[發明專利]面向FPGA實現心電信號R波自動檢測的方法及系統

在審

• 申請號: 201410260276.3
• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN105212922A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 司玉娟;張倩;劉立勛;李培鵬;孫永堅;何漢體
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: A61B5/0472
• 分類號: A61B5/0472
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 陳國榮

1.面向FPGA實現心電信號R波自動檢測的方法，其特征在于，包括面向FPGA實現的以下步驟：

（1）采用雙正交二次樣條小波對心電信號進行4層小波分解；

（2）采用自適應閾值法分別獲取第3、4層上的自適應閾值；

（3）根據第3、4層上的自適應閾值分別獲取小波分解系數在對應層上的正負模極值對；

（4）去除正負模極值對中的偽模極大值點；

（5）根據去除偽模極大值點后的正負模極值對定位R波。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（5）之后還包括：

（6）在小波分解的第2層上，以定位出的R波為核心，向前后的一段時間窗中各尋找一個模極大值點，定位出Q波和S波。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，若在前后的一段時間窗中找不到模極大值點，表示Q或S波不存在，則把R波對應的模極值對的起止點作為QRS波的起止點。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（1）中心電信號為去噪后的心電信號。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，采用加權閾值法去除原心電信號中的噪聲信號。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（2）中，通過以下方法分別獲取第3、4層上的自適應閾值：

設尺度2^j的自適應閾值為Th_j(j=1，2，3，4)，其中，=1，2，3，4，為對應的層值，為層的模極大值，下一個QRS波的模極大值的閾值估計參數通過下式獲取：

，以此計算出第3、4層上的自適應閾值。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（4）中，根據補充檢測策略，刪除多檢點補償漏檢點，以去除正負模極值中的偽模極大值點。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（5）定位R波時，所述R波的位置為第3層和第4層上的小波系數均尋找到正負模極值對時的過零點的位置。

9.面向FPGA實現心電信號R波自動檢測的系統，其特征在于，包括面向FPGA實現的小波分解模塊和檢測模塊，其中：

所述小波分解模塊用于對心電信號進行4層小波分解，最終分別輸出第3、4層上的小波系數；

所述檢測模塊用于以第3、4層上的小波系數作為輸入信號，采集第3、4層上的正負模極值對，同時定位其過零點為R波，完成心電信號特征波的檢測。

10.根據權利要求9所述的系統，其特征在于：

所述小波分解模塊包括地址發生器單元，所述地址發生器單元分別連接心電數據RAM單元、濾波器系數RAM單元、控制單元和乘法器單元，所述心電數據RAM單元和濾波器系數RAM單元分別連接乘法器單元，所述乘法器單元依次連接累加器單元、寄存器單元和二抽取單元，所述控制單元分別與累加器單元、寄存器單元和二抽取單元連接；

以上每一級并行結構中的基本運算單元級聯進行小波分解運算，每一層小波分解的低頻小波系數作為下一層小波變換的輸入，最終分別輸出第3、4層上的小波系數；

所述檢測模塊包括可分別接收第3、4層上的小波系數的比較器一、小波分解數據存儲器和寄存器，所述比較器一與小波分解數據存儲器互連，所述小波分解數據存儲器還連接比較器二，所述寄存器通過閾值寄存器連接比較器二；

初始化寄存器后，當接收到第3、4層上的小波系數后，首先將該數據存入小波分解數據存儲器RAM中，并與寄存器中的值進行比較，如果大于極大值或小于極小值，則更新寄存器，當啟動檢測信號時，停止寄存器中的數據更新，同時生成地址信號，把寄存器中存儲數據數值的1/3存入到閾值寄存器中作為閾值，同時比較該閾值與小波分解數據存儲器中的輸出數據，如果輸出數據大于該閾值，則判斷為正模極大值，否則判斷為負模極大值，此時則認為在該層檢測到了極值點。