZ，表現為有規律的正弦波，輕者可致心電圖不整齊，干擾較大時可致心電無法辨認。是由于周圍環境有交流電設備、病人肢體接觸鐵床、導聯線接觸不良或斷裂等原因產生。

2）肌電干擾?頻率多在10~300HZ之間，在心電圖中表現為一系列不規則的細小芒刺，較易誤診為心房顫動波。是由于室溫過低、被檢者精神過分緊張、電極板與皮膚接觸過緊等原因產生。

3）基線漂移?頻率多在1HZ以下，表現為心電圖基線上下擺動或突然升降，對準確判斷S-T段有影響。是由于被檢測者呼吸不穩、導聯線牽拉過緊、電極板與皮膚接觸不良等原因產生。

傳統小波變換的時頻定位特性在去除心電信號的噪聲中有非常好的效果，但由于其基于卷積運算，而且在去除基線漂移時要將信號分解到十層左右，因此計算量大，計算復雜度高，對存儲空間的需求高，不利于實時處理。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術存在的問題和不足，本發明的目的是提供了一種提升小波和中值濾波相結合的算法。本研究的目的是使用一種提升小波和中值濾波相結合的算法去除心電信號中的三種噪聲。提升小波是一種更為快速有效的小波變換實現方法，它不依賴于傅里葉變換，繼承了第一代小波的多分辨率特性，其主要的優點有：結構簡單、運算量低、原位運算、節省存儲空間、逆變換可以直接反轉實現等，而且Daubechies已經證明，任何離散小波變換都可以被分解成為一系列簡單的提升步驟。

技術方案：為了解決上述技術問題，本發明提供的技術方案如下：一種提升小波和中值濾波相結合的算法，?

提升小波的構造分為三個過程，分解、預測和更新，具體包括以下步驟：

1）分解：將原始信號????????????????????????????????????????????????分解成和兩個部分，其中表示第層信號，這種分解產生的小波稱為懶小波，公式如下：

?????????????????????????????????????????????（I）

分解方法可以有多種，最簡單的是奇偶分解，本研究中用到的就是這種方法。

2）預測：用偶數序列去預測奇數序列，先將濾波器作用于偶數序列得到，然后將奇數序列與預測值之差作為新的奇數序列，公式如下：

???????????????????????????????????????????（II）在預測過程中，我們要根據信號本身的特點，使預測值盡可能接近被預測的值，這樣得到的序列就能包含更少的信息，所以在這個過程中濾波器的選擇是非常重要的。

3）更新：用上一步預測過的奇數序列去更新偶數序列，先構造一個算子，使其作用于奇數序列得到，然后將其與偶數序列求和得到更新過的偶數序列，公式如下：

?????????????????????????????????????????????（III）更新的目的是使原信號集的某些全局特性在其子集中繼續保持。

上述三個步驟是提升小波的前向變換過程，只需要改變加減符號就可以得到它的逆向變換過程。可以看出，提升小波變換的實現過程是比較簡單的。

在本研究中，我們采用提升小波將原始信號分解為三層，分別采用三層小波進行分解，保留第三層的低頻信號，然后用中值濾波去除信號中的基線漂移，最后利用提升小波重構算法重構濾波之后的心電信號。

其中，上述三層小波中，第一層為haar小波，第二層用bior4.4小波，第三層用sym8小波。?

有益效果：與現有技術相比，本發明具有以下優點：

（1）提升小波結構簡單、運算量低的特點，適合單片機實現；

（2）提升小波可以在不同的分解層用不同的小波，可以更好的去除多種干擾噪聲；