[發明專利]一種基于BP神經網絡的心電信號R波提取方法

有效

• 申請號: 201810410514.2
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108836316B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 萬相奎;吳海波;嚴岳文;王仲昊;楊輝;魏佳昕;危競;劉翔宇;陳瑞;帥亮;李風從;豐勵
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: A61B5/352
• 分類號: A61B5/352
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

1.一種基于BP神經網絡的心電信號R波提取方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：通過國際權威數據庫選用已經標注R波的心電信號，對已經標注R波的心電信號進行帶通濾波以及信號加窗的預處理，計算每個窗內預處理后已經標注R波的心電信號的采樣方差以及每個窗內已經標注R波的心電信號的采樣最大值；

步驟2：構建BP神經網絡模型的輸入層、隱藏層以及輸出層，已經標注R波的心電信號作為BP神經網絡模型的訓練集，通過多次迭代訓練得到訓練后BP神經網絡模型；

步驟3：將未標注R波的心電信號通過步驟1中所述帶通濾波以及信號加窗的預處理，并根據訓練后BP神經網絡模型進行檢測以提取未標注R波的心電信號中R波；

步驟1中所述帶通濾波的頻率范圍為[f_H-f_L」，通過低通濾波器與高通濾波器疊加進行濾波；

其中，低通濾波器的傳遞函數為H(z)_L，低通濾波器的截止頻率為f_L，即通過低通濾波器將頻率高于f_L的信號濾除，低通濾波器的增益為A_L，低通濾波器的過濾處理延遲D_L個單位；

其中，高通濾波器的傳遞函數為H(z)_H，高通濾波器的截止頻率為f_H即通過高通濾波器將頻率低于f_H的信號濾除，高通濾波器的增益為A_H，高通濾波器的過濾處理延遲D_H個單位；

步驟1中所述信號加窗為將通過帶通濾波之后的已經標注R波的心電信號進行信號加窗；

步驟1中所述已經標注R波的心電信號通過帶通濾波以及信號加窗的預處理后為：

X₁，X₂，...，X_M；

X_m＝[X_m,1,X_m,2,...,X_m,N](m∈[1,M])

其中，M為窗的數量，N為窗的寬度即窗內已經標注R波的心電信號采樣數量，窗m內已經標注R波的心電信號為X_m,1,X_m,2,...,X_m,N；

步驟1所述每個窗內預處理后已經標注R波的心電信號的采樣方差為：

其中，X₁,X₂,X₃,…X_N為各個采樣點，M為窗的數量，D(X)為采樣點的方差；

步驟1中所述預處理后已經標注R波的心電信號的采樣最大值為MAX(X_m)(m∈[1,M])，MAX(X_m)為窗m內對已經標注R波的心電信號X_m,1,X_m,2,...,X_m,N中的最大值；

步驟2中所述輸入層為通過每個窗內心電信號的采樣方差以及每個窗內心電信號的采樣最大值作為BP神經網絡模型輸入層的特征；

步驟2中所述隱藏層為將工作信號正向傳遞子過程以及誤差信號方向傳遞子過程作為BP神經網絡模型的隱藏層；

步驟2中所述輸出層為二分類層，用于判斷是否存在R波，若步驟1中所述窗m內已經標注R波的心電信號為X_m,1,X_m,2,...,X_m,N中含有R波則窗m標記flag_m＝1，否則窗m標記flag_m＝0；

將步驟1中所述已經標注R波的心電信號作為BP神經網絡模型的訓練集；

步驟3中所述未標注R波的心電信號通過步驟1中所述帶通濾波以及信號加窗的預處理后為：

其中，M為窗的數量，N為窗的寬度即窗內已經標注R波的心電信號采樣數量，窗k未標注R波的心電信號為

步驟3中所述訓練后BP神經網絡模型進行檢測為：

若窗k未標注R波的心電信號為則窗k標記否則窗k標記

步驟3中所述提取未標注R波的心電信號中R波為窗k未標注R波的心電信號中最大值點即為R波。