[發明專利]一種時域自適應加窗的胎心音降噪技術

有效

• 申請號: 201710074942.8
• 申請日: 2017-02-10
• 公開（公告）號: CN106798553B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 周營;饒麗婷
• 申請（專利權）人: 蘇州萌動醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B5/024
• 分類號: A61B5/024;A61B5/00;G06K9/40
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 徐麗

本發明提供了一種時域自適應加窗的胎心音降噪技術。該技術通過對胎心音數據的包絡進行自適應加窗，保留了包絡上有用胎心音信號，剔除了大部分干擾信號。該技術可抑制與心音信號同頻帶的噪聲，提高信噪比，并且可補償強噪聲背景下被淹沒的微弱心音信號。當噪聲干擾造成心率曲線斷續時，該項降噪技術可使心率曲線更加連續。

技術領域

本發明涉及音頻信號處理領域，尤其涉及一種針對微弱胎心音的時域降噪技術。

背景技術

胎心率是胎兒健康監護的重要指標，胎心率曲線直觀地顯示了胎兒的心臟功能，并且與胎兒的供氧狀況和臍帶纏繞等信息緊密相關。目前，最常規的胎心率檢測方法是采用超聲波胎心儀，超聲波胎心儀主動發射超聲波作用于胎兒心臟，利用超聲波的多普勒效應，經過信號處理計算出胎心率。超聲波存在安全劑量問題，醫學上不建議高頻率、長時間地使用超聲波胎心儀，這導致孕婦無法隨時監控胎兒的健康狀況。針對這種問題，更加理想的胎兒健康監護手段是采用無源式收集胎心音的檢測裝備，這種檢測裝備不發射超聲波，被動式接收胎兒的心跳聲信號，對胎兒和孕婦都十分安全，可長時間連續使用。無源式胎心音檢測裝備采用高靈敏度的聲信號采集模塊，在孕婦腹部采集胎心音，然后對胎心音做信號處理，計算胎心率并繪制曲線圖。

胎心音是一種微弱的低頻聲信號，易受環境噪聲、母體內噪聲等干擾，采集的胎心音數據中不可避免地含有各種低頻噪聲干擾，嚴重的噪聲干擾會影響心率值的計算。在實現本發明的過程中，申請人發現常規的頻域濾波方法可濾除非胎心音頻段的噪聲干擾，在一定程度上提高信噪比，卻無法濾除與胎心音信號同頻段的噪聲，同頻段噪聲干擾很嚴重時，無法計算出心率值，導致心率曲線斷斷續續。此時需要一種可濾除與心音信號同頻段噪聲的技術，進一步提高信噪比，改善胎心率曲線斷斷續續現象。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于上述技術問題，本發明提供了一種時域自適應加窗的胎心音降噪技術，以實現提高信噪比并改善胎心率曲線斷斷續續現象的效果。

(二)技術方案

本發明一種時域自適應加窗的胎心音降噪技術包括：步驟A，對第i秒原始胎心音數據d_i(n)進行濾波，濾除胎心音頻段外的干擾信號，得到胎心音濾波數據f_i(n)，其中，n＝1，2，…，N，N為1秒總采樣點數；步驟B，對濾波數據f_i(n)取包絡，得到包絡數據e_i(n)；步驟C，根據前M秒胎心率判定是否開啟時域自適應加窗，若開啟加窗，則進入步驟D，若不開啟加窗，則跳至步驟E；步驟D，時域自適應加窗具體包括：

子步驟D1：根據上1秒胎心率值，生成當前1秒兩個矩形窗之間的參考間距L及間距的變化長度d_H和d_L；

子步驟D2：設置寬度為w的矩形窗，在當前1秒的包絡上移動，移動步長為v，計算每個起始位置為l_k處矩形窗內包絡的總能量p_k，其中，k＝1,2,…,K，K為總位置點數；

子步驟D3：將當前1秒包絡數據劃分成Q段，從p_k中找出每段中能量最大值p_q及其相應位置l_q，q＝1,2,…,Q；

子步驟D4：從Q段最大值p_q中找出滿足條件的兩個最大值p_max1和p_max2，依次記錄其位置l_max1和l_max2；