[發(fā)明專利]一種心電圖信號基線濾波方法

在審

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• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107693011A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 文峰
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北科技學(xué)院
• 主分類號: A61B5/0472
• 分類號: A61B5/0472
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于心電圖技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種心電圖信號基線濾波方法。

背景技術(shù)

QRS波群作為心電圖(ECG)信號最為明顯的特征，其實(shí)時(shí)準(zhǔn)確檢測是心電設(shè)備的基本要求。然而由于人體自主的或者不自覺的運(yùn)動，以及其他誤差，會造成ECG導(dǎo)聯(lián)的上下漂移，這就是基線漂移。基線漂移不僅在視覺上給ECG信號的判斷引起不便，更是在其特征波群QRS的檢測上帶來很大的干擾。

正常來說，普通正常人的ECG信號幅度在10uV～5mV之間，頻率范圍是0.15Hz～150Hz，其中90％以上的ECG信號能量集中在0.25Hz～35Hz之間。心電信號的特征是強(qiáng)度小、頻率低，而且各種類型的噪聲會包含在心電信號的波形中。這些噪聲包含肌肉噪聲，由于探測電極的移動造成的人為噪聲，電源線的干擾，基線漂移和T波高頻類似于QRS波群。基線漂移是人的呼吸運(yùn)動，還有電極在皮膚上的輕微移動移動所引起的，頻率一般低于5Hz。基線漂移能夠直接影響心電信號的上下位置，給心電信號QRS波群的檢測和對心電圖的直接診斷帶來麻煩。

目前QRS檢測方法包括數(shù)字濾波技術(shù)，自適應(yīng)濾波技術(shù)、小波變換、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及獨(dú)立分量的分析等。這些算法各有優(yōu)點(diǎn)，也各有缺陷，使用時(shí)要看具體的情況而定，例如經(jīng)典濾波器的算法復(fù)雜度不高，實(shí)現(xiàn)起來也比較簡單，但濾波的效果達(dá)不到理想的要求，故而效率太低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在的上述問題，提供一種心電圖信號基線濾波方法，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何高效的對心電圖基線進(jìn)行濾波。

本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種心電圖信號基線濾波方法，其特征在于，本方法包括如下步驟：

利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)消除基線漂移：

設(shè)f(n)，(n＝0，1，…，N-1)和k(m)(m＝0，1，…，M-1)分別是一維離散函數(shù)，N>M,其中f(n)是待處理的信號序列，k(m)為結(jié)構(gòu)元素序列；f(n)關(guān)于k(m)的腐蝕運(yùn)算定義為：

f(n)關(guān)于k(m)的膨脹運(yùn)算定義為：

這兩種基本的運(yùn)算可組成開運(yùn)算和閉運(yùn)算，其中，開運(yùn)算定義為信號被結(jié)構(gòu)元素腐蝕后再進(jìn)行膨脹運(yùn)算，記為°，即為(f°k)(n)＝(fΘk⊕k)(n)；閉運(yùn)算定義為信號被結(jié)構(gòu)元素膨脹后再進(jìn)行腐蝕運(yùn)算，記為·，即(f·k)(n)＝(f⊕kΘk)(n)；

進(jìn)行第一級濾波

步驟一、將待處理的信號序列f₀與結(jié)構(gòu)元素序列k₁進(jìn)行閉運(yùn)算，再與結(jié)構(gòu)元素序列k₁進(jìn)行開運(yùn)算，得到待處理的信號序列的預(yù)估值一(f₀·k₁)°k₁；將待處理的信號序列f₀與結(jié)構(gòu)元素序列k₁進(jìn)行開運(yùn)算，再與結(jié)構(gòu)元素序列k₁進(jìn)行閉運(yùn)算，得到待處理的信號序列的預(yù)估值二(f₀°k₁)·k₁，取預(yù)估值一和預(yù)估值二的平均值f₁；

步驟二、將步驟一得到的平均值f₁與結(jié)構(gòu)元素序列k₂進(jìn)行閉運(yùn)算，再與結(jié)構(gòu)元素序列k₂進(jìn)行開運(yùn)算，得到待處理的信號序列的預(yù)估值一(f₁·k₂)°k₂；將待處理的信號序列f₁與結(jié)構(gòu)元素序列k₂進(jìn)行開運(yùn)算，再與結(jié)構(gòu)元素序列k₂進(jìn)行閉運(yùn)算，得到待處理的信號序列的預(yù)估值二(f₁°k₂)·k₂，取預(yù)估值一和預(yù)估值二的平均值f₂；依此類推，獲得平均值f₀，f₁，…，f_n；

步驟三、取f₀，f₁，…，f_n的平均值f即為濾波后的信號序列。

第二級濾波，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)元素k2，由基線形狀選定線段，如取1.5T×Fs，就是54個(gè)采樣單位。

巴特沃斯濾波器濾除10Hz左右低頻信號經(jīng)過形態(tài)學(xué)方法矯正后的心電信號依然存在10Hz左右的噪聲干擾，這里選擇IIR濾波器中的典型，巴特沃斯數(shù)字濾波器。