[發明專利]一種基于優化理論的心電信號去噪方法及裝置

有效

• 申請號: 201710478982.9
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107174236B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 蔡念;葉倩;張陽;池浩塬;王晗
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: A61B5/0402
• 分類號: A61B5/0402;A61B5/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發明公開了一種基于優化理論的心電信號去噪方法，包括：對接收到的心電信號進行預處理，獲取存儲心跳周期的心跳矩陣；基于優化理論對心跳矩陣進行優化分解，獲取去噪后的心電信號矩陣；本發明通過對接收到的心電信號進行預處理，獲取存儲心跳周期的心跳矩陣，可以獲取包含心電信號和肌電噪聲的心跳矩陣；通過基于優化理論對心跳矩陣進行優化分解，獲取去噪后的心電信號矩陣，可以將心跳矩陣中肌電噪聲與心電信號分離，從而可以獲取去除肌電噪聲的心電信號，有效的抑制了肌電噪聲，同時保留了心電信號的有效信息。此外，本發明還公開了一種基于優化理論的心電信號去噪裝置，同樣具有上述有益效果。

技術領域

本發明涉及生物醫學信號處理領域，特別涉及一種基于優化理論的心電信號去噪方法及裝置。

背景技術

隨著醫學臨床的發展，心電圖(ECG，electrocardiographic signal，心電信號)已經成為一個被用于診斷心臟病變的最重要的工具。心電信號的獲取通常是通過在被測對象的上部軀體放置相應的電極傳感器而采集得到。而心電信號在測量過程中不可避免地引入一些噪聲，如工頻噪聲，基線漂移，肌電噪聲等。如何有效地排除各種干擾和噪聲，準確提取出有用的心電波形，是心臟病智能診斷的一個重要內容。

現有技術中，心電信號的去噪方法主要為基于濾波器的方法。如高通濾波器可以有效的抑制基線漂移，而低通濾波器可以有效的對工頻噪聲進行抑制。小波變換同樣也被應用在心電信號去噪領域。基于小波變換的方法可以看作是基于濾波器方法的擴展。最近基于經驗模式分解的方法也被應用于心電信號去噪領域。通過將心電信號分解為不同的固有模態函數(intrinsic mode functions，IMFs)，經驗模式分解通過選擇相應的固有模態函數以重建干凈ECG信號。然而，盡管上述方法可以對基線漂移和工頻噪聲的去噪取得較好的效果，但是由于肌電噪聲(EMG，electromyographic noise)的噪聲頻譜會與去噪后的心電信號的頻譜出現重疊，使得上述方法均無法有效的將頻譜重疊的肌電噪聲進行去除，并不能對肌電噪聲進行有效抑制。因此，如何對肌電噪聲進行有效抑制，并保留心電信號的有效信息，是現今急需解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于優化理論的心電信號去噪方法及裝置，以利用優化分解的方式，將肌電噪聲與心電信號分離，對肌電噪聲進行有效抑制，并保留心電信號的有效信息。

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于優化理論的心電信號去噪方法，包括：

對接收到的心電信號進行預處理，獲取存儲心跳周期的心跳矩陣；

基于優化理論對所述心跳矩陣進行優化分解，獲取去噪后的心電信號矩陣。

可選的，所述對接收到的心電信號進行預處理，獲取存儲心跳周期的心跳矩陣，包括：

對所述心電信號進行去基線、去工頻噪聲和QRS波形檢測，獲取QRS波形區間和對應的基準點；

將所述QRS波形區間中每個心跳周期對應的基準點之前的預設數量個樣本點作為起始點，將所述QRS波形區間中每個心跳周期對應的基準點之前所述預設數量加1個樣本點作為上一個心跳周期的終止點，獲取存儲全部心跳周期的心跳矩陣M；

其中，RR_max為最長的RR區間，每個RR區間為各自對應的一個心跳周期，所述基準點為{b_j|j＝1，2，...J}，t為所述心跳矩陣M中的元素，為維數為RR_max*J維的實數矩陣。

可選的，所述基于優化理論對所述心跳矩陣進行優化分解，獲取去噪后的心電信號矩陣，包括：