[發(fā)明專利]一種基于多腹導(dǎo)和多胸導(dǎo)的自適應(yīng)胎兒心電信號提取系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710148736.7
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN107049303A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬亞平;魏國;肖業(yè)貴;孫金瑋;黃博妍;劉丹
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A61B5/0444
• 分類號: A61B5/0444;A61B5/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所23109
• 代理人: 楊立超

1.一種基于多腹導(dǎo)和多胸導(dǎo)的自適應(yīng)胎兒心電信號提取系統(tǒng)，其特征在于，所述自適應(yīng)胎兒心電信號提取系統(tǒng)包括線性結(jié)合器(3)、線性和非線性濾波器(4)、自適應(yīng)LMS/RLS算法(5)以及自適應(yīng)噪聲抵消器(6)；

多腹導(dǎo)心電信號(1)經(jīng)過線性結(jié)合器(3)得到自適應(yīng)噪聲抵消器的原始通道總輸入；多胸導(dǎo)心電信號(2)經(jīng)過線性和非線性濾波器(4)得到自適應(yīng)噪聲抵消器的參考通道總輸出；

所述多腹導(dǎo)心電信號(1)和多胸導(dǎo)心電信號(2)分別是從母親腹部導(dǎo)聯(lián)和母親胸部導(dǎo)聯(lián)采集并經(jīng)過預(yù)處理后得到的；

利用自適應(yīng)LMS/RLS算法(5)的RLS算法調(diào)整原始通道中線性結(jié)合器(3)的系數(shù)；利用自適應(yīng)LMS/RLS算法(5)的LMS算法分別調(diào)整每個參考通道中線性和非線性濾波器(4)的權(quán)值；

把自適應(yīng)噪聲抵消器(6)的原始通道總輸入與參考通道總輸出相減得到的自適應(yīng)噪聲抵消器的誤差輸出e(n)，作為胎兒心電信號的估計。

2.一種基于多腹導(dǎo)和多胸導(dǎo)的自適應(yīng)胎兒心電信號提取方法，其特征在于，所述自適應(yīng)胎兒心電信號提取方法是基于權(quán)利要求1所述系統(tǒng)來實現(xiàn)的，其過程為：

在自適應(yīng)噪聲抵消器的原始通道中，所述多腹導(dǎo)心電信號(1)包括p個通道，表示為所述線性結(jié)合器(3)的p個系數(shù)可表示為多腹導(dǎo)心電信號(1)經(jīng)過線性結(jié)合器(3)得到的自適應(yīng)噪聲抵消器的原始通道總輸入可表示為

fm(n)=Σj=1pcj(n)fj(n)]]>

其中，線性結(jié)合器(3)的p個系數(shù)須滿足

在自適應(yīng)噪聲抵消器的參考通道中，所述多胸導(dǎo)心電信號(2)包括q個通道，可表示為所述線性和非線性濾波器(4)也包括q個通道，其中，第i個通道的線性和非線性濾波器對應(yīng)第i個通道的胸導(dǎo)心電信號；多胸導(dǎo)心電信號(2)經(jīng)過線性和非線性濾波器(4)得到自適應(yīng)噪聲抵消器的參考通道總輸出可表示為m_d(n)；

利用自適應(yīng)LMS/RLS算法(5)的RLS算法調(diào)整原始通道中線性結(jié)合器(3)的系數(shù)；利用自適應(yīng)LMS/RLS算法(5)的LMS算法分別調(diào)整每個參考通道中線性和非線性濾波器(4)的權(quán)值，

在自適應(yīng)噪聲抵消器的原始通道中，利用自適應(yīng)LMS/RLS算法(5)的RLS算法實時地調(diào)整原始通道中線性結(jié)合器(3)的系數(shù)并快速跟蹤多腹導(dǎo)心電信號的變化，自適應(yīng)地進(jìn)行多腹導(dǎo)通道的選擇優(yōu)化，其過程為

C^(n)=C^(n-1)+P(n-1)d(n)1+dT(n)P(n-1)d(n)e(n)]]>

P(n)=P(n-1)-P(n-1)d(n)dT(n)P(n-1)1+dT(n)P(n-1)d(n)]]>

C(n)=C^(n)-P(n)ETC^(n)-1ETP(n)EE]]>

其中，p個腹導(dǎo)心電信號表示為向量形式d(n)＝[f₁(n),f₂(n),…,f_p(n)]^T；線性結(jié)合器的p個系數(shù)向量形式為C(n)＝[c₁(n),c₂(n),…,c_p(n)]^T；線性結(jié)合器的p個系數(shù)估計值向量形式為E＝[1,1,…,1]^T為p×1向量，P(n)為p×p的增益矩陣；[·]^T表示向量或矩陣的轉(zhuǎn)置；e(n)為自適應(yīng)噪聲抵消器的誤差輸出；

所述自適應(yīng)噪聲抵消器的原始通道總輸入f_m(n)與參考通道總輸出m_d(n)相減得到的自適應(yīng)噪聲抵消器(6)的誤差輸出，即e(n)＝f_m(n)-m_d(n)，作為胎兒心電信號的估計。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于多腹導(dǎo)和多胸導(dǎo)的自適應(yīng)胎兒心電信號提取方法，其特征在于，

在自適應(yīng)噪聲抵消器的參考通道中，基于誤差輸出e(n)能量最小原則，利用自適應(yīng)LMS/RLS算法(5)的LMS算法分別調(diào)整每個參考通道中線性和非線性濾波器(4)的權(quán)值；

第i個參考通道的從胸部區(qū)域到腹部區(qū)域之間的非線性，可通過參考通道中對應(yīng)的第i個線性和非線性濾波器的權(quán)值給出；從而，參考通道中所有q個線性和非線性濾波器的權(quán)值，可實現(xiàn)所有q個參考通道的從胸部區(qū)域到腹部區(qū)域之間非線性的估計。